基于FLAC3D的地铁盾构施工地表沉降分析

【目的】为了分析地铁开挖对地面沉降的影响。【方法】本研究以郑州市轨道交通7号线一期工程土建施工02工区黄河迎宾馆站至英才街站区间左线盾构区间为研究对象，建立了FLAC^3D计算模型，研究了模型隧道开挖后形成的位移曲线。【结果】得到隧道开挖掘进地表的沉降规律，与实际工况基本吻合。【结论】说明数值模拟对盾构施工前期研究具有一定的参考价值。     

盾构区间下穿既有地铁区间隧道影响分析

为研究盾构区间下穿对既有地铁区间结构变形的影响,建立地层-结构模型,采用Midas软件计算盾构下穿施工引起的既有区间结构变形,分析既有区间结构的变形规律。结果表明:盾构下穿施工中既有区间的结构竖向变形先增大后减小,当盾构掘进至隧道正下方位置时竖向变形最大;盾构下穿施工中既有区间的结构横向变形逐渐增大。     

深基坑开挖对邻近住宅楼的变形影响分析

【目的】深基坑工程中土体的开挖卸荷会导致土体位移变形，可能引起周围建筑物变形，因此有必要对深基坑开挖对邻近宅楼的变形影响进行分析。【方法】本研究以郑州某深基坑工程为例，在采取上部土钉墙、下部桩锚支护的联合支护方式下，使用FLAC3D对基坑的开挖过程进行数值模拟，探究不同工况下基坑开挖对周边土体和邻近建筑物的影响。【结果】研究发现：沉降量随着距基坑边缘距离的增加而减小，最终降低为零；沉降量和围护体的水平位移随着基坑开挖深度的增加而增大；邻近建筑物的沉降随着基坑开挖的加深而增大，随着距基坑边缘距离的增大而减小。【结论】本研究验证了该支护方式的可行性。     

新建隧道对既有隧道变形影响的模拟及实例研究

【目的】为了缓解地面交通拥挤的现状，地下交通设施的建设愈发频繁和密集，在工程中不可避免地面临在邻近的既有隧道附近开挖隧道的情况。新建隧道开挖会引起地应力场的改变，从而影响既有隧道围岩的受力状态，使之发生变形。【方法】为了研究岩质地层中新建隧道对既有隧道变形的影响，采用数值模拟的方法，模拟在既有隧道周围不同方位，不同距离开挖隧道。通过监测既有隧道的位移来反映其变形情况。【结果】研究结果表明：既有隧道的变形随着与新建隧道净距的增加逐渐减小，新建隧道与既有隧道位于同一埋深时，既有隧道的变形最小，新建隧道下穿既有隧道时，新建隧道对既有隧道的影响较大。【结论】本研究可以为类似工程施工和设计提供参考。     

盾构隧道近距斜交下穿既有地铁车站变形沉降数值模拟分析

【目的】盾构隧道下穿既有地铁车站施工过程对地层的扰动会对既有车站产生影响，为最大限度地降低施工风险，保证既有站的安全及正常运营，需要开展相关研究。【方法】利用MIDASGTS-NX有限元数值模拟软件，以郑州市某盾构隧道下穿既有地铁车站为背景，按照接收端地层加固、左线盾构施工、右线盾构施工的顺序，建立三维有限元模型。【结果】预测施工过程既有站主体结构的变形规律和内力变化，分析计算盾构隧道近距离斜交下穿施工过程对既有地铁车站的影响，将预测结果与实际施工监测数据进行对比，验证了该模型计算结果的准确性及可行性。【结论】研究成果为隧道近距离斜交下穿既有站施工引起的沉降变形提供理论依据，对于指导施工、保证施工安全具有借鉴意义。     

