超小横净距双线地铁隧道开挖顺序数值模拟分析

以长沙市地铁2号线荣湾镇站小净距双线平行地铁隧道项目为背景,采用有限元软件MIDAS/GTS对大小断面平行隧道的开挖顺序进行了数值模拟分析,得到了不同开挖顺序对中岩墙力学性能的影响,提出了先开挖小断面隧道,然后开挖大断面隧道的合理开挖顺序。     

大断面小净距市政隧道施工过程变形行为研究

以福建省泉州市高山岩2号和3号(东西侧主线)隧道为研究背景,采用有限元分析软件对大断面小净距隧道开挖过程中围岩变形进行模拟。研究表明:大断面小净距隧道在不同的工况下围岩变形不同,且对拱顶沉降的影响大于周边收敛,隧道开挖的先后顺序不同对围岩周边的扰动影响区域也不同。根据数值模拟分析结果可为该类隧道施工选择合理的开挖施工方法及施工顺序,以确定最优开挖方案。     

小净距长距离重叠隧道的施工顺序影响分析

文章依托深圳地铁7号线长距离小净距重叠隧道工程实践,采用数值分析软件计算了不同施工顺序时的地层位移及隧道衬砌应力,分析施工顺序对于隧道施工的影响。研究结果表明:由于隧道的开挖卸荷,导致一定范围的地层产生位移,其中隧道顶部发生沉降,隧道底部发生隆起;衬砌所受应力均为压力,最大应力出现在隧道拱底和两侧边墙位置;"先下后上"施工顺序对地层的扰动更弱,地表沉降更小。     

浅埋偏压连拱隧道施工优化及支护结构安全性分析

两江连拱隧道所穿区域地形偏压严重,且岩体破碎,连拱隧道施工开挖对围岩扰动大,不同的施工方案及施工工序隧道支挡结构受力影响较大,本文结合穿越严重偏压地层的两江连拱隧道为例,基于数值分析方法,对在不同施工工序方案下隧道结构内力、变形及偏压支挡结构力学特征进行分析。研究认为:对于复杂地质条件下浅埋偏压连拱隧道,先开挖浅埋侧隧道后开挖深埋侧隧道的施工顺序,比先开挖深埋埋侧隧道后开挖浅埋侧隧道的施工顺序更有利,先开挖浅埋埋侧右洞时,隧道初期支护结构内力、变形及偏压支挡结构桩的内力均比先开挖深埋侧左洞时小,但不管是采用哪种开挖顺序,深埋侧隧道拱顶位移均大于浅埋侧隧道,内排桩的所受弯矩也均大于外排桩。     

浅埋大断面隧道围岩稳定性数值模拟及现场监控量测

浅埋大断面隧道由于开挖断面大、埋深浅、围岩物理力学性质差,开挖后容易产生大变形及变形速度过快,严重影响施工进度和施工安全。本文基于RFPA数值模拟软件,模拟了隧道开挖时掌子面围岩的应力、位移及变形破坏特征;在数值模拟的基础上采用应力和声发射联合法对隧道现场开挖围岩的应力和岩体应力调整进行监测,分析开挖过程中岩体变形与时间和空间的变化关系,得到了掌子面开挖及施工中岩体的变形和变化规律,可以为支护措施的设计与支护时机的选取提供一定的参考建议。     

双侧壁导坑法导洞施工顺序对地表沉降的影响

以北京地铁昌平线08标段暗挖大断面隧道工程为例,简化地质条件和工程参数,采用双侧壁导坑法对不同开挖顺序进行数值计算,分析了先边后中和先上后下2种不同导洞施工顺序对地表沉降的影响。结果表明:2种工况的主要区别在于第2步导洞开挖和中部及上层导洞开挖时结构的状态不同,导洞1开挖完成后先进行其下方导洞的开挖相比于先进行同层导洞的开挖能够更好地控制地表沉降;采用先边后中的施工顺序,上层导洞开挖对地表沉降的影响更小,同时在开挖过程中沉降速率更低,土体的稳定性也更好。     

浅埋偏压连拱隧道施工数值模拟分析

针对浅埋偏压连拱隧道,采用中导洞施工方法,对浅埋偏压连拱隧道的两种不同施工顺序（先挖深侧后挖浅侧或先挖浅侧再挖深侧）进行数值模拟,分析两种不同施工顺序下围岩应力、位移,中墙应力、位移及初期支护内力、位移的变化值,得出“先浅后深”施TII~I序优于“先深后浅”施工顺序。     

