隧道掘进对近接垂直交叉隧道的三维有限元分析

为研究隧道施工顺序对隧道开挖的影响,采用三维有限元分析方法模拟某垂直穿越隧道的开挖过程.基于砂土的亚塑性本构模型并考虑土体的小应变刚度,分析施工顺序对垂直交叉隧道的影响,研究对既有隧道附近土体的应力传递机制.研究结果表明:与无既有隧道工况相比,既有隧道的存在使得最大沉降量降低14％;新建隧道在既有隧道上方时,地表沉降较大,但影响范围小,当掌子面接近既有隧道中心线时,既有隧道的应力由拱顶传递至拱肩;当掌子面距离既有隧道中心线后方3D和前方6D之间时,应力释放对既有隧道的影响显著;新建隧道在既有隧道下方时,既有隧道产生的变形和弯矩更大;在垂直交叉隧道施工中,应充分考虑施工顺序对地表沉降、既有隧道的影响.     

隧道侧方基坑对隧道上方围岩压力拱的影响

现有关于基坑开挖对邻近隧道影响研究多是从位移变形和地表沉降直接探测其影响,鲜有研究从围岩"压力拱"来分析基坑对侧方隧道上方围岩稳定性影响。基于应力路径法原理,运用ANSYS有限元数值模拟,从既有基坑对新建隧道与新建基坑对既有隧道两方面,研究基坑不同深度、不同宽度、不同基坑与隧道之间的净距3个因素分别对侧方邻近隧道及上方围岩压力拱内外边界的影响规律。结论如下:既有隧道上方压力拱内外边界受侧方新建基坑不同深度、宽度和净距的影响敏感度低于新建隧道受侧方既有基坑不同深度、宽度和净距的影响敏感度,且敏感度相差最大的影响因素是基坑宽度。引入内边界增加值Δh,用于计算隧道在基坑影响下增加的竖向均布荷载,并判定上方围岩是否成拱,重新确定隧道深浅埋高度,并列出一定参考值。该研究可为隧道邻近基坑施工时的稳定性和安全性研究提供参考借鉴。     

隧道侧方基坑对隧道上方围岩压力拱的影响分析

现有关于基坑开挖对邻近隧道影响研究多是从位移变形和地表沉降直接探测其影响,鲜有研究从围岩“压力拱”来分析基坑对侧方隧道上方围岩稳定性影响。本文基于应力路径法原理,运用ANSYS有限元数值模拟,从既有基坑对新建隧道与新建基坑对既有隧道这两方面,研究基坑不同深度、不同宽度、不同基坑与隧道之间的净距这三个因素分别对侧方邻近隧道及上方围岩压力拱内外边界的影响规律。结论如下：既有隧道上方压力拱内外边界受侧方新建基坑不同深度、宽度和净距的影响敏感度低于新建隧道受侧方既有基坑不同深度、宽度和净距的影响敏感度,且敏感度相差最大的影响因素是基坑宽度。引入内边界增加值“Δh”,用于计算隧道在基坑影响下增加的竖向均布荷载,并判定上方围岩是否成拱,重新确定隧道深浅埋高度,并列出一定参考值。该研究可为隧道邻近基坑施工时的稳定性和安全性研究提供参考借鉴。     

盾构与浅埋暗挖隧道小净距并行施工工法优选

针对新建暗挖隧道对已建盾构隧道的影响,以济南地铁R3线盾构与浅埋暗挖隧道小净距并行段为依托,对暗挖隧道不同施工工法进行模拟优选,分析在帷幕注浆加固条件下新建暗挖隧道对已建盾构隧道管片变形及应力的影响,并结合现场实测数据对比验证优选施工方法的可靠性.研究结果表明:暗挖隧道施工工法对于地表沉降和隧道管片的变形影响显著,其中交叉中隔墙(cross diaphragm,CRD)法和双侧壁导坑法在控制地表沉降、管片变形及应力方面差异较小,且两者均优于核心土法和中隔墙(center diaphragm,CD)法.综合考虑施工速度、影响范围以及地表与既有盾构隧道变形控制等因素,确定暗挖隧道采用CRD法施工.现场监测表明采用优选的施工工法可以保证地表变形和盾构管片变形控制在允许范围之内.     