武汉某地铁车站深基坑开挖支护变形数值模拟研究

【目的】以武汉市唐家墩地铁车站深基坑工程为例,综合考虑场地工程地质、水文地质条件,权衡经济、安全、施工难度、工期等因素的影响,最终采用连续墙加内支撑的方式对该深基坑进行开挖支护。【方法】结合ABAQUS数值模拟软件中的Mohr-Coulomb准则进行三维建模,模拟研究了基坑开挖过程,预测了基坑开挖影响范围内土体的水平位移、垂直位移及支护结构的变形,并与现场监测资料进行了比对。【结果】研究结果表明：开挖初期主动土压力主要由开挖面以下连续墙承担,随着开挖加深和支撑设置,主动土压力在后期主要由开挖面以上连续墙承担。围护结构最大水平位移为30.3 mm,坑外最大沉降量17.5 mm,坑内最大隆起量为19 mm,与现场实测数据一致,从而验证了设计方案的可行性。【结论】基坑开挖支护方式满足一级基坑变形控制要求。模拟结果表明支护设计方案是可行的。     

跨活断层公路隧道损伤规律研究

【目的】断层错动对隧道的安全运营往往会产生重要影响，因此需要探究活断层走滑错动对隧道的损伤特性。【方法】本研究以某跨活断层公路隧道为背景，建立三维弹塑性有限元模型，分析不同断层错动量及不同隧道断层交角下二衬的损伤规律。【结果】研究结果表明：二衬的轴向应变随错动量的增大而增大，主要表现为随着穿越角度的减小，轴向应变逐渐由拉应变转为压应变，与断层角度走向一致；二衬的拉伸压缩损伤随错动量的增大而增大，拉伸损伤沿隧道环向发展，压缩损伤主要分布于隧道拱顶和仰拱处，随着穿越角度的减小，二衬的拉伸损伤的程度和范围减小，二衬的压缩损伤区域从拱顶和仰拱处向隧道两侧边墙处发展，并在最后完全贯通。【结论】本研究可为跨活断层隧道工程的建设提供一定的理论参考。     

移动激光扫描技术在过江大盾构隧道收敛测量中的应用

【目的】盾构隧道的结构变形将直接影响到隧道运营的安全性，隧道直径收敛作为盾构隧道结构变形的一种，是判定盾构隧道横向变形的重要依据。【方法】本研究使用移动激光扫描技术来获取点云断面数据，对所采集到的点云数据使用分段圆弧进行拟合，得到大盾构隧道隔墙左右两端的横径，进而计算出隧道直径的收敛值。【结果】通过对移动激光扫描拟合出的隧道断面直径收敛值与人工激光测距仪、全站仪监测的数据进行对比，表明移动三维激光扫描技术在大盾构隧道直径收敛中具有高效率、高精度等优点。【结论】本研究的研究成果具有一定的实用价值。     

湖底隧道联络通道冻结加固施工技术研究

【目的】湖底隧道施工通常具有地质条件复杂、难度系数大、危险性高等特点,为研究冻结法在隧道下穿湖底联络通道中的施工技术要点,依托某实际地铁工程展开研究。【方法】结合地质勘察资料,综合湖底特殊地质条件及水文概况,设计采用冻结加固技术预先对周围土体进行处理,合理设计和优化开挖与构筑施工技术,对相关施工风险进行分析并提出解决措施。【结果】结果表明,冻结法施工具有较高的安全可靠性,且适用于各种复杂的水文地质,如软土、流砂以及高水压和高地压地层。【结论】本研究对城市地铁湖底联络通道的安全和有效施工具有一定的参考意义。     

基于FLAC~(3D)的深基坑土钉墙支护数值模拟

以某小学深基坑工程为例,通过FLAC~(3D)建立了基坑开挖的三维模型,对基坑开挖过程及土钉墙支护进行模拟,分析了水平位移及土钉墙受力特点,水平位移随开挖过程不断增大,沿基坑深度呈"C"型分布,最大位移达18mm;土钉最大应力在靠近坡面位置,混凝土面层弯矩沿深度逐渐增大。研究表明,土钉墙支护方案是可行,能够有效地抑制基坑变形,保证基坑的安全稳定。     

隧道不同开挖进尺对围岩变形和应力变化的影响研究

本文采用数值模拟的方法,研究了隧道不同开挖进尺对围岩变形和应力变化的影响规律。结果发现,随着开挖进尺的增大,隧道的竖向位移和水平位移都不断变大,最大位移速率上升,围岩的位移变形量和位移速率越大,诱发围岩失稳的可能性越大。围岩应力随着隧道开挖进尺的增大而上升,隧道断面的最大剪应力越大,隧道发生破坏的可能性越大。     

