盾构施工对临近桩基影响的数值模拟及参数分析

采用数值模拟软件对盾构隧道施工近距离下穿桩基进行三维仿真模拟,研究双线盾构动态掘进时桩基位移的变化。数值模拟实现了盾构施工时的步步掘进,考虑了土仓压力、注浆压力、盾构与土体摩擦力等施工参数的影响;利用PLAXIS 3D的固结计算,考虑盾构机自重对土体的固结作用引起的地层沉降,并由此考虑开挖速度对桩基位移的影响。计算结果表明:隧道开挖将导致桩基发生沉降、侧移以及倾斜,桩基的整体位移以及倾斜都随盾构施工的进行不断增加。施工参数敏感性分析表明:增大开挖速度可以有效控制桩基位移,但当开挖速度增大至一定程度时,开挖速度对桩基的影响逐渐减小;双线隧道同步开挖时对桩基的影响比双线分别开挖时小。     

盾构施工引起土体位移的数值模拟分析

盾构施工不可避免地对周围土体造成影响,其影响主要表现为引起土体的隆起和沉降。利用FLAC^3D模拟盾构隧道施工对周围土体位移的影响,并计算出竖向位移。考虑了盾构施工过程中的开挖未支护和支护后对土体位移的影响,对比了各施工阶段对土体位移的影响。分析了土体最大位移发生的部位。结果表明,开挖未支护的竖向位移一般表现为土体沉降,开挖支护后的竖向位移一般表现为隆起。土体沉降的最大竖向位移,一般发生在拱顶位置,土体隆起的最大竖向位移,一般发生在拱底位置。     

基于FLAC~(3D)的某水电站大型地下洞室群开挖及锚固效应数值分析

根据地下洞室开挖和锚固施工方法,采用FLAC3D数值分析程序,对某大型水电站地下厂房复杂洞室群开挖过程进行了动态模拟,分析了在有、无支护条件下洞室周边围岩二次应力场、位移及破坏区分布规律和变化特征,说明采用隐含断层复合单元模拟断层、cable结构单元模拟锚杆、薄层实体单元模拟喷层能较合理反映地下洞室分期开挖实际力学作用机理.计算结果表明,该洞室群在洞室布局、开挖顺序和支护参数等方面是合理的,认为在局部加强支护的条件下,洞室的整体稳定可以得到保证.     

粉质砂性土地基中盾构区间隧道开挖过程数值计算研究

在粉质砂性土地区的地下工程建设过程中,如何保证地下结构、地表临近重要设施的安全是一个重要而迫切的问题.以杭州地铁1号线Ⅲ标段汽车城站～世纪大道站盾构区间隧道为背景,采用三维快速拉格朗日法,对其始发段开挖过程进行模拟,分析了开挖后的地层沉降变形和衬砌的应力分布特征,得出了随开挖面位置改变,横向地表沉降槽轮廓的变化规律.最后,将最终地表纵向沉降与实测结果进行了对比,分析了数值模拟方法的优势和不足.数值模拟结论可供施工参考.     

大直径盾构隧道下穿既有车站诱发车站结构变形分析

采用三维有限差分程序模拟城市大直径盾构隧道施工,基于此分析了上部地铁车站的结构变形并考虑了车站变形缝的影响.计算选用了地层-结构模型,土体则采用弹塑性模型模拟,应用link单元模拟变形缝,并对link单元的本构关系及参数进行了详细的定义.重点进行了结构间相互作用分析及变形缝的模拟.结果表明:考虑变形缝,结构变形更加灵活,充分;差异变形发生在地层刚度变化大的部位;变形结果为结构安全评估提供了可靠的依据.     

悬臂式基坑开挖对邻近地下管线的影响分析

通过有限元软件ABAQUS,分别考虑软土地区基坑的不同围护结构和管线的不同下卧层土质等因素,对悬臂式基坑工程中临近的地下管线位移进行了三维有限元模拟分析,结果表明：围护结构刚度和下卧层土质均对临近管线位移有较大影响;距基坑越近,管线变形越大;出现了地表及管线的沉降,但在基坑端角附近有管线上浮现象;基坑端角部以外2/3的基坑开挖深度范围内,管线水平和竖向位移较大,但在1.2倍的基坑开挖深度之外,开挖对管线位移影响较小.     

