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。     

城市地铁盾构施工地表沉降研究

文章以广州地铁三号线东延段某断面现场工程地质、设计隧道埋深以及隧道结构设计等情况为依托,对盾构施工地表沉降进行了数值模拟分析,并通过与检测数据相比,得出地铁盾构引发地表沉降的规律,能够给类似城市地铁盾构施工的图纸设计和施工方案提供一定的借鉴意义。     

软土地层小净距隧道盾构施工地表沉降规律分析

在软土地层中,针对小净距盾构隧道施工的地表沉降规律分析,对保证安全施工与控制地表沉降具有重要的意义.以苏州地铁4号线软土地层为例,根据现场条件,设计监测断面,对比单洞与双洞施工的地表沉降的变化规律,并进行分析,得出了以下结论:后行洞施工对先行洞的影响是一个挤压、剪切与拉伸的过程,地表沉降量也随之增减;随着后行洞掌子面向前推进,先行洞地表土体纵、横向沉降量先增大和后减小;先行洞施工后形成的扰动圈,使得后行洞的地表沉降量始终大于先行洞的沉降量.     

地铁盾构掘进对地表及建筑物沉降的影响研究——以深圳地铁16号线为例

研究盾构掘进对周边地表及建筑物沉降造成的影响,是软土地区盾构隧道安全施工和正常运营的基本要求.以深圳地铁16号线龙东村站—龙南站盾构区间粉质黏土层为背景,建立数值模型进行模拟计算,并与实测结果进行对比验证,研究盾构掘进对地表及建筑物沉降的影响.结果表明,右线开挖完,地表最大沉降值位于右线隧道中心线处,左线开挖完,地表最大沉降值也位于右线隧道中心线处;单线盾构掘进引起的地表横向沉降曲线均是单峰形态,双线盾构掘进引起的地表横向沉降曲线往往会呈现出双峰或多峰等形态;右线盾构开挖时,建筑物监测点沉降随盾构掘进过程呈现整体下降的趋势,左线盾构到达建筑物监测点时,建筑物监测点逐渐开始隆起,在左线盾构通过后,建筑物监测点沉降值逐渐趋于稳定.     

考虑土拱效应的盾构隧道施工地表沉降规律研究

在盾构隧道施工中,易因地层损失引起地面沉降.在PECK公式中,假定地表沉降槽面积等于地层损失,忽略了土体在开挖前后应力状态的变化而产生的变形,从而产生误差;在隧道拱顶,因土体的不均匀沉降形成土拱,部分土体自重应力被转移到邻近的土体而出现应力释放,引起土体回弹,因此土体沉降槽面积小于地层损失.基于此,本文提出了一种考虑隧...     

盾构下穿地铁运营隧道沉降规律分析

为确保盾构安全顺利地下穿地铁运营隧道,避免下穿过程中引起运营隧道过量沉降,影响既有线运营安全,以北京地铁14号线阜通西站～望京站盾构区间隧道下穿地铁15号线运营隧道为工程背景,对左右线盾构2次下穿15号线运营隧道施工过程和沉降情况进行对比分析。在分析右线盾构首次下穿地铁运营隧道结构沉降规律的基础上,制定了左线盾构二次下穿运营隧道的施工参数和相关控制措施,确保了二次下穿运营隧道结构沉降控制在-3 mm以内,取得了良好的效果。研究结果表明:通过设定较高的土压力,采用盾体上的径向注浆孔向盾体和土体之间的空隙注入填充物,提高同步注浆浆液质量和及时进行二次补浆等措施能够有效减小运营隧道结构沉降; 盾构施工引起15号线运营隧道的横向沉降范围与施工参数基本无关,左右线穿越有明显的叠加效应,叠加区域内,横向沉降显著影响区域在0～4 D; 在不采取超前预加固措施的基础上,仅通过合理设定盾构施工参数和隧道内采取相关措施,能够将15号线隧道结构沉降控制在-3 mm以内。研究结果具有较强的工程实用价值,特别是对盾构下穿运营隧道施工方案的制定具有较强参考价值,也可为国内外类似盾构下穿既有线工程提供借鉴。     

盾构隧道下穿河堤引起的地表沉降数值分析

以某隧道下穿河堤为例,采用大型有限元软件Abaqus建立数值模型并进行分析.首先,将现场实测数据与模拟数值结果进行对比;其次,通过单因素控制变量的方法,分析了隧道掘进压力、填土的压缩模量、注浆水平以及围岩的应力释放比对地表沉降的影响及变化规律.研究表明:现场实测的最大沉降值与数值模拟结果差别小于4％,且2种数据吻合度良...     