采空区长期变形对桑掌隧道影响的数值模拟研究

【目的】桑掌隧道穿越阳泉二矿采空区上覆岩层，由于采空区长期变形的影响，隧道的安全运营受到威胁。为确保隧道的安全性，必须准确预测采空区长期变形对隧道的影响。【方法】采用数值模拟方法建立桑掌隧道及围岩的小尺度模型，通过施加位移场的方式，模拟采空区对该隧道及围岩的长期变形影响。【结果】结果表明，在采空区长期变形的作用下，围岩塑性区逐渐增大，隧道围岩的破坏主要集中在隧道两端洞口处，隧道洞口处的围岩处于欠稳定状态；隧道在采空区长期变形的影响下，围岩位移逐年增加，但整体增长速率逐年减少，位移最大值为257.79 mm。【结论】为确保桑掌隧道安全运营，应密切关注采空区长期变形对围岩和衬砌的影响，并采取措施确保隧道稳定，计算结果可为桑掌隧道施工和变形处置提供技术参考。     

地层纵向特性对隧道衬砌结构应力与位移的影响分析

探讨地层纵向性态变化对隧道横截面应力、位移的影响,采用midas GTS有限元分析软件,结合兰州市九州隧道实际工程,选取不同性态的土体进行数值模拟,分析对比了3种不同土体下隧道拱顶的竖向有效应力及位移.结果表明,随着土体围岩级别的提高,容重的增大,内摩擦角的减小,隧道截面竖向有效应力有所增大,且拱趾处增量最大,增长速度也最快,有效应力的增量和增长速度沿拱圈向拱顶逐渐减小,拱趾处增量是拱顶处增量的20倍以上;围岩级别提高,竖向位移有所减小,其中拱顶处位移增长最快,增量也最大,位移的增量和增长速度从拱顶沿拱圈向拱趾逐渐减小,拱顶处位移增量是拱趾处增量的1.17~1.23倍,对实际工程提供了一定的参考和建议.     

渝昆高铁华山松隧道穿越凝灰岩段施工工法分析

【目的】凝灰岩地层容易遇水软化,自稳能力差,隧道穿越时极易发生溜塌、大变形等灾害,这就需要研究在破碎凝灰岩段隧道采用两台阶与三台阶工法下,围岩、支护结构受力及变形规律,为施工提供理论指导。【方法】以在建渝昆高铁华山松隧道为背景,通过数值模拟手段进行计算分析。【结果】研究结果表明：采用三台阶开挖时,变形情况较两台阶有一定程度的改善,其中整体最大沉降量降低14%,特征断面沉降量降低9%;在支护结构受力方面,三台阶法要比两台阶法稍有优势。隧道开挖后,为避免隧道两侧边墙部位出现压应力集中,施工中应注意观察边墙初支是否有开裂、鼓包等现象,必要时施作临时横撑,以保证施工安全。【结论】研究成果可为今后类似工程提供参考。     

水泥和碱渣固化含铅重金属污染土特性试验研究

【目的】改良重金属污染土修复工程中常用的水泥固化/稳定法技术。【方法】以“氨碱法”制碱工艺的碱渣作为添加剂,通过室内试验研究水泥固化含铅重金属污染土的无侧限抗压强度及毒性浸出特性。【结果】固化土强度随养护龄期的增大逐渐提高,随铅离子含量的增大逐渐减小;与单一水泥固化含铅重金属污染土相比,碱渣的掺入使水泥固化土早期强度提高10%～25%,长期强度降低20%～30%,固化土对铅离子的吸附性能得到提高,不同浸出方法中浸出液铅离子浓度随碱渣掺入量的增大逐渐降低。【结论】碱渣的掺入提高了固化剂对铅离子的吸附性能,与等量单一水泥相比,其浸出液中铅离子浓度大幅度降低。     

高层框架结构层间隔震性能研究

【目的】探究不同高度隔震层对框架结构的抗震性能。【方法】基于某高层框架结构，运用SAP2000有限元软件对非隔震模型进行建模，并在此基础上分别建立基础隔震、6层隔震、12层隔震、18层隔震及22层隔震结构模型。【结果】对于上述结构模型进行反应谱和时程分析，通过软件运算得到模型在地震波下的基本周期、层间剪力以及层间位移，使其之间相互对比，探究不同隔震层位置对结构受力的影响。【结论】研究表明，随着隔震层高度的上升，基本周期在逐渐缩小，层间剪力和层间位移逐渐增大，在隔震层接近顶层时，基本周期、层间剪力和层间位移接近非隔震结构。     