新建盾构隧道下穿既有隧道剪切错台变形计算

采用剪切错台模型,研究新建盾构隧道正交下穿对上方既有地铁盾构隧道的影响.考虑新建隧道下穿时刀盘附加推力、盾壳摩擦力以及注浆附加压力在既有隧道轴线处产生的附加应力,将既有地铁盾构隧道简化为由剪切弹簧连接的弹性地基短梁,运用最小势能原理并采用合理的位移试函数,建立计算方程来求解既有隧道的竖向位移值、盾构环之间的错台量、环间剪切力值以及这三者随着新建隧道掘进的三维变化过程.研究结果表明:用剪切错台模型和最小势能原理计算得到的既有盾构隧道竖向位移值与实测值较为吻合;既有盾构隧道竖向位移最大值处的隧道错台量接近0,在竖向位移曲线的反弯点处隧道错台量和环间剪切力值最大;随着新建隧道的掘进,既有隧道的竖向位移、错台量和环间剪力值不断增大,最后趋于稳定.     

基于数值模拟及现场监测的新建隧道开挖对既有隧道影响分析

既有隧道在临坡浅埋环境下对相交新建隧道修建的影响尤为显著.本文基于三维数值模拟以及工程现场监测,采用不同参数组合,研究了埋深与隧道高度比值(C/H)、临坡距与隧道跨度比值(D/W)、既有隧道是否回填以及不同的地表荷载对侧向边坡和地表道路变形产生的影响.研究结果表明,受既有隧道回填影响的敏感区域在平行于开挖方向既有隧道与...     

盾构并行穿越施工对既有隧道影响分析与关键技术

以昆明轨道交通4号线左右线并行下穿既有昆明轨道交通2号线工程为背景,结合数值模拟以及现场监测等方法,研究近接施工对既有隧道以及周围地层的影响规律,提出盾构近接相关的施工控制技术。首先,建立新建盾构隧道下穿既有盾构区间的三维有限差分计算模型,通过计算分析最终选择先下方区间、再上方区间的施工顺序,对既有结构及地层的扰动最小;其次,在现场建立试验段积累在类似下穿段地层中的盾构掘进经验,确定盾构下穿2号线的施工参数,并验证克泥效工艺的效果;最后,通过将现场监测数据并与数值模拟结果进行对比和分析,验证数值模拟的准确性和合理性,建议工程中加强信息化施工和相关施工优化措施,以保证2号线地铁盾构隧道及地铁车站的结构安全和正常运营。     

交叉隧道盾构施工与邻近不同位置建筑物的相互影响研究

 交叉隧道盾构施工及其与周围环境的相互影响已成为地下工程研究中的前沿课题之一。城市地铁隧道掘进会引起邻近建筑物的变形,甚至造成灾害。随着城市交叉隧道邻近建筑物施工的现象明显增多,如何确保上部建筑物与隧道结构的安全成为施工中的难题。采用三维有限元方法,对邻近不同位置建筑物工况下的新建隧道盾构下穿既有隧道施工进行了模拟和分析。研究表明,忽略邻近建筑物的存在将低估交叉隧道盾构下穿施工的影响;建筑物与交叉隧道盾构之间的相互影响存在一定范围,当新建隧道轴线与建筑物中心线的水平距离与隧道外径之比L/D=0~2时,交叉隧道盾构施工对建筑物的影响较大,特别是当L/D=1.5时,建筑物处于危险状态;L/D=0~3时,建筑物的存在会增大新、旧隧道的内力和变形,在该区域以外对隧道影响较小。研究成果对交叉隧道的安全施工有一定的指导意义。     

关林子隧道下穿既有道路爆破振动影响

在下穿既有道路的新建隧道爆破施工中,爆破振动极易引起上部路面结构的损伤和破坏.以宝汉高速新建下穿316国道的关林子隧道为例,采用有限元法模拟路面关键点峰值振速、路面应力以及路面位移,并结合现场爆破振动与振速监测结果,对比分析爆破振动对既有道路的影响.主要研究结论如下:10个关键点爆破峰值振速均发生在掏槽眼爆破时,既有道路的应力以及路面位移均较小,不足以引起既有道路的破坏;根据数值模拟和现场测试结果,下穿段地表质点振速的合速度峰值不超过0.035 m/s时可保证既有道路安全.     

