隧道开挖不均匀收敛引起地层位移的预测模型

在隧道施工引起的地层位移预测中,随机介质理论法是在我国应用较为广泛的实用方法之一。在目前的随机介质理论法中,均假定地层位移是由于隧道开挖断面的均匀收敛变形引起,本文认为隧道收敛模式一般为不均匀,推导了各类断面在不均匀收敛模式下的计算公式,并补充推导了矩形、马蹄形断面的计算公式。通过算例的比较,认为均匀与不均匀收敛这两种情况对于埋深越浅的隧道,计算结果差别越大,建议在工程中适当考虑隧道断面收敛形式以考虑实际位移情况或隧道施工工法等的影响。     

平行隧道施工对既有隧道不均匀沉降的影响分析

随着城市地铁的快速发展,区间平行盾构隧道施工实例越来越多,平行隧道修建对既有隧道不均匀沉降的影响一直是隧道工程研究的重点.采用大型通用有限元软件ANSYS建立三维数值模型,研究不同隧道埋深、隧道间距以及围岩类别条件下,后行平行盾构隧道盾构机项推力对既有隧道位移的影响.计算表明,平行盾构隧道修建将引起先行隧道结构产生不均匀位移,该不均匀位移受后行隧道盾构机顶推力的影响较大.研究有利于全面评价平行隧道施工对既有隧道不均匀沉降的影响程度,为类似工程提供指导意义.     

软土地铁隧道纵向不均匀沉降导致的管片接头环缝开裂研究

地铁通车运行后,会因多种原因产生盾构隧道纵向不均匀沉降,诸如列车振动、渗漏、土体不均匀性等。隧道纵向过大,不均匀沉降会严重影响地铁的运行安全。基于某地铁隧道的纵向沉降实测数据,分析了纵向沉降对隧道结构安全性的影响。首先用抛物线分段模拟了隧道的纵向变形,得出了隧道纵向变形曲率;然后以等效轴向刚度模型为基础,建立了隧道纵向变形曲率与隧道管片接头环缝张开量之间的关系。通过对计算结果的分析,可较全面地了解整个隧道的纵向沉降以及隧道管片环缝张开量的现状,从而为软土隧道的运营阶段维护、改善结构和防水设计、施工方法等提供依据。     

某软土明挖隧道回填不均匀沉降控制技术研究

不均匀沉降控制是软土地基处理的关键问题。本文结合沿海地区某接线工程,对软土地基城市明挖隧道的不均匀沉降控制问题进行了研究,分析了明挖隧道大面积高回填土下不均匀沉降控制标准和设计原则,对地基不处理、桩隔离和桩支撑三种施工控制方法进行了比选,并通过有限元动态模拟施工全过程,得出了隔离桩的施工处理方法。工程建成通车5年来,明挖隧道变形缝使用状况良好,地面道路及明挖隧道总体变形满足使用要求,采用的软土地基不均匀沉降控制标准和控制方法可以为同类工程提供参考,具有一定的借鉴意义。     

软土隧道纵向不均匀沉降的诱因分析

软土中隧道的纵向不均匀沉降是当前中外工程技术人员关心的热点,各种研究提出了引起不均匀沉降的多种原因。限于分析列车激扰对隧道纵向不均匀沉降的问题,用有限元方法对土与隧道系统的平面应变问题,进行了静动力学的数值分析,得到了系统的动力特性,比较了上海在建隧道现场实测的试验结果,比较了地铁列车的激扰频率,得出了动力学激扰引起的振陷是软土隧道沉降不容忽视的诱因。     

软土中隧道纵向不均匀沉降的诱因分析

软土中隧道的纵向不均匀沉降是当前中外工程技术人员关心的热点,各种研究提出了引起不均匀沉降的多种原因。限于分析列车激扰对隧道纵向不均匀沉降的问题,用有限元方法对土与隧道系统的平面应变问题进行了静动力学的数值分析,得到了系统的动力特性,比较了上海在建隧道现场实测的试验结果和地铁列车的激扰频率,得出动力学激扰引起的振陷是软土隧道沉降不容忽视的诱因的结论。     

坝体增高对盾构隧道纵向不均匀沉降及安全性影响研究

护岸堤坝建成后,为满足防洪设计要求,会根据最新的水位资料,采取坝体增高的工程措施。坝体增高会导致其下的盾构隧道产生不均匀沉降变形。因此在堤坝增高前,需对穿过坝底的盾构隧道进行纵向不均匀沉降变形计算。结合实际工程,利用FLAC软件进行计算分析堤坝增高对盾构隧道纵向不均匀沉降变形的影响。     

