季冻区破碎围岩隧道冻胀力计算方法及工程应用

为了保障季冻区破碎围岩隧道的运营安全及使用年限,依托榆树川隧道冻害处治工程,采用理论分析、现场监测及数值模拟,对季冻区破碎围岩隧道冻胀力计算方法及隧道衬砌安全监测管理标准进行研究.基于冻融岩石圈冻胀模型和含水风化层冻胀模型,提出了季冻区破碎围岩马蹄形隧道冻胀力计算方法,并以衬砌最小安全系数素混凝土2.0、2.4、2.8和钢筋混凝土1.7、2.04、2.38为界限建立季冻区既有隧道衬砌安全监测管理标准.现场温度监测与数值模拟对比结果表明,根据现场围岩冻结深度进行的管理分级结果与根据数值模拟衬砌结构最小安全系数进行的管理分级结果一致.所提出的季冻区破碎围岩隧道冻胀力计算方法及既有隧道衬砌安全监测管理标准可应用于实际工程中,该研究成果可为季冻区破碎围岩隧道冻胀力计算、运营安全及冻害预防提供参考.     

基于弹性地基梁模型的交叠隧道衬砌变形研究

新线隧道近距离穿越既有隧道是城市地铁网开拓中的重点和难点,具有重要研究价值。根据交叠隧道的变形特点,提出了计算既有隧道衬砌变形和内力的理论模型,推导了新线隧道近距离开挖穿越时,既有隧道衬砌变形和内力的相关计算公式,并对既有隧道衬砌拱底变形槽反弯点处的沉降量和最大下沉坡度角的计算结果进行了分析。以青岛市地铁交叠隧道工程为背景,通过一系列数值仿真试验分析了理论公式计算结果的可靠性和合理性。     

软土盾构隧道近距离穿越既有地铁影响数值分析

为了研究新建盾构隧道施工对既有地铁的影响,采用数值分析方法,针对软土地质分别改变两隧道净距与角度进行计算,从而得到不同工况下既有地铁变形和衬砌内力变化规律及近接分区范围。研究结果表明:两隧道净距与角度不同,既有地铁变形与衬砌内力变化不同,上穿施工较下穿施工更加危险,斜穿施工引起既有地铁变形和衬砌内力发生偏转;得到软土地区近接分区影响范围,当近接区段位于强影响区时需对既有地铁进行加固,进一步将分区研究成果应用于杭州地铁4号线穿越1号线实际工程,实测数据表明分区研究成果较为合理。     

新建隧道爆破对既有隧道衬砌的影响分析

主要通过分析某Ⅳ级围岩双孔平行隧道,采用MIDAS/GTS软件进行二维模型计算得出了爆破振速数据,分析出隧道埋深相同新建隧道与既有隧道间距不同情况下,新建隧道爆破开挖产生的振动对既有隧道衬砌迎爆侧的边墙的墙顶和墙腰之间部位影响最大,既有隧道衬砌的振动速度随着隧道间距的增大而减小.     

高速公路隧道衬砌裂纹扩展机理的试验分析

按照相似比制作隧道及衬砌模型,对不同围岩级别下大断面隧道衬砌裂纹扩展机理进行模型试验研究.通过收集试验相关数据得到高速公路隧道在不同荷载条件下,衬砌裂纹扩展的径向位移特征和二衬与初衬间接触应力特征.对隧道衬砌模型进行数值模拟计算,并将计算结果与模型试验结构进行对比分析,分析表明数值模拟计算结果与模型试验结果基本上保持一...     

爆破施工对邻近隧道安全的影响

城市交通工程新建隧道爆破施工会对近邻既有工程的衬砌结构产生影响,严重时会影响既有工程结构的安全.本文基于数值模拟方法,计算分析了4种最危险施工条件下,新建崂山隧道爆破对既有仰口公路隧道的影响.结果表明:崂山隧道的进、出口及中间段,爆破施工对既有仰口隧道的左线影响有限,对较远处右线的影响较小.在崂山隧道进口、出口和垂直距离最近处,计算结果都远低于我国《爆破安全规程》(GB 6722-86)规定的交通隧道安全振动速度标准值15 cm/s.但在崂山隧道断层破碎带(F5)爆破施工最危险条件下,计算速度最大值达到15.26 cm/s,该值已达到安全振动速度规定的临界值下限,建议施工过程中需要采取必要的工程安全措施.     

