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。     

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。     

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。     

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。     

渝昆高铁某隧道洞口段穿越破碎带安全施工技术案例分析

【目的】隧道施工在穿越破碎带过程中容易出现大变形，影响结构安全。【方法】针对在建渝昆高铁华山松隧道项目的地质特征，通过现场监控测量及类似工程案例分析，采用“地质调查法+物探（TSP）+超前钻探”等综合超前探测手段，确定“中管棚+小导管”双层超前加固，拱架型号提高、大直径锁脚及短进尺开挖等施工控制手段。【结果】结果表明：隧道拱顶最大变形量仅为20 mm，有效地控制了大变形风险。【结论】本研究可为类似工程安全施工提供借鉴与参考。     

地铁区间隧道下穿邻近高架桥桩基础变形分析

【目的】隧道侧穿或下穿高架桥的施工情况及相关研究越来越多,但是对于双隧道下穿临近高架桥且以粉土为主要成分地质条件的案例研究较少。【方法】本研究以深圳地铁7号线西丽～珠光（DK2+420～DK5+190）段盾构区间下穿高速高架桥为背景,建立三维数值计算模型对墩顶位移和离隧道最近桩节点位移变化进行分析研究。【结果】研究表明：墩顶横向位移在先行隧道贯通前逐渐增大,但随着后行隧道的开挖,桩基两侧的土体产生的土压力逐渐平衡,墩顶横向位移逐渐减小,向初始位置靠近;墩顶纵向位移随着隧道开挖逐渐增大,位移方向同盾构掘进方向相反;墩顶竖向位移随着盾构掘进逐渐增大;双隧道两侧桥桩横向位移随着隧道的开挖和墩顶力的共同作用,位移逐渐增大,左右线贯通后达到最大值,但双隧道中间桥桩随着右侧隧道掘进,由于两侧土体产生的土压力逐渐平衡,横向位移逐渐减小,向初始位置靠近。【结论】下穿邻近高架桥的粉土地层的地铁隧道,应根据其工程变形规律,避免对既有工程造成影响,本研究对于同类型工程设计和研究具有一定参考。     

赣深铁路同乐山隧道穿越采空区探测及处置技术

【目的】隧道在穿越采空区施工时容易出现由于开挖扰动造成的大变形、塌方等灾害，因此有必要对采空区地质灾害的探测及处置技术进行研究。【方法】本研究以赣深铁路同乐山三号隧道为背景，对施工中出现的问题进行归纳总结。【结果】研究表明：在采空区地段采用“地面调查法+高密度电阻率法+钻探法”为主的综合探测手段，可以取得很好的效果；地表矿洞采用回填注浆封堵，洞内采用超前支护+径向注浆处理，可以保证隧道安全顺利地通过不良地质段。【结论】本研究成果可为今后类似工程提供施工参考。     

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。     

贵南铁路大方山隧道出口施工通风设计

【目的】在长大隧道施工中，洞内往往通风效果差或不足，其施工环境很差，严重影响作业人员健康及机械设备安全。【方法】为研究长大隧道多阶段复杂组合式通风，以贵南铁路大方山隧道为工程背景，采用理论计算的手段，对隧道出口不同阶段通风方案进行设计分析。【结果】结果表明：隧道出口采用三阶段设计方案可以满足洞内通风要求；通过PVC增强维纶布风管和拉链式接头制作的风管可以很好地降低漏风率，适当增加风管直径可大幅降低风阻影响。【结论】研究结果可为类似工程安全施工提供借鉴与参考。     

管幕法下穿既有地铁隧道微变形控制技术

依托矿山法新建北京地铁8号线木—大区间正线下穿既有10号线盾构区间工程，采用FLAC3D建立空间三维数值模型对管幕施工及新建地铁隧道下穿既有地铁隧道施工过程进行了数值分析，研究在管幕预支护体系保护下新建地铁双线隧道近距离下穿既有地铁隧道施工对地层扰动变形的影响，并将数值模拟结果同现场监测结果进行了对比分析结果表明：在管幕预支护体系作用下，新建隧道的施工对上部地层的扰动以沉降为主；新建地铁双线隧道施工中，左、右线隧道施工引起的土层沉降具有叠加效应；在管幕预支护体系作用下进行新建隧道近距离下穿既有隧道施工，能够将既有结构的沉降变形控制在允许范围内     