越江盾构隧道纵向不均匀沉降控制指标值研究

随着我国越来越多的越江隧道投入运营,由多种因素导致的隧道纵向不均匀沉降逐渐得到重视。为了保证车辆的正常运行以及越江隧道的结构安全,需要对隧道的纵向不均匀沉降进行控制,并提出合理的控制指标值。在修正的等效连续模型基础之上,笔者对纵向弯曲造成的越江隧道不均匀沉降的控制指标值进行了研究,同时,针对环向错台造成的越江隧道纵向不均匀沉降,研究了相对弯曲的合理取值。研究结果表明:当纵向曲率半径相同时,越江隧道的环缝张开量大于地铁隧道;在相同的环缝张开量条件下,越江隧道的纵向曲率半径随隧道直径的增大近似呈线性增长;当相对弯曲值相同时,越江隧道的错台量是地铁隧道的1.5至2倍。因此,相对于地铁隧道,应对越江隧道纵向不均匀沉降控制指标值提出更严格的限制。     

考虑围岩不均匀冻胀的寒区隧道冻胀力解析解

为防止冻害,寒区隧道的设计需考虑冻胀力荷载。阐明寒区隧道围岩的不均匀冻胀性,推导考虑围岩不均匀冻胀性的寒区圆形隧道冻胀力解析解。围岩不均匀冻胀系数k=1时,本文解退化为赖远明围岩均匀冻胀时的弹性解。理论分析和计算分析表明,围岩均匀冻胀情况下,圆形隧道衬砌不会受到冻胀力作用。赖远明算例中计算得到冻胀力,是由于其采用的冻结围岩弹性模量小于未冻结围岩弹性模量,这与工程实际情况相反。其他冻胀力解析解采取了特殊的假定,而这些假定与工程实际情况相差较大,造成了计算所得冻胀力偏大。围岩不均匀冻胀性是引起寒区隧道围岩中冻胀力的重要原因,在合理的围岩弹性模量和不均匀冻胀系数取值范围内,解析解的计算结果和实际情况吻合较好。随着围岩不均匀冻胀系数k的增大,衬砌受到冻胀力作用,冻胀力的量值随k值增大而增大。当k值一定,冻胀力与冻结围岩弹性模量与未冻结围岩弹性模量的比值EII/EIII呈反比线性关系。     

大厚度黄土地层浸水湿陷对地铁隧道影响的模型试验研究

黄土力学特性对地层水环境变化极为敏感,水敏性黄土地层浸水对工程结构影响明显。为系统研究大厚度黄土地层浸水对地铁隧道的影响,自主研制可以再现基底和地表浸水工况的模型箱,综合考虑浸水影响因素制定不同工况,开展不同工况下隧道结构力学响应的模型试验,分析黄土地层浸水对地铁隧道的影响机制,建议湿陷性地基剩余湿陷量控制标准。结果表明:(1)随浸水深度增加,隧道基底和地表局部浸水均会引起土压力重分布,受地层的荷载传递机制影响,土压力变化趋势不均匀;基底全幅浸水土压力随着浸水深度增加逐渐减小,地表全幅均匀浸水土压力逐渐增大,两者变化趋势相对均匀。(2)基底局部浸水导致隧道地基局部承载力降低,引起隧道衬砌弯矩发生不规律变化,基底全幅均匀浸水导致隧道地基承载力均匀降低,衬砌各点的弯矩变化相对均匀;地表局部浸水隧道上方地层结构强度局部丧失,荷载逐渐作用于隧道衬砌上引起衬砌弯矩快速增大,地表全幅均匀浸水衬砌弯矩随着浸水深度的增加而增加。(3)基底局部浸水和地表局部浸水时,隧道发生了明显的水平位移和竖向位移;基底全幅浸水和地表全幅浸水隧道主要以竖向位移为主,水平位移不明显,基底浸水引起的隧道位移比地表浸水更大,局部不均匀浸水导致的差异沉降对隧道具有附加扭转作用,对隧道整体受力更不利。(4)当隧道基底湿陷地层为30 cm时,仅仅湿陷10 cm对隧道整体影响不大,允许有10 cm的剩余湿陷量,建议湿陷性地基的处治深度为20 cm。研究结果可为大厚度黄土地区地铁隧道前期设计及后期运营提供借鉴。     

山岭隧道开挖施工监测及仿真分析

通过山岭高速公里隧道施工监控量测及有限元数值分析方法,分析隧道施工过程中围岩应力变化情况。在山岭隧道施工过程中对围岩位移和应力进行监测,分析围岩的位移、应力状态随时间的变化规律,同时结合有限元软件ADINA对隧道开挖过程进行模拟,寻找围岩应力分布规律,分析围岩稳定性。为隧道施工过程中支护时间的选取提供了依据。     

合理开挖地下洞室洞形初探

以地下洞室开挖前后洞室周边的应力第一不变量为评价指标,变化大小作为判断标准,对地下洞室合理开挖洞形的确定进行了一些分析和探讨,并对圆形和椭圆形地下洞室的应力状态进行了分析,得出具有一定轴比关系的椭圆形为地下洞室开挖的合理洞形的结论。     