剪胀围岩隧道开挖响应曲线的等价圆近似法

针对岩体受开挖影响进入塑性状态后存在剪胀及非圆形隧道围岩响应状态无法解析求解的现状,选用反映围岩剪胀的本构关系,围绕建立各种断面形状隧道围岩开挖后的响应特征描述函数展开研究。首先,建立各种断面形状隧道开挖数值模型并进行模拟分析,利用其结果绘制矩形、直墙拱形和曲墙拱形等常见断面隧道围岩对开挖的响应曲线。然后在同样条件下绘制矩形、直墙拱形及曲墙拱形断面在5种等价圆形断面方法下,基于Duncan-Fama提出的考虑剪胀的圆形断面隧道开挖围岩响应弹塑性特征曲线。最后,比较它们与数值模拟结果绘制曲线的接近程度,获得与数值模拟结果曲线最接近的等代圆方法,为任意断面形状剪胀围岩隧道开挖响应特征解析函数的建立提供了便利。     

双连拱隧道无导洞法施工断面对隧道稳定性影响

为了对比分析采用无导洞法施工连拱隧道时最安全稳定的开挖断面形式,提高施工过程中衬砌结构的安全性和稳定性,以福建某连拱隧道作为工程背景,按照中墙顶部回填量从大到小的顺序选取了三种不同的施工断面方案,应用数值模拟方法,研究了最终状态衬砌结构安全系数、临时支撑和中墙稳定性三个方面,对三种方案稳隧道结构的稳定性及其变化规律进行了详细对比分析,发现后行洞上台阶开挖与支护的过程是衬砌结构受力变化最大的过程;无论哪种方案,在浇筑中墙后立刻回填中墙顶部的空隙总是对衬砌结构有利。可见,选择方案三作为无导洞法施工连拱隧道的断面形式,并及时回填中墙顶部,可以有效提高连拱隧道结构的安全性与稳定性,是最优的断面形式。     

超大断面隧道不同工法引起软弱围岩变形机理分析

运用商用数值模拟软件模拟隧道开挖施工过程,通过对大断面隧道开挖引起塑性区分布、地层分层沉降的数值模拟成果的分析,得出了在同一围岩条件下,采用不同的施工方法开挖隧道引起地表变形、塑性区分布、地层分层沉降的特性和机理,在此基础上提出了相关的施工技术措施,使隧道在整个施工过程中都处于安全可靠控制范围之内。     

大横琴山隧道大跨段施工变形受力分析

为研究大横琴山一号隧道施工时围岩位移及应力变化规律,采用有限元模拟软件,对大横琴山一号隧道进行三维数值模拟,得到隧道围岩竖向位移云图、地表沉降及围岩应力云图。结果表明:在右半导洞开挖时隧道上方竖向位移呈扇形分布,左半导洞开挖时呈树杈形分布;在开挖完毕后,先开挖部分的围岩应力较后开挖部分的围岩应力大。     

台东交叠隧道施工过程数值分析

对青岛市台东站近距离交叠隧道分别采用眼镜法和三台阶法施工时引起的地表沉降和上下隧道交互影响进行了三维数值仿真模拟研究.比较分析了在两种不同的开挖方式下,后期1#线隧道开挖引起既有2#线隧道衬砌的位移场和应力场的变化规律;发现由于后期施工隧道的干扰,使上部已完成的隧道断面有扭转变形趋势,衬砌断面上出现不均匀的拉压应力;确定了隧道开挖过程中衬砌容易破坏的部位、地表沉降漏斗的基本形状及其特征参数.研究还表明眼睛法施工优于三台阶法施工.模拟得到的结果为该工程设计、施工和监测提供了理论依据和技术指导.     

深埋大断面隧道施工影响参数分析

针对内蒙古韩家营至集宁高速公路苏木山隧道深埋段,应用有限元软件Plaxis-3D,对隧道开挖中的双侧壁工法进行了施工参数模拟分析,研究了隧道开挖中不同开挖循环进尺、不同开挖顺序、不同分块大小施工对隧道变形及稳定性影响。研究结果显示:开挖循环进尺一般控制在2.4m,即3榀钢拱架的支护距离,选择先开挖左导坑,后开挖右导坑施工工序,下导坑高度采用3m。此开挖参数可为深埋大断面隧道采用双侧壁导坑法施工提供参考。     