曲线平行双隧道施工引起的地表沉降规律分析

曲线双隧道开挖不同于直线型隧道,近年来曲线线型多应用于地铁隧道。为研究地铁常见的曲线平行双隧道施工引起的地表沉降规律,基于吉隆坡MRT一期北段工程的施工实测数据,对4个位于不同曲线半径处的观测面沉降数据进行了分析。分析结果表明:单线曲线隧道引起的地表沉降槽有不对称现象,最大沉降值位置在隧道轴线下方;当覆土厚度等于隧道轴线距离时,曲线平行双隧道引起的地表沉降槽为对称的高斯分布,最大沉降位置在双线隧道中线位置处;随着曲线半径减小,地表沉降量将增大,当半径减小到300 m时沉降显著增加,减小千斤顶速度对减小沉降量影响不明显,应保持合理的土仓压力并适度提高注浆量。     

隧道盾构施工地表沉降量预测方法研究

隧道盾构施工地表沉降量变化具有不规则性,导致地表沉降量预测难度增加.为了获得更为准确的沉降量预测值,设计一种隧道盾构施工地表沉降量预测方法.从横向沉降和纵向沉降出发分析隧道盾构施工地表沉降变化趋势,根据沉降变化趋势与盾构施工样本矩阵得到协方差系数,并对其进行降维处理;将处理后的样本数据输入隧道盾构施工地表沉降量预测模型,得到预测结果.通过与三种传统预测方法的对比试验,表明本文预测方法的决定系数在0.8~1.0,隧道盾构施工地表沉降量预测的均方根误差在0.05~0.15,平均绝对误差在0.05~0.07,预测精准均高于三种传统方法,可以应用于隧道盾构施工地表沉降量的预测.     

基于深度学习的盾构隧道施工地表沉降预测方法

针对现有盾构隧道施工引发地表沉降预测方法中存在的难以同时挖掘数据之间的非线性特征关系和双向时序信息的问题,通过融合卷积神经网络(CNN)、双向长短期记忆(BiLSTM)与自注意力机制(SA)提出一种基于深度学习的地表最大沉降预测方法(CNN-BiLSTM-SA)。该方法首先利用CNN提取网络输入数据之间的非线性特征关系,利用BiLSTM网络提取输入数据的双向时序信息,然后引入SA机制为CNN提取的特征分配相应的权重,有效捕获时间序列中的关键信息,最后通过全连接层输出最终地表沉降预测结果。以湖南万家丽路电力盾构隧道工程为依托构建地表沉降数据集,并选用ANN、RNN、LSTM、BiLSTM模型开展对比分析。研究结果表明：评估指标CNN-BiLSTM-SA的平均绝对误差(MAE)、均方根(RMSE)、决定系数(R2)、平均绝对百分误差(MAPE)均为最优,具有更好的地表沉降预测性能。     

基于遗传规划的盾构隧道开挖地表最大沉降预测

由于盾构隧道开挖引起的地面沉降是一个重要而艰巨的任务,许多影响因素都必须考虑,如隧道埋深、盾构直径、盾构掘进时推力、盾构推进速率、注浆填充率、注浆压力、地层的黏聚力、摩擦角、压缩模量等．然而目前没有模型能完全反映各种因素对地面沉降的影响规律,综合考虑各种影响因素,运用遗传规划理论对地表最大沉降进行预测．利用地表沉降实测数据对模型进行测试,建立了确定盾构隧道开挖引起地表最大沉降的遗传规划模型．研究结果表明：预测值与实测值是一致的,误差小于10％．     

类矩形盾构隧道上穿施工引起既有隧道剪切错台变形研究

基于镜像法和Mindlin解,建立类矩形盾构隧道上穿施工计算模型,推导出土体损失、盾构正面推力、盾壳摩擦力和注浆压力在既有隧道轴线处产生的附加应力计算公式。采用剪切错台模型将既有隧道简化为由剪切弹簧连接的弹性地基短梁,运用最小势能原理得出既有隧道的竖向位移计算公式。依托工程实例,对比理论计算结果和数值模拟结果,验证本文计算方法的适用性。最后,分析既有隧道的竖向位移、环间错台量和剪切力随掘进施工的变化过程,并对工程中的关键参数进行敏感性分析。研究结果表明：相比于Winker地基梁模型,剪切错台模型计算结果与数值模拟结果更接近,验证了本文计算公式的正确性;随着新建隧道掘进,既有隧道的隆起变形、环间错台量和剪切力不断增大,在盾构机通过既有隧道轴线20 m后趋于稳定;在既有隧道隆起变形最大处,环间错台量和剪切力最小;在隆起变形曲线反弯点处,环间错台量和剪切力最大;随着隧道矩形长边宽度和土体损失间隙增大,既有隧道隆起变形增加,隆起拱宽度增加;随着既有隧道埋深增加,隆起变形减小,隆起拱宽度变化不明显。     

基于神经模糊推理系统的盾构施工地表沉降预测

盾构隧道施工引起的地表沉降,主要受盾构掘进参数和地层条件的影响,且各参数间关系复杂.已有地表沉降预测方法大都没有直接考虑掘进参数的影响,难以满足盾构快速施工超前预测预报和环境影响控制的需求.自适应神经模糊推理系统(ANFIS)是一种基于神经网络的模糊类智能模型,通过减法聚类数据细分技术自动生成模糊规则,使网络的节点和权值具有明确的物理意义,集成了神经网络数据自适应能力和模糊系统知识表达性能,特别适合于多元非线性系统的预测预报.结合北京地铁14号线东风北桥站至京顺路站区段工程实测数据,选取埋深、洞顶覆土标贯值、土仓压力、推进速度、刀盘转速、扭矩、盾构推力,以及同步注浆量为输入变量,建立了地表最大沉降量预测模型.计算结果表明,该模型计算量小,泛化能力强,计算精度高.研究成果为盾构施工地表沉降预测预报提供了新的技术方案.     