应力差值对深部隧道变形破坏的影响研究

以深部静水平压力条件下的圆形隧道为背景,分析了隧道周围的主应力差值分布规律及其导致岩体失稳的破坏机理,研究表明：在隧道周围存在一个界限明确的应力剪切带,剪切带内具有较大的主应力差值,是岩体破坏的易发区域,进行锚杆支护时,锚杆的长度必须大于该区域的深度才能取得可靠的支护效果。     

三维应力状态下圆筒形巷道塑性区次生应力、半径和位移

现有的圆筒形巷道塑性区次生应力、半径和位移的理论解是基于Mohr Coulomb准则推导而得 ,但是Mohr Coulomb准则没有考虑中间主应力的影响。为此本文利用双剪强度理论分析了三维应力状态下圆筒形巷道塑性区次生应力、半径和位移。计算表明圆筒形巷道在三维应力状态下塑性区半径和位移比二维应力状态下更小 ,据此可充分发挥岩体自身的承载能力 ,对岩体工程具有重要意义     

高地应力断层带软岩隧道变形特征与控制措施研究

隧道在穿越断层地带时由高地应力引起的软岩大变形问题是隧道建设施工中难点,给隧道建设的施工与进度带来很大影响。本文结合区域地应力,围岩强度实验等分析柿子园隧道穿越断层地区产生支护结构破坏现象的原因,并对围岩压力,钢架应力,围岩变形进行了现场监测,得到了高地应力软岩大变形引起的支护应力特征与变形特征,提出了控制大变形的技术措施。研究表明,高地应力区软岩隧道穿越断层地带时,由于复杂的构造应力造成隧道结构受力不均,隧道左右两侧围岩压力,支护内力与围岩变形呈现出很大的不对称性。采用优化断面形式、加强初支刚度、非对称预留变形量和锚杆布置等措施可以有效减小隧道结构受力,控制隧道变形。     

支护参数对大跨度双连拱隧道稳定性的影响分析

我国连拱隧道支护结构设计过程中,无现成的计算理论和相应的规范、规程,主要采用半经验半理论的方法进行荷载的计算和结构设计。本文以灯草塘大跨度双连拱隧道为依托,针对该类型隧道在不良地质情况下,是否采用锚杆支护分别进行了三维隧道数值模拟计算,研究了隧道在是否采用锚杆支护的情况下,其围岩位移、围岩应力、塑性区的分布和剪切应变率的区别,分析了大跨度双连拱隧道的中隔墙应力分布情况。结合工程实例,阐述了锚杆在大跨度双连拱隧道的稳定性中起到明显的作用,为类似工程的建设提供参考。     

复杂地质条件下公路连拱隧道开挖稳定分析

通过对金丽温高速公路土羊湾连拱隧道的复杂地质条件进行调查和分析,利用ANSYS软件模拟了隧道开挖及加固过程,分别详细分析了在不同开挖步中隧道区域围岩的变形场和应力场及其变化特征。分析结果表明由于中隔墙和衬砌的重力作用,加固后围岩的向上位移值减小而向下位移值增加;而加固后研究区域的Y向应力均减小,说明衬砌很好地起到了加固围岩的作用。     

连拱隧道围岩压力的释放率分析

连拱隧道作为公路隧道新的结构型式,理论上还不成熟.以云南省元磨高速公路的两座连拱隧道作为工程背景,按弹性阶段相似原则进行两组连拱隧道室内模型试验,包括隧道处于常规应力状态下和偏压状态下的模型试验.采用压力盒量测施工过程中隧道围岩压力,并提出了围岩压力释放率的概念,对连拱隧道开挖过程中围岩压力的变化特征进行了分析,同时对两种应力状态下的试验结果进行了对比分析.得出的结论对连拱隧道的设计和施工有积极的指导作用.     

隧道衬砌温度应力的有限元分析

大温差变化对隧道衬砌受力的影响是隧道计算与设计中的一个问题。以武夷山隧道衬砌为例,考虑温度荷载影响,采用有限元法对隧道衬砌结构的变形和受力进行了计算分析,得到了温度应力影响下隧道衬砌和围岩的变形和受力一些规律,此结论可为考虑温度应力影响下隧道衬砌设计与施工提供一定参考价值。     

盾构隧道的纵向抗震分析研究

将盾构隧道简化为一维的杆系 ,其周围的土体看作是粘弹性材料 ,将隧道的纵向抗震问题简化为粘弹性地基中弹性杆系的振动问题 ,利用粘弹性地基中杆系振动的有限单元法 ,对盾构隧道进行纵向抗震分析。同时 ,根据盾构隧道接头的特点 ,用接头单元来模拟管片的纵向接头 ,并且推导出盾构隧道纵向接头刚度的表达式。最后对地震作用下接头刚度以及地基参数对隧道的内力及变形的影响情况进行了分析研究