浅埋偏压隧道变形特征及施工方案优化

为研究隧道洞口浅埋偏压段的变形特征,采取现场隧道变形监测和围岩室内三轴率敏性试验相结合,建立隧道围岩的弹黏塑性本构模型.通过有限元软件ABAQUS的UMAT子程序开展了隧道变形三维弹黏塑性数值分析,探讨了隧道在三种开挖工法下的拱顶沉降、水平收敛位移、围岩最小主应力及围岩塑性区分布规律,以此确立合理有效的施工工法.研究结果表明:预留核心土法、三台阶法以及上下台阶法这三种施工工法引起的地表沉降,其深埋侧分别是浅埋侧的2.01,1.48,1.83倍,边墙两侧最小主应力则分别相差0.11,0.29,0.05 MPa,表明偏压隧道的应力场和位移场在开挖支护过程中呈现出不对称分布的特点;选出适宜的施工工法为上下台阶法,采用此工法可以使拱顶沉降及地表沉降减少11.7%~22.1%,而且在施工过程中支护结构受力最为合理,有利于偏压隧道的长期稳定.     

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.     

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。     

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。     

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。     

浅埋隧道施工中围岩应力分析

以某隧道为背景,对浅埋偏压公路隧道在CRD法开挖条件下进行施工力学数值模拟和现场监测监控.分析开挖过程中围岩应力的变化情况,并将模拟结果与现场监测结果进行比较.结果表明:浅埋偏压隧道开挖后,围岩应力场并不对称,深埋侧的变化程度大于浅埋侧;在每一个开挖步骤前后,围岩应力变化较大;钢弦式传感器能够记录围岩应力释放的情况.     

岩溶地区隧道施工时空效应的数值分析

结合贵州双龙航空港经济区外环北路2号隧道开挖的工程实例,利用图表研究工具和理论分析的研究思想对岩溶地区隧道开挖对地层造成的影响进行了数值分析研究。运用图表对数法对地表位移积累平均值、洞内变形积累平均值和拱顶变形积累平均值变化的规律进行预测。研究得到岩溶地区隧道开挖引起地层沉降随时间缓慢增长的时长是非岩溶地区的1倍左右。结合施工量测数据,采取极限速率法,对地表位移变形积累平均值和洞内变形位移积累平均值变化的规律进行预测,30 d内地表变形位移积累平均值预测值为6.818 mm,洞内变形位移积累平均值为4.712 mm。研究结果对指导岩溶地区隧道施工,监测并控制隧道周边地表沉降及隧道整体变形有实际参考价值。     

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。     

大跨度变截面隧道施工监测设计与信息反馈

以成兰铁路杨家坪隧道施工为例,提出了现场监控量测的实施方案,并对该方案的监测仪器、测点布置、施工监测及量测频率进行了介绍,并选取典型断面和典型测点的监测数据进行整理分析,具体分析杨家坪隧道的拱顶下沉、周边收敛位移、围岩接触应力、钢拱内力和锚杆轴力。结果表明,隧道开挖围岩稳定性良好,并未发生失稳破坏,为后期隧道建设提供优化方案,为今后大断面隧道的施工积累了经验。     

某地下过街隧道施工开挖方法优化

本文对某过街隧道施工开挖方法进行研究,主要提出了两种隧道开挖方法:一种是中导洞+CRD法;一种是中导洞+CD法。并采用三维有限元模型对隧道两种开挖方式进行了数值模拟分析,通过沉降位移控制和应力控制计算分析得出,中导洞+CRD法和中导洞+CD法各有优劣,需要根据工程情况、地质条件及施工条件来进行选择。     

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。     

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。     

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。     

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。     

泥石流堆积体隧道动态分部开挖工法优化研究

泥石流堆积体通常由砂砾、卵石和漂石组成,夹杂淤泥质粘土,结构松散、胶结性差,隧道施工极易引起拱部超挖甚至坍塌.以国道318线林芝—拉萨段娘盖村隧道为工程背景,在三台阶七步开挖法的基础上优化提出了一种互补循环式开挖工法,并建立相应的隧道动态分部开挖三维数值模型,分别进行隧道穿越泥石流堆积体时优化前和优化后工法开挖的模拟分...     

水电站大型地下厂房顶拱开挖施工技术

对大型地下厂房开挖技术、开挖方法及高边墙变形检测技术进行研究,对提升工程建设质量与施工技术管理效率具有重要意义。本文以某工程作为研究对象,对该项目地下厂房顶拱层开挖技术问题进行研究,分析该厂房顶拱的受力特征,并运用"新奥法"概念针对厂房顶拱层不同围岩状况下开挖施工程序进行合理选择,最终确定不同围岩地质条件下的开挖施工方法,具有重要的理论与实践意义。     

基于应变软化模型的桩锚支护过程稳定性分析

为了研究深基坑在桩锚支护过程中的稳定性变化规律,利用FLAC3D软件对深基坑进行数值模拟,采用应变软化模型对基坑在开挖过程中的支护桩变形、锚索受力、稳定性以及塑性区变化进行计算,结合实测数据进行计算分析,并与Mohr-Coulomb模型进行对比.研究结果表明:FLAC3D应变软化模型数值模拟结果与实际监测结果基本吻合,且优于Mohr-Coulomb模型,并能较好地反映软岩土体的变形特性;随着基坑开挖的进行,支护桩身最大水平位移点位置随着开挖步的不断增加呈现出逐渐下降趋势;在基坑开挖过程中,锚索锚固力逐渐增大,并沿索体呈现出先增大后减小的变化趋势,且最大值出现在剪切滑动面位置处;开挖过程中,基坑张拉、剪切塑性区域主要集中分布在开挖面及开挖面3~7m深度内.     

基于应变软化模型的桩锚支护过程稳定性分析

为了研究深基坑在桩锚支护过程中的稳定性变化规律,利用FLAC3D软件对深基坑进行数值模拟,采用应变软化模型对基坑在开挖过程中的支护桩变形、锚索受力、稳定性以及塑性区变化进行计算,结合实测数据进行计算分析,并与Mohr Coulomb模型进行对比.研究结果表明：FLAC3D应变软化模型数值模拟结果与实际监测结果基本吻合,且优于Mohr Coulomb模型,并能较好地反映软岩土体的变形特性;随着基坑开挖的进行,支护桩身最大水平位移点位置随着开挖步的不断增加呈现出逐渐下降趋势;在基坑开挖过程中,锚索锚固力逐渐增大,并沿索体呈现出先增大后减小的变化趋势,且最大值出现在剪切滑动面位置处;开挖过程中,基坑张拉、剪切塑性区域主要集中分布在开挖面及开挖面3～7 m深度内.     

不同地震动输入下山岭隧道洞口段抗震性能研究

为研究不同方向地震动输入下山岭隧道洞口段的抗震性能,通过建立有限元数值模型分析隧道洞口段的动力响应特征及二次衬砌的安全性能。结果表明:最大位移在Y向地震动输入时最大,Z向次之,X向最小,最大值出现在拱顶处,最大加速度和最大主应力在X向最大,Y向次之,Z向最小;在不同地震动输入下,隧道洞口处最大主应力变化幅度最大,说明隧道洞口段受地震影响较大,是抗震的薄弱环节;隧道洞口段各部位的轴力分布较均匀,整个隧道处于受拉状态,安全系数满足规范要求,但在拱顶和左、右拱脚处安全系数已接近限值,需要在隧道施工中采取一定的加固措施,以保证隧道的稳定性。     

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。