软土地铁隧道运营期沉降监控研究综述

阐述了软土地铁隧道运营期沉降监控的必要性与重要性,并在分析软土地铁隧道运营期沉降特点的基础上,对国内外软土地铁隧道运营期沉降监测技术、沉降预测研究、沉降稳定性分析与预警研究等问题进行了系统总结,指出了软土地铁隧道运营期沉降监控研究中存在的问题,探讨了该领域研究的发展方向.     

泥炭质土地区盾构隧道列车运营期沉降研究

为研究运营期列车振动荷载作用下盾构隧道地基土体的沉降特性,本文以昆明地铁二号线二期工程某区间隧道为例,结合地质勘察资料,建立Midas GTS NX三维有限元模型,通过人工激励函数对模型施加动力荷载,分析了列车满载高速的情况下,隧道周边土体的沉降特征,结合经验模型公式,预测了隧道在长期循环荷载作用下基底土体的沉降变形.研究结果表明:在长期列车振动荷载作用下,隧道周围土体发生被迫振动,类似作简谐运动;土体的沉降幅值随与振源距离的增加而减小;线路运营期基底土体沉降呈指数型增长,最终趋于稳定,第一年沉降16.9 mm,达前10年累计沉降的67.6%.为保障线路的安全运营,应重点加强隧道运营期前期的监测养护.     

地铁列车荷载引起隧道基底长期沉降研究

地铁隧道在投入运营后,由于地铁列车荷载引起隧道基底的变形与稳定已成为亟待解决的问题.为研究运营期昆明地铁在列车荷载作用下隧道基底长期沉降变形,首先通过人工激振力函数法确定地铁列车荷载时程曲线.其次采用有限单元法,建立地铁隧道基底土体的动力响应的数值模型,揭示隧道基底土层的动力反应特性.最后采用Li和Selig提出修正指数模型预测昆明地铁在列车循环荷载作用下隧道基底的长期沉降变形.研究结果表明:地铁列车荷载产生动应力主要影响范围在隧道底部0~5m;昆明地铁三号线运营10年后的隧道基底的累计沉降值约为14.3mm,第一年的沉降值约占运营前10年累计沉降值的52%.     

盾构穿越类型对既有隧道变形与损伤影响

变形与损伤是评价结构影响的两个不同类型的指标。在穿越工程中,隧道保护标准几乎都采用以隆沉大小、差异沉降以及曲率半径等为主的变形类保护指标,因此研究这两类指标之间的关系和符合程度,对隧道保护指标的合理判定具有重要的现实意义。以徐州地铁1号线典型标段区间隧道为例,基于新建隧道不同穿越类型下对于既有隧道的影响,对变形和损伤两类指标进行了分析。对比表明隆沉位移的绝对值与损伤因子并无直接关系,而隧道曲率和环面相对扭转则对损伤因子的开展影响较大,且当曲率符合规范时,拱底损伤因子发展仍有可能引起地铁隧道运营期渗漏,建议在评价运营期盾构隧道时加入损伤指标。     

地铁隧道结构沉降监测及分析

论述了地铁隧道底板沉降监测基准网的构成、布设形式及其平差基准的选取,并对隧道内沉降测点、差异沉降点的布置和施测方法进行了简单地介绍;讨论了对监测基准网进行整体稳定性检验的平均间隙法;根据地铁隧道本身的特点,介绍了隧道沉降采用整体分析的方法与原理;结合南京地铁西延线隧道沉降监测实例,分析了隧道结构的沉降情况、沉降规律以及沉降成因,给出了有益的结论,为工程管理部门进行隧道结构加固、基础处理和道床修筑提供了决策依据.     

大连地铁地表沉降规律

为研究地铁隧道施工引起的地表沉降问题,目前主要采用选取某一地区具有典型性的地质特征,结合实际现场施工总结出与该地区类似地质条件下的概算方法.以随机介质理论为基础,以大连地区地铁隧道开挖大量地表沉降实测数据推导出了可以运用于大连地铁隧道施工引起的地表沉降理论计算公式参数,并对实测沉降值与理论沉降值进行对照,得到了较为满意的成果,该成果对地铁隧道施工具有一定的参考价值和指导意义.     

