盾构隧道下穿高铁路基变形分析及影响因素研究

为研究地铁盾构隧道下穿高铁路基时的变形规律及其影响因素,以西安市实际工程为背景,建立三维数值模型,分析地铁盾构隧道下穿既有高铁路基时高铁路基位移、道床位移等因素的变化规律。同时,利用正交试验研究隧道开挖间距、隧道下穿角度等因素对高铁路基的影响。结果表明：盾构隧道施工完成后,路基和道床的最大竖向位移分别为9.18、7.43 mm;路基土体横向最大位移不同方向分别为0.24、-0.29 mm;道床最大位移不同方向分别为0.17、-0.13 mm。此外,竖向净距对既有高铁路基与高铁路基道床竖向变形影响最大;下穿角度对既有高铁路基道床横向变形影响最大。     

盾构下穿施工对既有隧道变形影响模拟研究

随着城市地下空间的不断开发利用,地铁隧道线路网不断完善,新旧隧道交错而过的现象愈发增多。近距离盾构下穿施工可能会对既有隧道造成一系列不利影响。因此,为研究近距离隧道下穿施工对既有隧道的影响,以南宁某工程为例,通过数值模拟研究了新建隧道盾构下穿施工过程对既有隧道的变形规律影响。模拟结果表明：盾构下穿隧道施工引起既有隧道的变形以沉降变形为主,扭转变形为辅;随着新建隧道的不断推进,临近既有隧道6 m范围内沉降变化率最大,此时既有隧道最为危险,风险系数最大;新建隧道盾构施工穿越既有隧道后,由于时空效应既有隧道沉降会继续发育,直至达到最大沉降值13.0 mm;穿越过程中既有隧道扭转变形量先增大后减小,最后趋于稳定。     

新建隧道下穿既有高速公路结构变形特征研究

新建隧道近接穿越高速公路过程中开挖进尺是影响围岩稳定性的重要因素.论文依托新建京张铁路祁家庄隧道台阶法开挖穿越既有G6高速公路工程,运用FLAC3D有限差分软件建立三维数值仿真模型,重点分析不同开挖进尺时新建隧道以及既有高速公路结构变形特征.结果表明:循环进尺大,开挖对地层的扰动越大,增加了围岩失稳情况的发生几率;在隧道下穿交叉段一定范围内对既有公路路基沉降的影响较为明显.通过建立相应模型尽可能地接近工程的实际环境,采用数值模拟的方法对隧道和路基的变形和稳定性加以研究.可以为新修隧道下穿既有公路施工影响的仿真计算方法提供一定的参考.     

下穿既有客运专线浅埋大跨双连拱隧道施工技术研究

在下穿既有线隧道施工过程中,核心目标是保证既有线的正常运营.石家庄隧道为下穿既有石太客运专线的浅埋大跨双连拱铁路隧道.本文从隧道支护机理出发,介绍了该隧道的施工方案,内容包括隧道支护机理认识、下穿既有线总体方案、具体方案、既有线加固、施工工序、技术措施和相应的技术参数确定等,并应用midas-gts对开挖步序进行了数值模拟.经过施工实践,获得成功,可供类似工程参考.     

隧道施工公路路面沉降规律和控制标准研究

新建铁路大量出现下穿既有公路的交叉工程,隧道施工沉降将影响公路行车安全,急需建立下穿公路隧道施工沉降控制标准.本文根据公路运营安全平整度要求,揭示了公路维修标准平整度与隧道施工路面最大沉降值的关系;应用正交数值试验方法,提出了不同等级公路路面允许的隧道施工沉降值及沉降速率.     

既有铁路隧道荷载下下穿隧道不同断面位置动力响应分析

当新建隧道下穿既有铁路隧道时,重载列车荷载对下穿隧道的影响不能忽视.以某新建交叉隧道为研究背景,通过激振力函数得到重载列车激振荷载,运用有限差分软件建立三维模型进行数值模拟,选取开挖深度为33.5米、50米、66.5米的三个工况,研究上跨隧道重载列车荷载对于下穿隧道的动力响应.结果表明:随着监测断面与交汇位置距离的减小...     

新建盾构隧道下穿施工对既有矿山法隧道的影响

考虑时空效应的新建盾构隧道下穿既有矿山法隧道的特征计算,对相关工程风险控制研究有着重要意义.以郑州地铁1号线二期区间新建盾构隧道下穿既有出、入段线矿山法隧道为例,应用有限差分软件,对盾构施工所引起的土体沉降和既有矿山法隧道内力变化进行数值模拟分析.结果表明:新建盾构隧道施工完成后,隧道围岩产生非均匀分布的位移,既有出、入段线矿山法隧道上、下土体的最大沉降量为11.51 mm,既有矿山法隧道衬砌结构内力变化不大.     