注浆对开挖卸荷下既有地铁隧道竖向变形的影响

以北京金融街地下交通工程为背景,采用FLAC3D数值分析软件,选择不同的注浆范围,对注浆上方开挖卸荷引起的既有地铁隧道竖向变形的影响进行了分析,结果表明,注浆能有效控制既有地铁隧道竖向变形.结合既有地铁隧道竖向变形控制标准,得到了合理的注浆范围,经与实测结果对比,数值计算结果与现场监测数据相吻合,保证了既有地铁线路行车安全,并且为实际工程节省了造价.     

近距离平行隧道盾构施工对老隧道影响的数值模拟

分析了盾构法施工对既有隧道的影响.以天津地铁某区间盾构施工为背景,采用有限元程序ABAQUS对近距离双线平行盾构掘进过程进行了动态模拟,揭示了盾构新隧道施工对既有隧道的应力分布和衬砌变形等产生的影响,得到了地表沉降曲线与影响既有隧道的具体数值.计算结果表明,土体的模量、隧道间净距和注浆压力等因素对隧道间相互作用有较大影响,且土体越软其影响越显著,但当距离大于洞径时,其影响可忽略不计.     

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...     

基于等效面积法的隧道渗流场解析解应用研究

为研究四心圆隧道衬砌荷载和渗流量,基于等效面积法将四心圆隧道等效为圆形隧道,运用水下隧道渗流场解析解分别求得在不同的衬砌渗透系数、衬砌厚度和埋深情况下隧道衬砌外水头、注浆圈外水头和渗流量,并与相同工况下的数值解进行对比,分析解析解的应用效果;运用该方法分析了衬砌相对渗透系数和注浆圈相对渗透系数对隧道渗流场的影响,研究结果表明：解析解和数值解最大误差在5.2%以内,证明了解析解的适用性;当衬砌抗渗性能较好时,降低注浆圈渗透系数能够有效的分担衬砌外水荷载,有利于隧道安全;衬砌对隧道渗流量影响最为显著,实际工程施工中应在较好的注浆水平上,通过控制衬砌渗透性来有效的改善隧道渗流场。最后将本文提出的方法用于工程实例中,解析解的应用效果和基于解析解的渗流参数敏感性分析所得结论的可靠性得到了较好地验证。     

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。     

深基坑开挖时隔离桩位置对邻近既有地铁隧道的变形分析

深基坑开挖时周围土体的卸荷作用将引起邻近既有地铁隧道的变形,对其正常使用产生影响,隔离桩的位置控制隧道变形的效果值得研究。基于杭州市某房建地下室基坑工程采用隔离桩保护邻近既有地铁隧道的工程案例,采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,建立二维模型对隔离桩在不同位置条件下隧道的变形进行了分析。研究结果表明:基坑开挖最终引起隧道下沉约3.1 mm,隧道向靠近基坑方向水平位移约1.7 mm,数值模拟计算结果与现场实测数据的相关规律吻合;隔离桩距离隧道越近,基坑开挖对既有地铁隧道变形的影响越小。     

基坑群施工对邻近隧道影响与隧道保护

通过对邻近隧道基坑群分布类型进行分类归纳,系统研究了不同分布类型基坑群施工对邻近隧道的影响,揭示了各影响因素的作用机制,并提出了相应的保护措施,可为邻近隧道基坑群施工和隧道保护提供理论支撑.根据基坑群与邻近隧道位置关系可将基坑群分为单侧坑和双侧坑,根据基坑群单坑开挖深度和共墙情况可将基坑群分为邻近坑、贴靠坑和坑中坑,不同类型基坑对隧道的影响各不相同.基坑群施工对隧道的影响有"时空效应"、土压力多次卸荷、土体变形叠加效应、地下水影响等诸多方面.为控制基坑群施工对隧道的影响,可以在基坑群施工中采取合理分区分块、合理安排施工顺序,针对性调整围护结构刚度并采取适当加固,制定合适的降水方案和信息化施工等措施,以确保施工和隧道安全.最后结合上海龙华航空中心工程,采用数值分析和现场监测方法,阐述了基坑群施工中各影响因素的作用机制,并验证了各工程措施的有效性,可为预测、分析基坑群施工对邻近隧道影响,保护隧道结构提供参考.     