上覆软弱路基加固对既有地铁隧道沉降的影响规律

为研究道路施工引起下方既有地铁隧道的沉降问题,在地铁隧道上方斜穿施工道路的基础上,进行了现场隧道沉降变形实测研究,分析了道路在路基注浆加固、路床和路面结构层施工阶段中地铁隧道的沉降曲线。建立地铁隧道-土体-道路模型对道路施工的注浆加固过程及路床和路面结构层施工进行模拟,通过比较地铁隧道沉降计算结果与现场实测值,验证了该精细化模型的准确性。基于此,分析了路床和路面结构层总施工厚度、道路土体性质、隧道下卧土层、隧道衬砌强度等关键参数对地铁隧道的沉降影响规律。结果表明：地铁隧道的沉降值与施工厚度呈正相关关系;道路的存在对隧道的沉降影响越小,其弹性模量和泊松比对地铁隧道沉降几乎没有影响;卧土层的弹性模量越大,土层越不易变形,且地铁隧道沉降越小;衬砌弹性模量增大对地铁隧道沉降影响反而越小。     

隧道长期不均匀沉降预测的蚁群算法

利用上海地区地铁盾构隧道运营期的大量实测沉降资料,找出其长期不均匀沉降规律与蚁群算法思想的对应关系,提出了一种基于蚁群算法的隧道长期不均匀沉降的新预测模型.为了检验新模型的预测效果,运用预测与实测数据对比分析的方式,得出新预测模型的构建及完善思路.研究结果表明,该预测模型利用实测资料直接建模,避免了传统方法计算过程中各种人为因素的干扰,预测精度高,简便易行,适应性强,可供完善的空间也很广,可为今后隧道长期不均匀沉降的预测计算提供一种全新的思路.     

南宁地铁盾构双线隧道地表沉降预测模型研究

依托南宁地铁2号线土压平衡盾构施工的双线隧道,通过对施工现场地表沉降的监测分析,揭示了双线隧道左、右线先后开挖过程中的地表横向沉降规律与地表沉降变形的历时变化规律。在此基础上,采用Peck沉降槽理论,考虑双线隧道盾构施工的相互影响,引入左线隧道施工对右线隧道地表沉降影响系数和右线隧道施工对左线隧道地表沉降影响系数,并提出这两个影响系数的确定方法,对相互影响范围内的双线隧道地表沉降公式进行修正,从而提出了一种采用分段函数形式表达的地铁双线隧道盾构施工引起地表沉降的预测模型,并验证了该预测模型的可靠性。     

管幕预筑浅埋隧道稳定性分析

沈阳某地铁车站是国内首次应用管幕预筑法施工的特大浅埋暗挖隧道,通过对该隧道土方大开挖阶段的稳定性进行分析,提出预支护荷载作用下隧道稳定性分析方法,推导预支护荷载作用下稳定性安全系数计算公式,并依据其工艺特点进行监测设计和分析。研究研究表明:实测地表沉降满足施工要求,且实测衬砌结构的环向应力为-11~15 MPa,为衬砌设计强度35 MPa的31.4%~42.9%;预筑较常规设计方法小的衬砌厚度即可维持隧道的稳定性;基于预支护荷载的隧道稳定性分析方法和安全系数公式对管幕预筑隧道的稳定性分析具有理论和实际意义。     

西安市铁炉庙地裂差异沉降的二维有限元模拟

西安地裂差异沉降近期超常活动，给城市建设造成了严重的经济损失和危害，并对将要建设的地铁工程危害极大，根据近几十年来的实测和预测资料，通过建立二维有限元模型和地裂差异沉降的二维有限元仿真模拟，得出2005年到2050年地裂差异沉降累积值为84．7mm，水平位移量为36．3mm．这与用各种数学模型计算的结果基本吻合．     

基坑施工降水对邻近地铁隧道的影响

基坑施工降水对邻近地铁隧道产生附加沉降,正确评估其大小及对地铁运营安全的影响具有重要意义。介绍了某工程基坑支护结构及周边复杂环境条件,考虑基坑围护桩人工挖孔桩施工降水实际情况,在某些假定条件下,采用简化大井降水分析方法。分五种工况对围护桩施工降水对邻近地铁隧道产生的附加沉降进行了计算分析。结果表明:考虑降水对地铁最大影响时,地铁隧道产生的最大沉降为5.7 mm,不满足地铁运营线路轨道变形的要求;采用跨三桩施工降水可将地铁隧道产生的附加沉降控制在地铁运营线路轨道变形范围内。针对减少基坑施工降水对地铁隧道的影响,提出了一些建议与措施。     

地铁隧道非线性地震响应动力分析

地铁隧道抗震研究是当今地震工程界重要的研究方向。对广州地铁四号线地铁隧道进行了地震响应非线性有限元分析。采用动力有限元数值分析方法,提出估算地铁隧道地震响应永久变形的有限元计算模型。通过动力有限元方法确定地铁隧道的残余变形量,将各个时刻重复通过计算所确定的残余位移累加得到地震作用后地铁隧道的永久变形量。通过分析地铁隧道的永久变形量确定地铁隧道地震响应稳定性,为地铁隧道地震稳定性分析提供了参考依据。     