盾构隧道开挖三维数值模拟方法研究

盾构隧道开挖的模拟方法是对隧道-土-结构物相互作用进行三维数值分析的重要考虑因素。对两种典型的模拟方法进行了探讨,一种是更接近真实施工过程的分步开挖法,另一种则是简化的一步通长开挖应力释放法。对比分析表明,两种方法对于地面沉降的预测结果比较接近,而对于邻近桩基础的预测结果之间的差异也不是太大。同时,一步通长开挖应力释放法能得到不同的地层损失,并且建模简单,能够较好地用于分析隧道开挖对地面建筑物及周边地下结构物的影响。     

西园路车站施工对地下管线影响与分析

由于城市地铁开挖不可避免的要通过地下管线,而地铁的施工又会对地下管线产生损害。所以在管线不受影响的前提下保证隧道的安全施工,必须对隧道施工时临近管线的沉降进行研究。本文以合肥地铁二号线西园路站隧道实际工程为背景,运用现场实测和数据分析的方法研究了隧道施工对下穿管线的变形影响。通过研究,发现了管线比较容易受到破坏的部分,并获得了反映监测区段管线实际变形统计规律的曲线方程,这将对今后类似的工程有重大的指导和借鉴作用。     

隧道盾构施工对既有桥梁影响的数值分析

本文以合肥地铁2号线下穿五里墩立交桥工程为背景,通过有限元分析软件FLAC3D来模拟双线隧道先后盾构滞后距离的远近对侧穿桥墩桩基的影响,并结合实时监测数据进行对比分析桩基竖向沉降和水平侧移。综合分析表明,在先后隧道开挖面滞后距离60 m时,桩基竖向最大沉降为2.97 mm,水平最大侧移是0.75 mm;双线隧道掌子面滞后距离在0~60 m内,对桩基的横向变形影响不大,最大侧向变形为0.76 mm。     

某住宅楼深基坑开挖支护三维数值模拟

采用FLAC3D模拟某深基坑工程开挖和支护全过程,分析开挖支护过程中基坑坑壁的变形分布规律.研究结果表明,深基坑坑壁变形是一个复杂的三维空间问题.同时表明,FLAC3D在岩土工程问题分析中具有广泛的应用前景.     

盾构隧道叠置下穿地下道路的施工变形规律研究

在盾构近接工程中,既有地下道路正下方进行盾构下穿具有极大的施工风险。考虑盾构施工中隧道、土和地下道路的变形耦合作用,采用有限差分法,建立了盾构叠置下穿地下道路施工的三维数值计算模型,对盾构施工引起的周边土体位移和地下结构变形展开研究。结果表明,盾构施工主要引起了三面围合区域内部的土体位移,而在围合区域外部几乎没有土体移动,在隧道中轴线上方地下道路的顶板和底板发生较大的附加变形,三面围合下隧道衬砌环的横鸭蛋变形相比半无限空间中有所减弱。     

南通地铁盾构下穿既有建筑诱发基础沉降分析

针对盾构机下穿既有建筑问题,以南通地铁1号线环城东路站至中级人民法院站盾构区间下穿森大蒂花苑老旧居民区为研究对象,基于现场沉降监测,进行盾构施工对既有邻近建筑基础沉降的影响分析,针对盾构隧道下穿该老旧居民区进行数值模拟,综合考虑上部建筑荷载及盾构施工对围岩的扰动,对建筑物基础沉降进行分析。结果表明：盾构机在高富水砂土、粉土中掘进时,由于对地层的扰动和孔隙水消散等原因,易使机头扭转,造成掘进不稳定,最终引起地表沉降;而通过设置合理的土压力值,保持掘进面平衡,尽量使盾构机平稳通过,同时做好注浆、衬砌与地层间缝隙填充等工作,能够有效减小盾构引起的地表沉降。     