基于MIDAS的地铁隧道开挖对邻近建筑物的变形影响分析

地铁隧道规划往往会经过城市的繁华地段，不可避免的对邻近既有建筑物造成影响，如何有效控制地铁开挖过程中引起的建筑物变形沉降问题一直是研究的重难点。以南京地铁7号线为例，采用MIDAS数值模拟软件建立三维地质模型，首先分析地铁隧道开挖对既有建筑物的影响，后依次对三台阶法和交叉中隔墙(CRD)法开挖引起围岩变形进行研究，最后对隧道完工后的监测点曲线进行变形分析。结果表明：地铁隧道开挖穿越邻近建筑物这一过程，离隧道近的建筑物基础点沉降量很大，而离隧道远的建筑物基础点沉降量相对较小，由沉降差可知为不均匀性沉降；相比于CRD法，采用三台阶开挖法能有效降低隧道开挖处的拱顶沉降，提高隧道围岩的安全稳定性。由于隧道开挖导致围岩应力迅速释放以及初期支护效果的滞后性，相比于隧道周边收敛点变形而言，拱顶处的变形幅度则更大。     

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。     

富水软弱围岩隧道全断面帷幕注浆变形机理及控制研究

【目的】为进一步揭示富水软弱围岩隧道全断面帷幕注浆浆液扩散规律以及地层加固、防渗止水原理。【方法】以莞惠城际GZH-4标暗挖隧道穿越人工湖底全风化岩层为工程背景,通过现场取样及数值计算分析,对全断面帷幕注浆隧道的掌子面变形、岩层取芯率、地层水平收敛及地表沉降等进行探讨,深入分析隧道帷幕注浆浆液扩散规律及地层加固、防渗止水原理。【结果】结果表明：注浆浆脉构成的浆脉骨架可与周围岩体相黏接形成结石体,能有效提高岩体强度及地层抗渗透性能;高压注浆导致掌子面易于鼓胀或开裂,精准控制注浆初始条件和超前预测,可有效避免这一现象的发生;隧道的全断面帷幕注浆可增强岩体自承载能力,能有效抑制隧道的水平净空收敛变形;全断面帷幕注浆对富水软弱地层隧道开挖时的地表沉降有很好的抑制作用。【结论】研究成果揭示了富水软弱围岩隧道全断面帷幕注浆的变形机理,并提出了相应的控制方法,可为类似地质环境下岩体注浆提供理论支撑与技术指导。     

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。     

不均匀风化花岗岩地层模型被动源地震模拟

【目的】花岗岩体在我国东南山地丘陵地区经常出露。风化花岗岩的性质变化较大，严重影响隧道、桥梁和边坡等道路工程建设，需要对花岗岩体进行物探勘察与评价。【方法】本研究根据野外花岗岩体物探勘察和开挖情况，建立不均匀风化花岗岩地质模型，设计随机震源，进行被动源地震记录模拟。【结果】模拟结果表明，大量随机震源激发的地震波，在不同花岗岩地层中具有明显不同的传播特征；不同地质模型的被动源地震记录具有明显差异。【结论】被动源地震记录能够反映花岗岩地层性质的变化，为利用正演进一步研究野外观测装置和反演参数奠定了基础。     

明挖隧道施工围护结构变形分析

本文以郑州某城际铁路工程项目为例,通过对明挖隧道基坑开挖过程中的围护结构水平及沉降变形的分析对比,研究了其主要影响因素变化与围护结构变形的关系,深入探讨了明挖隧道结构施工时基坑围护结构变形特点,对类似明挖法施工的区间及隧道结构变形控制具有一定的借鉴意义。     

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。     

泉太隧道围岩破碎带施工方法可行性研究

以泉太隧道为依托工程,通过Midas/GTS数值模拟软件对围岩破碎带处采用台阶法和CD法2种开挖方法进行三维数值模拟,并与现场监测数据进行了对比分析。研究结果表明:在采用台阶法或CD法开挖时,均表现为在隧道拱脚、拱腰部位围岩应力集中、水平位移最大,拱顶和仰拱处竖直位移最大。相比于台阶法,CD法开挖条件下围岩应力、衬砌受力、围岩变形更小,但2种开挖方法均能满足隧道受力及变形要求。综合考虑施工难度、施工成本、施工工期等因素,可优先采用台阶法进行开挖,若实际开挖过程中发现隧道变形过大时,应及时换用CD法开挖。现场监测的水平收敛位移和拱顶沉降变化规律与数值模拟结果趋势相同,但变形稍大于模拟值,在施工过程中应加强监测。     

公路隧道缺陷检测及其对隧道结构安全性影响分析

【目的】随着我国公路事业的不断发展，大量公路隧道正在规划和建设，需要进行公路隧道缺陷检测和结构安全性影响分析。【方法】通过对大量新建公路隧道的无损检测，得到了二衬常见的质量缺陷分布规律，运用基于平面应变原理的“地层-结构”法开展数值分析，得到了缺陷状态下二衬结构的安全性状态。【结果】研究结果表明：二衬厚度不足和二衬背后脱空是最常见的衬砌缺陷。二衬厚度不足会导致缺陷部位二衬结构的安全性显著降低；二衬背后脱空易导致隧道全断面安全性降低，此时二衬易发生受拉损伤。【结论】研究成果可为公路隧道的检测和安全性分析提供参考。     

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。