小净距交叉隧道爆破方案研究

新建隧道从既有铁路隧道上方穿过,形成空间立体交叉隧道,两隧道最小净距为1．365m．新建隧道在距交叉点10m以外采用方案一爆破施工,10133以内采用方案二爆破施工,同时对既有铁路隧道衬砌进行了振速监测,以期指导新建隧道的爆破施工．研究表明,这两种不同的爆破方案,有效地减弱了新建隧道爆破振动对既有铁路隧道的影响,在满足既有铁路隧道衬砌安全的情况下,新建隧道最终安全通过小净距段,且没有影响工期;同时,研究发现,径向振动速度最大,且频率较低,属易破坏方向．     

下穿寺庙隧道爆破振动影响的数值模拟与分析

合理的爆破设计方案是邻近既有建(构)筑物隧道钻爆施工振动危害控制的关键.新建商合杭铁路新大力寺隧道下穿既有寺庙,隧道下穿段爆破振动速度要求不大于2.0 cm/s;针对新大力寺隧道下穿段钻爆施工特点,结合萨道夫斯基地震波衰减公式提出了台阶分区爆破方案;通过数值模拟方法对拟定方案的振动影响进行评价,判断下穿段爆破方案的合理...     

下穿既有运营公路大断面浅埋隧道方案优选及监测分析

在建商合杭客运专线新大力寺隧道下穿安徽省208省道段,隧道埋深浅,隧道围岩节理裂隙发育、稳定性差.新大力寺隧道施工过程中,S208省道正常运营;针对隧道实际工程情况,选择更优的施工方案保证省道正常运营与施工隧道的安全是工程的重难点问题.以新大力寺隧道下穿S208公路段工程为背景,采用数值模拟方法,对比分析了二台阶法、三台阶法、六步CD法和双侧壁导坑法等4种施工方案施工引起的下穿省道路面沉降变化,新建隧道围岩和支护结构的稳定性;考虑省道行车荷载对下穿隧道施工的影响,分析不同施工行车荷载影响下隧道施工的稳定性.基于数值模拟分析结果表明:采用六步CD法施工,下穿隧道结构的变形及结构内力控制良好,隧道施工引起的路面沉降较小;但六步CD法施工中隧道拱顶位置衬砌内力较大,施工中采用少扰动的原则,减少对隧道拱顶围岩的影响.     

小净距公路隧道施工相互作用的有限元分析

目前,小净距公路隧道在我国的修建越来越多。小净距公路隧道一般采用一先一后的施工方法,后行洞是在先行洞扰动之后的围岩中修建的,后行洞的施工又对已建的先行洞产生影响。为了揭示这类隧道的施工相互作用规律,本文结合重庆市金山大道岚峰隧道工程实践,应用有限元数值模拟方法,分析了围岩各关键点的变形、应力场和塑性区的特征,研究表明:这类隧道在施工过程中后行洞的开挖对已修建的先行洞产生较大的作用,其分析结果能够为小净距公路隧道的设计、施工提供科学依据。     

岩质隧道施工过程变形时空问题的位移释放系数法

岩质隧道施工过程变形具有显著的成洞时间效应与开挖面空间效应。由于应力释放率与施工过程参数、围岩力学性态等的关系难以量化,应力释放系数法在解析岩质隧道施工过程变形问题时存在局限性。为描述岩质隧道与时间、空间相关的复杂的施工力学过程,假设围岩为Burgers体和Drucker-Prager组合模型。利用弹性-黏弹性对应原理与非关联流动法则建立无支护隧道变形解,采用位移释放系数法描述隧道施工过程变形的时空效应。获得的2维平面应变无支护隧道最大径向位移的数学函数形式与Manh解一致;当不考虑时间因素时,本文解可退化为Park解。通过与既有数值解和解析解对比,验证了本文解的正确有效性。进而分析隧道时空变形曲线,包括隧道蠕变特征曲线、围岩变形径向分布曲线和隧道纵剖面变形曲线,得到关于黏聚力、内摩擦角、扩容角与延迟时间等参数的敏感性规律。结果表明：随着时间推移或纵向距离的增大,隧道变形非线性递增;随着围岩深度的增加,隧道变形递减,隧道变形和塑性区半径均为黏聚力与内摩擦角的非线性递减函数;围岩扩容加剧了隧道变形;延迟时间控制了隧道变形的时程规律;隧道时空变形对介入参数的敏感性与其物理意义一致。位移释放系数法成功描述了岩质隧道施工过程变形的时空效应,可为施工过程提供理论指导。     

深埋交叉隧道动态施工力学行为研究

分离式独立双洞之间的横通道开挖,再一次引起主隧道围岩和支护结构的应力释放与重分配,引起交叉段附近岩体与支护结构力学行为发生变化。结合高地应力区深埋隧道工程,通过3D弹塑性有限元数值仿真模拟,分析横通道不同施工方案和动态施工过程对主隧道围岩与初期支护结构力学行为的影响。分析结果显示,横通道的开挖对围岩应力和位移影响较大,对交叉侧主隧道侧壁初期支护应力及交叉对侧主隧道侧初期支护3σ和XY平面的剪应力影响较大。为深埋隧道交叉段监控量测系统的设计、施工方案优化及安全控制提供了依据。     