浅覆地层盾构隧道下穿永宁门护城河的施工方案研究

以西安地铁二号线地铁隧道下穿永宁门护城河工程为依托,根据具体的工程地质和水文地质情况,利用开挖面的最小支护力原理,得出了盾构掌子面土仓内压力的安全范围,并就施工中河道内地表隆起较大的问题提出相应对策。采取在河道内堆载,并在盾构施工中合理控制土仓压力的措施,能有效控制地层变形,防止地表隆起。施工中的地层变形监测数据表明,提出的施工方案和技术措施正确可行,对未来类似条件下的隧道施工具有良好的参考价值。     

复合地层下极小半径超大直径盾构隧道地层扰动分析

针对复合地层下极小半径超大直径盾构隧道施工的技术问题,以珠三角城际轨道交通广州琶洲站至贝岗公园站隧道工程为研究对象,详细阐述盾构掘进的关键施工技术,提出因曲线半径小而掘进轴线向外偏移和掘进引起的地面沉降等问题的解决方法,并且通过分析现场的实时监测数据,揭示了小半径盾构隧道施工时土体竖向及水平位移、孔隙水压力和土压力的变化规律。监测数据表明：在岩层中盾构机的转弯段掘进对地表沉降影响较小;盾构施工对周围土体的影响随距离增大而减小,最大水平位移出现在隧道上方区域;孔隙水压力和土压力的变化趋势有较高的相似性,盾构转弯时对外侧土体影响更大。     

柔性桩复合地基沉降的Mindlin解法

通过对复合地基在荷载作用下的工作机理研究 ,将复合地基沉降量计算分为两部分。一部分为复合地基加固区的压缩量 ;另一部分为下卧层的压缩量。前者采用基于弹性理论的复合模量法 ;后者则根据半无限弹性体中受集中力作用时的 Mindlin竖向应力解求出附加应力 ,从而由分层总和法得出下卧层的沉降量     

双圆盾构(DOT)隧道的地表沉降分析

分析了双圆盾构隧道的特点以及地表沉降的影响因素和不同计算方法.测试分析表明:双圆盾构隧道与圆形盾构隧道相比,双圆盾构隧道具有占用地下空间小、隧道断面形式多样化、切削面平衡操作简单、掘削土量少等优点;而隧道几何形状和埋深,土体性质的施工扰动,隧道衬砌的变形,盾构推进的平衡压力、姿态,同步注浆等是影响地表沉降的主要因素;最后得出双圆盾构隧道地表沉降与圆形盾构隧道具有相同的机理,但沉降值较大;双圆盾构隧道地表沉降槽的形态可以用正态函数表示,但最大沉降并不一定产生在隧道中心点.     

带翼缘板圆钢管顶进过程地表变形研究

采用带翼缘板圆钢管顶进形成地下管幕支护空间,相比传统的顶管工法具有诸多优点,已被用于建造城市地下空间.但由于翼缘板的存在,导致管周土压力分布复杂,顶进引起的地表变形与圆形顶管差异较大.基于此,在带翼缘板圆钢管管周土压力作用机理研究基础上,采用弹性力学Mindlin解推导出带翼缘板圆钢管顶进过程管周摩擦力引起的地表变形计...     

注浆压力非均匀分布引发的地表沉降计算及其影响因素分析

盾尾同步注浆能有效控制盾构施工引发的地表沉降,被广泛应用于城市盾构隧道工程建设,现有研究常将注浆压力简化为均布压力,忽略了注浆浆液性质及其扩散作用,导致沉降预测结果不合理,为此,本文首先考虑同步注浆浆液非均匀扩散作用,基于Mindlin解,推导得到注浆压力空间非均匀分布引发的地表沉降计算公式;其次,对比现场监测数据验证公式的适用性;最后,讨论浆液塑性黏滞系数、掘进速度以及盾壳长度对地表变形规律的影响。研究结果表明：由地表沉降计算公式所得地有沉降与现场监测结果吻合度高,验证了该计算公式的正确性;将注浆压力简化为均布压力大大削弱了注浆压力的沉降控制效果,地表隆起量仅为考虑注浆压力非均匀分布时的20%;注浆压力引起的地表隆起量及影响范围随浆液塑性黏滞系数及盾壳长度减小而增加,掘进速度变化对地表隆起的影响较小。