基坑开挖对邻近地铁结构影响的数值模拟研究

【目的】以南昌市某雨污水管道、箱涵工程为例,结合场地条件和施工区域工程地质情况及水文条件,探讨明挖法施工对邻近结构的影响。【方法】基于修正莫尔-库伦本构模型和室内试验参数标定,结合岩土隧道专用有限元软件Midas/GTS NX进行二维建模,模拟分析箱涵明挖施工过程,探讨基坑整体位移情况和邻近地铁结构变形位移。【结果】研究结果表明,江纺路雨污水管施工邻近隧道最大水平位移为2.11 mm,最大竖向位移为3.40 mm;民园路雨水箱涵施工邻近隧道最大水平位移为2.38 mm,最大竖向位移为8.76 mm;民园路雨水箱涵施工邻近车站最大水平位移为0.10 mm,最大竖向位移为0.34 mm。【结论】邻近结构位移变形均满足地铁车站和区间结构安全要求。数值模拟方法可为城市建设可行性研究提供新思路。     

均布荷载下小净距浅埋偏压隧道双侧壁导坑法工序优化分析

对具有断面跨度大、净距小、埋深浅、偏压、围岩稳定性差和下穿建筑等特点的隧道,如何减小和控制地表沉降成为施工中考虑的关键技术问题。基于双侧壁导坑法,建立FLAC3D有限差分三维数值模型,对8种开挖工序所产生的拱顶沉降、建筑所处地表位移、塑性区面积和类型进行对比分析。结果表明:左右侧导洞开挖对拱顶沉降影响较小,中间导洞上台阶开挖时,拱顶沉降最大,能占到总沉降的40%左右;优化后的工序要点为优先开挖深埋侧隧道,并优先开挖其浅埋侧导洞。研究结果可为该类隧道的设计与施工提供理论支撑。     

运营高铁箱梁顶升平移纠偏关键技术研究

【目的】受周边环境变化及人类工程活动等因素影响，部分高铁桥梁地段出现较大横向偏移，研究如何快速恢复线路平顺性及保障列车安全运行。【方法】在分析已有纠偏技术基础上，基于摩擦阻荷原理，通过竖向千斤顶摩擦力平衡水平千斤顶顶推反力，提出一种不用单独布设水平向反力装置的新型纠偏技术，构建相应理论模型，寻找关键技术参数，以现场典型工程案例进行验证。【结果】研究结果表明：随着箱梁顶升高度和平移量增加，轨道结构附加应力逐渐增大，建议最大顶升高度和单次平移量为10 mm，单个“天窗点”累计平移量控制在20 mm内；纠偏施工导致轨道板和底座板附加应力变化范围分别为-0.17～0.73 MPa和-1.03～1.65 MPa，不影响轨道结构正常使用和列车安全运行。【结论】纠偏施工后桥梁及轨道结构状态稳定，线路线形平顺，采用普通扣件调整即可恢复常速运行，研究成果可为类似工程的实施提供参考和借鉴。     

基于FLAC3D原理模拟斜井支护效果研究

【目的】斜井介于平港和竖井之间,结构受力具有一定的复杂性,因此研究斜井硐室开挖和支护的有效性和可行性尤为重要,有必要对斜井支护效果展开研究。【方法】采用FLAC^3D对斜井围岩变形及支护技术方案的应力场、位移场和塑性区的分布变化情况进行数值模拟分析。【结果】在斜井开挖过程中,未支护工况下城门型斜井拱腰、拱顶、拱脚及底板等三处是开挖围岩最不稳定区域。支护后的围岩应力场、位移场和塑性区的分布减少了较多,其中,拱顶下沉位移量从57 mm降至5.3 mm;拱腰处水平位移量从26.7 mm降至15.7 mm;底板水平位移量从11.3 mm降至7.14 mm。【结论】在支护工况下的围岩应力场、位移场和塑性区的分布得到了较好改善,对斜井围岩的位移变形、塑性区范围起到了显著的控制作用。