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。     

地铁车站隧道群施工对邻近桥桩影响的数值分析

地铁隧道施工对邻近隧道和其他既有结构的影响问题是城市轨道交通建设中的常见问题.广州市某地铁车站由多个水平和倾斜的隧道组成,与既有城市道路桥梁桩基距离很近.研究选择合理有效的三维非线性数值模拟方法,分析隧道群施工对邻近道路桥梁桩基的影响方式和影响水平,从而为设计与施工提供依据.计算分析表明:①可通过较简单的模型来模拟较复杂的隧道洞群-桥基关系;②隧道所穿越地层的变形和强度特征可能会比隧道埋深对地表下沉和桥桩变位造成更显著的影响,在此情况下,对隧道边墙及附近地层的支护和加固与对隧道拱部的支护和加固同样重要;③相对于隧道埋深较短的桥桩,补强桩必须具有足够的深度才能有效地控制原有桥桩的下沉.     

水平软硬交互地层中浅埋偏压隧道围岩压力计算方法

为了探究浅埋偏压隧道软硬交互水平层状围岩压力的分布情况。本文依托四川省某高速公路建设项目,结合公路隧道设计规范引入软硬互层围岩参数简化方法,改进现有的均质围岩压力计算理论,得到了基于极限平衡法的水平软硬互层隧道围岩压力解析解。并将计算结果与数值模拟结果、规范法计算结果进行对比验证了其正确性。分析了硬岩与软岩层厚比p值对隧道围岩压力分布的影响规律,对水平软硬交互围岩浅埋偏压隧道的支护提出建议。     

考虑地层蠕变效应的桥梁桩基施工对邻近运营地铁隧道的影响

为研究桥梁桩基施工引起地层蠕变行为对邻近地铁隧道安全运营的影响,依托实体工程,采用卸荷条件下黏土蠕变特性试验确定了隧道周围土体的蠕变模型,通过数值模拟手段(FLAC3D软件)与现场监测相结合的方法,分析了桩基开挖期间地铁隧道的竖向位移、水平位移和应力分布状态。结果表明：广义Kelvin本构模型能够较为准确的描述黏土体开挖卸荷时的蠕变效应;桩基开挖后,邻近地铁隧道衬砌位移不断增大,随后进入稳定状态;随着桩基开挖数量的增加,地铁隧道竖向位移和水平位移总体表现为下沉和向外收敛趋势;桩-隧最小净距越小,桩基施工对隧道影响越大,采用隧道双侧布桩的施工方式,能够有效降低桩基开挖时隧道拱腰的累计水平位移,有利于地铁隧道的安全稳定运营。     

盾构法近距离下穿施工对既有盾构隧道的影响

新建隧道近距离下穿既有盾构隧道,势必会引起既有隧道不均匀变形.以北京地铁12号线西三区间盾构穿越机场专线为工程背景,提出了适合既有运营隧道纵向刚度折减的修正等效连续模型.模型以轨顶面为中性轴位置,可以较好考虑运营隧道对道床、钢轨等结构的影响.数值分析及与已有经验模型对比结果表明,修正等效连续模型预测值与监测值最吻合,验证了模型在本工程中的适应性.从隧道净距及地层性质两方面进行了参数分析,研究结论可为类似盾构下穿既有线路工程提供参考.     

大跨度公路隧道开挖数值模拟研究

采用FLAC差分软件,应用弹塑性理论,对韩家岭大跨度公路隧道开挖进行了数值模拟,并对其稳定性进行分析,以保证隧道运行安全经济合理.所得计算结果和有关结论弥补了我国在大跨度隧道分析方面的空白,为隧道的设计及施工提供重要参考.     

水电站深部洞室群应力场相关性研究

结合新疆某水电站的深部洞室群稳定性研究工作,利用三维弹塑性有限元方法,详细研究了水电站3个洞室的应力场在开挖过程中的变化规律,发现了"洞室群应力恶化效应",即后期的洞室施工对邻近洞室的应力场有恶化作用,加剧了前期开挖洞室的应力集中效应;以及"洞室群圆弧拱顶应力优化效应",即后期的洞室施工对邻近洞室拱顶的应力场有优化作用,减缓了前期开挖洞室拱顶的应力集中效应,这一规律的发现将对深部洞室群稳定性控制具有一定的意义.图5,表2,参10.