后祠隧道爆破振动现场监测与控制技术

新(扩)建隧道爆破施工不可避免地对既有隧道的通行安全产生影响。依托福建漳龙高速公路后祠隧道扩建工程,对隧道改扩建工程爆破施工的振动监测以及控制技术进行研究。通过现场监测与数值模拟相结合的方法,研究了爆破施工对既有隧道的振动影响,并对现有的爆破施工方案进行优化。研究结果表明:现有方案下新建隧道爆破施工不会危及左侧老洞的安全,新、扩建隧道爆破施工对既有隧道产生的振动响应存在一定的不同,建议掏槽孔各孔间延时时间定为15 ms,既有右侧隧道原位扩建时应当首先开挖左侧岩体。     

高层建筑桩基础对邻近隧道影响的监测与分析

在高层建筑施工期间,对邻近隧道的变形进行了监测,同时对高层建筑桩基础沉降对邻近隧道可能产生的附加沉降进行了计算分析。计算桩基础对邻近隧道产生的附加沉降要小于隧道沉降的监测值,最远的观测点距离主楼达1倍桩长,可近似认为处在桩基础的影响边缘,如果以该测点为基准点,隧道附加沉降的计算值与实测值就较为接近。这表明了有其它产生附加沉降的因素存在,为此讨论了振陷和地面沉降对隧道产生附加沉降的可能性,地面下沉使长桩基础的实测沉降偏小。     

高层建筑物地基沉降监测与分析

高层建筑在施工期间,随主体荷载的增加,势必造成主体不规则下沉,其局部不均匀沉降可能导致建筑物发生倾斜。为了确保建筑物的正常施工及安全使用,对高层建筑进行沉降监测和变形趋势预测具有重要意义。结合某高层住宅的沉降监测实践,在简要介绍工程概况和场地工程地质条件及水文地质条件的基础上,叙述了工程监测的具体要求和具体的监测方案,详细地阐述了沉降监测、分析和预测的过程。在定期对某高层建筑进行了沉降监测后,对沉降结果进行了几何分析并绘制了沉降等值线图,同时利用数据处理分析软件Origin8.0对不同观测点沉降量随时间的变化关系进行了多项式拟合并开展了相关预测。监测结果表明:该建筑物的沉降变形阶段性明显,沉降速率受施工速度与场地降水影响较大。实测最终沉降量小于计算值和经验值,不均匀沉降变化远小于规范允许的变形值,说明该建筑的桩基设计方案可行,施工质量可靠。对不同观测点沉降量随时间的变化关系拟合计算结果显示:监测结束1年内,建筑物的沉降基本趋于稳定,沉降变形特征符合一般高层建筑的沉降规律。文中所提出的监测方案和监测结果说明该工程沉降监测的设计方案可行、监测方法正确,为类似条件下高层建筑的安全施工与管理提供了重要参考依据。     

临近城市高层建筑隧道基坑围护结构变形控制

以新苔井山隧道右线明挖段近接小区高层建筑(构)为背景,通过FLAC3D模拟明挖隧道近接高层建筑的施工过程,主要对围护结构、地表沉降、建筑沉降、基坑底部隆起等进行系统分析,并将结果与现场监测数据进行对比。结果表明：(1)围护结构的变形属于复合型变形,最大水平位移为23.32 mm;(2)地表沉降为动态变化过程,无建筑侧沉降变形形式符合正态函数;(3)建筑距离基坑距离越小,沉降值越大,反之越小,最大沉降值为5.39 mm;(4)底板的施作对于基坑隆起有很好的抑制作用,整体变形表现为M形,周边土体的整体变形趋势都是向应力缺失的方向。     

高层建筑沉降观测水准基点稳定性分析

随着社会的不断进步,物质文明的提高以及建筑设计施工技术水平的逐步成熟完善,高层建筑也越来越多.高层建筑的变形监测对其安全性非常重要,工作的重点是对建筑物的沉降进行观测,进行沉降观测的时候要保证水准基点的稳定,在所有分析变形监测点稳定性的方法中,平均间隙法比较常见,尤其是分析垂直位移监测中,具有广泛的应用.以某高层建筑物沉降观测基准点稳定性分析为实例进行探讨,利用平均间隙法及F分布整体检验法进行基点点位稳定性检验,结果达到了设计要求,验证了该方法可行性.     