深基坑开挖和降水对紧邻既有地铁隧道的影响

以深圳某深基坑工程为案例,利用Midas-GTS有限元软件建立三维数值模型,基于流固耦合理论分析基坑开挖和降水对紧邻既有地铁隧道产生的影响,以期为实际的基坑设计和施工提供有效的数据参考。结果表明:基坑降水造成的地下水渗流具有空间差异性,基坑长边侧渗流速度大于短边一侧,且地铁隧道处水力梯度较大;最大总位移出现在地铁隧道中部,且近基坑侧隧道产生的总位移比远离基坑侧隧道多一倍,其中最大水平位移发生在隧道侧边,最大沉降位移发生在隧道顶部;测斜位移曲线具有明显的拐点,临近地铁隧道的基坑长边一侧在35～40 m深度处可能形成潜在滑动面。     

城市地铁施工沉降的数值模拟研究

地下工程施工,会引起地层移动而导致不同程度的沉降和位移,从而影响到隧道和地表建筑物的正常使用和安全运营。以某一地铁施工为依托,运用PLAXIS有限元软件对施工进行动态开挖模拟,分析其沉降因素,正确估计特定地区可能发生的地面变形沉降,将模拟结果与现场监测的资料进行了对比分析,模拟结果可信度高。该研究对城市地铁隧道工程的设计与施工具有重要的指导意义。     

回填土大跨超浅埋地铁隧道开挖稳定性研究

贵阳市地铁1号线望新区间隧道地质环境复杂,位于回填区,地下水丰富,埋深浅。针对此类环境,首次将三台阶七步开挖法引进到地铁区间隧道施工中,通过影响隧道开挖稳定性的关键因素分析及施工方法的数值模拟,结合现场实测,研究了回填土大跨超浅埋地铁隧道开挖稳定性。研究结果表明：超浅埋开挖,回填土地层承载拱难以形成;开挖过程中拱顶、拱脚及仰拱部位产生拉应力,拱腰部位出现应力集中,为压应力区;地表及拱顶沉降变形主要受上台阶导洞开挖的影响,中、下台阶导洞的影响次之,核心土开挖影响较小;核心土及仰拱开挖对拱底围岩变形产生较大影响;因此在开挖过程中要对上述位置进行重点监测,可为今后类似工程提供借鉴。     

大石—汉溪区间隧道结构变形监测

匝道桩基穿越既有地铁工程结构附近土层,近距离施工不可避免地对地铁结构产生不利影响。为了解匝道基础工程施工阶段地铁结构及周边地层变化动态,给同类其他工程提供设计和施工依据。对大石—汉溪区间隧道进行了稳定性变形监测。主要阐述该隧道地面沉降、隧道周围土层水平位移和隧道结构及附近土层变形测试方法,变形随时间变化的量测数据及分析。结果表明:桩基钻挖成孔和灌注混凝土时,地面沉降和土层水平位移均不稳定,而隧道结构变形相对稳定;各变形值没有超过报警值,说明该工程采用的施工及监测方法是可行的,对其他同类工程具有借鉴意义。     

软土地区地铁不同结构间差异沉降特点分析

分析软土地区46个地铁车站与隧道连接处、34个联络通道两端线路处以及4个U型槽与隧道连接处运营约10年后线路的长期沉降观测数据.结果表明:约70％的地铁车站与隧道连接处车站沉降少,且出站一侧沉降槽的深度与宽度大于进站一侧;联络通道旁线路产生了不均匀沉降的约占80％,其中约90％为沉降槽;U型槽与隧道连接处的差异沉降很小.     

地铁振动荷载作用下饱和软粘土性状微观研究

位于或穿越饱和软粘土层中的地铁隧道在运营之后，沿轴线产生较大的沉降量，很大程度上与饱和软粘土在地铁振动荷载作用下土体微观结构的变形和破坏、发生残余变形有关．通过扫描电镜试验对饱和软粘土颗粒的微观性状进行了研究，从土的微结构基本单元的形状和大小、基本单元体的接触状态、基本单元体问的联结形式、孔隙的形状和大小以及土体变形3个阶段的力学特性等方面进行较深入的研究．另外，将原状土和循环三轴试验破坏后两种状态的土样作了对比，从微观的角度解释了土体的变形机理．研究成果对有效控制、避免或减轻隧道经过地区地面沉降灾害的发生，指导地铁工程的设计、施工以及地铁运行后沉降的预测评价和防治等提供了有价值的参考．