新塘坊隧道施工中的监控量测及成果分析

隧道施工受周边地质环境及隧道内部应力结构的影响极大。为保证隧道施工的进度和质量,隧道施工的监控量测显得尤为重要。本文以成渝客运专线新塘坊隧道为例,介绍了该工程监控量测的具体方法。通过对断面的监测数据进行比较和回归分析,得到了该隧道围岩变形的基本规律,确定了典型断面二次衬砌的合理施工作业时间,并得出了回归模型能够准确预报一周内变形的结论。     

云南思小高速公路白花山隧道围岩稳定性研究

根据白花山隧道中导洞开挖过程的实际情况,在隧道开挖期间,采用地质素描法对隧道进行详 细的地质描述,同时对地层、岩性、构造、地下水、围岩和边坡的变形破坏现象进行分析,对该隧道的地质 条件有了更为详尽和准确地认识,然后提出了合理建议。     

基坑开挖对邻近隧道纵向位移影响的计算方法

基坑开挖卸荷会对邻近隧道产生影响,因此有必要对隧道的变形进行预测,确保隧道正常运行。针对目前计算模型的分析方法未考虑基坑壁应力卸荷对隧道位移的影响,以及有限元分析过程较为复杂繁琐,提出采用Mindlin解计算基坑壁与坑底卸荷的附加应力。然后将隧道结构视为弹性地基无限长梁,将开挖引起的附加应力施加于隧道结构上,建立隧道结构纵向变形方程,从而得到隧道位移及内力的计算公式。最后,将计算方法与数值模拟算例、工程实测进行对比分析,计算结果与其较为吻合。     

CRD法和台阶法施工对地铁隧道围岩变形的影响

以西安地铁三号线太白南路-吉祥村暗挖区间隧道工程为依托,采用台阶法和交叉中隔墙法（CRD法）对隧道施工时的围岩变形进行实时监测,并对数据进行回归处理,应用FLAC3D软件对2种施工方法进行模拟分析,系统研究了2种开挖方法的隧道围岩变形规律。研究结果表明：采用C RD法能够有效控制拱顶沉降及水平收敛量,减小施工对围岩的扰动程度,对于保持软弱围岩的自持能力及稳定性有明显作用;在进行西安地铁隧道施工时,应采用台阶法实现隧道的快速开挖,而对于地层条件复杂或施工要求较高的区段建议选择C RD法进行施工,以便更好地控制围岩变形,保持围岩稳定性。     

Model test to investigate failure mechanism and loading characteristics of shallow-bias tunnels with small clear distance

Based on the similarity theory,a tunnel excavation simulation testing system under typical unsymmetrical loading conditions was established.Using this system,the failure mechanism of surrounding rock of shallow-bias tunnels with small clear distance was analyzed along with the load characteristics.The results show that:1) The failure process of surrounding rock of shallow-bias tunnels with small clear distance consists of structural and stratum deformation induced by tunnel excavation; Microfracture surfaces are formed in the tunnel surrounding rock and extend deep into the rock mass in a larger density; Tensile cracking occurs in shallow position on the deep-buried side,with shear slip in deep rock mass.In the meantime,rapid deformation and slip take place on the shallow-buried side until the surrounding rocks totally collapse.The production and development of micro-fracture surfaces in the tunnel surrounding rock and tensile cracking in the shallow position on the deep-buried side represent the key stages of failure.2) The final failure mode is featured by an inverted conical fracture with tunnel arch as its top and the slope at tunnel entrance slope as its bottom.The range of failure on the deep-buried side is significantly larger than that on the shallow-buried side.Such difference becomes more prominent with the increasing bias angle.What distinguishes it from the "linear fracture surface" model is that the model proposed has a larger fracture angle on the two sides.Moreover,the bottom of the fracture is located at the springing line of tunnel arch.3) The total vertical load increases with bias angle.Compared with the existing methods,the unsymmetrical loading effect in measurement is more prominent.At last,countermeasures are proposed according to the analysis results: during engineering process,1) The surrounding rock mass on the deep-buried side should be reinforced apart from the tunnel surrounding rock for shallow-buried tunnels with small clear distance; moreover,the scope of consolidation should go beyond the midline of tunnel(along the direction of the top of slope) by 4 excavation spans of single tunnel.2) It is necessary to modify the load value of shallow-bias tunnels with small clear distance.     

城市地铁TBM隧道掘进诱发既有建筑物变形的空间属性效应

针对城市地铁全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)隧道掘进诱发既有建筑物沉降变形的问题,考虑隧道下穿城市建筑物群实际工况的复杂性,以青岛地铁1号线小北区间段硬岩地层TBM隧道掘进下穿既有建筑物群为实际工程背景,采用数值计算分析方法,建立TBM隧道掘进连续下穿多座既有建筑物的三维力学计...