风向对某超高层建筑等效静风荷载的影响

风向和平均风速联合分布是风荷载的基本特征之一,本文研究风向对某超高层建筑等效风荷载的影响,主要包括以下三个部分:(1)获取建筑物所在地区气象站的风向风速气象资料,并统计得到各个风向上的设计风速;(2)对某超高层建筑进行36个风向角下的刚性模型同步测压风洞试验,试验中模拟了周围建筑对超高层建筑的干扰作用;(3)结合各个风向上的设计风速,基于风洞试验结果,用随机风振理论计算超高层建筑的等效风荷载.本文得到的结论为超高层建筑设计提供参考.     

广州珠江城超高层大厦施工过程力学分析

以广州珠江城超高层大厦为例,结合施工过程定期对该楼23～27层外伸及带状钢结构桁架进行现场应力应变监测.同时,采用有限元软件ETABS中的顺序施工模块功能,对该楼模型进行施工过程数值模拟分析.监测结果表明：钢结构是安全的;模拟分析理论值与实测数据吻合较好,表明有限元模拟分析计算模型和方法的正确性.研究成果可作为广州珠江城大厦安全施工控制方面的一项重要评估指标,同时对同类工程具有参考价值.     

基于雷诺应力方程模型的超高层建筑外墙平均风压模拟

基于计算流体力学软件Fluent,对上海市一双塔超高层建筑幕墙周围风场进行数值模拟.较之风洞试验,数值模拟风场的方法具有花费低、周期短、测点布置灵活等优点,因此,这种越发完善的数值仿真技术正进入工程应用的成熟领域.在数值模拟过程中采用雷诺应力方程模型,并充分考虑控制方程、计算模型、边界条件等关键因素,将数值模拟结果与风洞试验数据进行对比,验证数值模拟方法应用在现代商业高层建筑风环境分析领域的可行性与准确性.     

模糊理论在高层建筑施工安全评价中的应用研究

根据高层建筑施工特点,建立了高层建筑施工安全评价指标体系,并通过多级模糊综合评价法对高层建筑施工现场进行了评价。     

基于Revit二次开发的高层建筑施工场地布置优化研究

高层建筑施工现场生产要素密集,常伴有明火作业,致使火灾频发,依靠施工管理人员规范作业空间,效率低、效果差。为降低高层建筑施工现场发生火灾安全事故的概率,提升施工安全检查效率,推动建筑信息化模型在施工安全领域的应用,本文将高层建筑施工现场的平面布置作为切入点,利用Revit的二次开发技术,构建相应的施工消防安全规则检查系统。首先根据施工现场消防安全技术规范相关条文,利用Easy GHM软件构建建筑施工消防安全规则库,在集成建筑、施工、进度、安全信息的BIM安全管理模型基础上,通过Revit API二次开发技术实现施工现场临时用房及设施的消防安全距离检查,再以外链接方式将建筑施工消防安全规则库搭载于Revit API二次开发平台上,用于高层建筑施工现场的平面布置优化,并进行实证研究。结果表明,该系统具有良好的可操作性,可为管理人员提供满足规范要求的优化调整方案,比传统施工消防安全管理方法更加直观有效。本研究将有助于施工现场消防安全检查及施工场地优化布置的信息化发展。     

盾构穿越既有铁路的地表沉降分析

以天津地铁3号线铁东路站～北站盾构区间隧道为背景,通过现场实测和数值模拟的方法,对盾构施工穿越既有铁路引起的地表沉降规律进行了研究。现场实测数据表明:沿隧道轴线方向不同位置的地表位移变化较大,对于双线隧道施工,后建隧道对先建隧道的土体扰动影响较大。结合现场监测数据及各项施工参数设置,采用ANSYS有限元分析软件对隧道下穿既有铁路的施工过程进行了数值模拟。在此基础上,通过模拟与实测数据的对比分析,总结了盾构隧道施工引起的既有铁路纵向和横向地表沉降规律,为类似工程的设计和施工提供参考依据。