左右不对称小净距隧道的施工顺序优化

左右不对称小净距隧道合理的开挖顺序对隧道围岩稳定和支护措施优化有很大影响,本文通过数值模拟方法,对比分析了沈阳市地铁十号线长安路站至万泉公园站区间大小不等的两个水平并行小净距隧道施工顺序对夹岩受力、拱顶沉降和地表沉降的影响规律,结果表明,先开挖大洞后开挖小洞对夹岩受力和地表沉降相对更为有利。     

软弱围岩偏压连拱隧道正洞合理施工布局研究

浅埋偏压连拱隧道左右洞的施工顺序和布局对围岩稳定和支护受力影响较大,为了明确浅埋偏压连拱隧道合理施工顺序,本文依托广东省南山路连拱隧道工程,结合现场监测以及数值模拟方法,研究了软弱围岩浅埋偏压连拱隧道左右正洞不同开挖布局时初期支护受力变形规律。通过建立数值模型对先开挖浅埋侧正洞和先开挖深埋侧正洞两种分案下的拱顶沉降、初期支护受力、塑性区分布、中隔墙水平侧向位移及受力等模拟结果的分析,得出:(1)不管采用哪种开挖顺序,先行洞的拱顶沉降均小于后行洞的拱顶沉降;(2)后行洞上台阶开挖后为中隔墙倾斜最为严重阶段,隧道施工完成后中隔墙向浅埋侧倾斜;(3)先行洞的初期支护整体受力较大,后行洞的初期支护受力较小;受力较大的部位一般在先行洞上台阶与中隔墙连接处以及靠近中隔墙侧拱腰处;(4)先开挖浅埋侧正洞方案较优,该方案支护受力变形较小,有利于支护结构的稳定。研究结果指导了现场工程施工,现场监测数据与计算结果较为吻合,研究结论可为类似工程提供参考。     

非对称小净距隧道施工顺序优化分析

结合在建的大连至旅顺中部通道工程,建立有限元数值模拟分析模型,针对非对称小净距隧道不同施工顺序,从拱顶下沉、水平位移、初期支护内力以及围岩塑性区方面进行对比分析。结果表明,非对称小净距隧道小断面先行、较大断面后行在控制隧道周边拱顶下沉、水平围岩、初期支护结构内力以及中间岩柱整体稳定性更有效。因此,小断面先行大断面后行为非对称小净距隧道的最佳施工顺序。     

城市复杂环境下浅埋非对称小净距隧道施工方法研究

为了研究非对称小净距隧道下穿城市中心区的优化施工方法,依托重庆某地铁隧道工程,通过工程类比,确定了非对称小净距隧道施工方法分别为CD法和双侧壁导坑法。利用有限元软件对不同施工顺序下隧道围岩塑性区发展、围岩变形和地表构筑物沉降进行对比。结果表明,非对称小净距隧道中间岩柱受力复杂,大部分处以塑性区,施工应重点关注;大洞开挖后小洞应力、变形发生较大变化,发生偏压;先开挖小洞比先开挖大洞对围岩的扰动和建筑物影响更小,对施工更为有利;采用CD法和双侧壁导坑法施工,隧道围岩位移、地表构筑物沉降均小于允许值,施工偏安全。     

复杂地层隧道位移与应力变化规律研究

盾构隧道在不同地层中开挖,会改变其地表沉降规律。文章结合杭州地铁6号线穿复杂地层的工程实例,采用Flac3D软件进行数值模拟,研究盾构隧道穿越不同土层分布情况下的施工力学特性,对地表及管片位移、管片应力的变化规律进行分析,研究结果表明,盾构地表沉降符合peck沉降曲线规律,实际值比模拟值小12%。盾构在粘土层中地表沉降值比粉砂层大,盾构穿越观测面后18m范围内受扰动影响明显,开挖距离超过30m沉降趋于稳定。     

大型地下洞室施工顺序的数值方法优化

结合某工程大断面地下洞室建设中围岩稳定问题,以开挖过程中对周围岩体的扰动破坏面积最小、产生的最大位移最小作为优化准则,采用数值方法对同一断面内两种不同的开挖顺序进行了模拟计算,分析比较,得出了最优的施工开挖顺序,为设计和施工提供了较为可靠的依据.     

暗挖地铁车站大断面隧道施工过程的数值模拟研究

采用数值模拟和现场监测相结合的方法,对暗挖地铁车站大断面隧道施工过程进行了动态仿真分析,研究了围岩应力、地表位移及结构受力的变化规律。计算结果表明:隧道开挖过程中,暗挖大断面地铁隧道关键施工步序为开挖上、下台阶,并应在开挖后及时封闭临空面。本文对开挖过程中的施工关键部位及施工时机等给出了合理的建议。