一侧有建筑物时盾构引起地表沉降的数值分析

本文利用有限元程序 Midas/GTS,综合考虑土体非线性、土体与盾构作用、注浆压力、千斤顶推力、密封舱土压力等要素,建立了隧道-土-桩基-建筑物三维非线性有限元模型,研究地表一侧存在建筑物时及盾构施工参数对地表沉降的影响。通过三维仿真数值模拟得出以下结论：地表存在建筑物时,地表沉降最大值比无建筑物时要小,且最大沉降值背离建筑物方向,偏离盾构中心轴线;盾构支护压力越接近侧向静止水土压力地表沉降越小,合理的控制盾构施工参数（注浆压力、盾构机千斤顶推力）可以有效减小地表沉降。     

Strain analysis of buried steel pipelines across strike-slip faults

Existing analytical methods of buried steel pipelines subjected to active strike-slip faults depended on a number of simplifications. To study the failure mechanism more accurately, a refined strain analytical methodology was proposed, taking the nonlinear characteristics of soil-pipeline interaction and pipe steel into account. Based on the elastic-beam and beam-on-elastic-foundation theories, the position of pipe potential destruction and the strain and deformation distributions along the pipeline were derived. Compared with existing analytical methods and three-dimensional nonlinear finite element analysis, the maximum axial total strains of pipe from the analytical methodology presented are in good agreement with the finite element results at small and intermediate fault movements and become gradually more conservative at large fault displacements. The position of pipe potential failure and the deformation distribution along the pipeline are fairly consistent with the finite element results.     

地铁盾构隧道近距离下穿砖木结构建筑的变形控制研究

以天津地铁盾构区间隧道近距离下穿某砖木结构风貌建筑为背景,采用PKPM软件预判和现场监测相结合的方法,对新建隧道施工所引起的邻近砖木结构风貌建筑物的沉降进行深入研究.分析了盾构下穿建筑物前、下穿过程及离开后3个不同阶段的建筑物沉降变化情况,并提出了在盾构施工过程中控制结构沉降所采取的必要措施,为今后类似工程提供借鉴.     

隧道盾构法掘进触发二次地应力分布规律研究

以拟建哈尔滨市松花江隧道为例,采用因子对目标函数影响的优化分析思想,直接针对隧道施工过程,在各种不同工况下,建立尽可能逼近实际问题的有限元数值计算模型,通过大量的反复数值模拟实验,研究因盾构掘进在土体中触发二次地应力的分布规律,总结各单项因子对土体变形力学性状的影响特性,预估隧道周围土体最危险破坏点位置,为合理确定顶板安全厚度提供理论依据.     

隧道盾构法掘进触发二次地应力分布规律研究

以拟建哈尔滨市松花江隧道为例，采用因子对目标函数影响的优化分析思想，直接针对隧道施工过程，在各种不同工况下，建立尽可能逼近实际问题的有限元数值计算模型，通过大量的反复数值模拟实验，研究因盾构掘进在土体中触发二次地应力的分布规律，总结各单项因子对土体变形力学性状的影响特性，预估隧道周围土体最危险破坏点位置，为合理确定顶板安全厚度提供理论依据．     

地铁隧道衬砌管片承载力试验及计算方法

对3片1∶1衬砌管片进行了承载力试验,分析了试验加载方式和配筋率对钢筋混凝土衬砌管片破坏机理、极限荷载的影响。试验结果表明,轴力作用可以有效提高衬砌管片的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载;衬砌管片屈服荷载和极限荷载随配筋率的提高而提高,但提高幅度不大,而配筋率的提高对开裂荷载基本无影响。根据衬砌管片偏心受压破坏模式,给出了衬砌管片偏心受压承载力实用计算公式。     

城市地下工程施工新技术发展综述

本文论述了地下工程主要施工方法,对各种施工方法的优劣进行了对比,介绍了各种新型地下工程施工技术的基本概念及适用范围;论述了城市地下铁道施工技术的发展,施工技术的方法等,为我国城市地下空间的施工新技术发展进行了总结和归纳.