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。     

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。     

三维条件下基坑开挖卸载对下方既有盾构隧道的影响分析

【目的】为加快补齐南昌市城镇污水收集和处理设施短板,尽快实现污水管网全覆盖、全收集、全处理,对现有南昌市青山路溢流闸门井进行改造。【方法】通过勘测青山路顶管工程的相关工程地质条件,并基于莫尔-库伦本构模型,在有限元分析软件MIDAS/GTS NX中建立该基坑工程的三维实体单元模拟地层,数值分析模型的模型尺寸为80 m×80 m×30 m。【结果】计算结果表明,顶管施工期间引起的区间隧道结构最大竖向位移为0.33 mm、最大水平位移为0.25 mm。【结论】分析结果可知,顶管施工期间引起的区间隧道结构最大竖向和水平位移均满足地铁区间隧道结构安全要求,研究结果可为类似工程提供借鉴。     

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。     

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.     

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。     

建筑物载荷位置及大小对地表及隧道的影响研究

近年来,我国轨道交通得到了迅猛的发展,地铁线路已延伸城市地下各个角落,同时随着城镇化建设的快速发展以及充分利用土地考虑,在已建地铁上部地表施做地面建筑物越来越多,而建筑物的施工将必然会对已有的隧道造成一定的影响。因此,本论文以某地铁工程为背景,考虑建筑物楼层荷载的不同位置和建筑物楼层荷载的不同大小两种工况对地表的水平位移、竖向位移和隧道周围特征点的水平位移和竖向位移以及隧道管片结构的轴力和弯矩的影响。研究成果可为类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

地表面交通荷载对浅埋隧道施工影响的研究

结合某实际工程,通过三维动力分析,研究隧道施工中拱顶与地表面的竖向位移和力学特性、支护结构的受力和安全可靠性,为交通荷载作用下浅埋隧道施工中的力学性状问题的进一步研究提供一定的理论依据和参考作用。     

深基坑变形报警方法研究

深基坑开挖导致基坑周围土体的水平位移和竖向位移,可能会致使周边建筑出现裂缝,严重的会导致周边建筑失稳,所以在基坑的施工过程中需要密切关注基坑的变形情况。本文提出一种深基坑变形报警方法,建立基坑变形控制指标体系,基于该指标体系设置报警级别并进行报警。指标体系由基坑的累计变形量、变形速率及变形加速度这三项变形控制关键指标组成,所述累计变形量和变形速率具有对应的第一报警值、第二报警值和第三报警值,所述变形加速度具有对应的第四报警值。该报警方法可以及时准确地评价基坑的安全状态,提高基坑施工的安全度。     

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。     

兰州市某地铁车站深基坑开挖支护三维有限元分析

以兰州市地铁1号线一期工程五里铺车站深基坑工程为背景,采用非线性有限元软件Midas GTS对地铁车站深基坑开挖过程进行仿真模拟,研究施工过程中"钻孔灌注桩+内支撑"围护结构的内力及变形、周围土体的沉降规律及范围,桩后土体的水平位移等随基坑开挖深度的变化规律.通过施设不同位置钢支撑对基坑变形的影响和原方案进行对比分析,得出原方案在控制变形等方面有较好的效果,且桩体最大水平位移减小0.36mm.     

地铁深基坑施工中支护结构监测分析

通过对地铁深基坑支护结构监测，进行监测数据分析，以掌握支护结构和基坑内外土体移动，随时调整施工参数，优化设计或采取相应措施，确保施工安全、顺利进行。     

桩径和嵌入深度对复合土钉墙工作性能影响的有限元分析

对某深基坑土钉+水泥土搅拌桩复合土钉墙,运用大型非线性有限元软件ADINA建立三维有限元模型,模拟了开挖与支护的施工过程,分析了不同桩径和嵌入深度对开挖面水平位移、坑后地面沉降、坑底隆起以及土钉轴力的影响,得出了一些可供复合土钉墙设计和施工人员参考的结论.     

斜交框架地道桥的力学特性

运用ANSYS有限元分析软件,采用板壳有限元模型进行空间分析．提出了斜交框架地道桥在垂直跨度与垂直宽度不变的情况下顶板钝角处、锐角处负弯矩及桥跨中心线的中点正处弯矩随斜交角度的变化规律;同时还提出了Winkler地基上的斜交框架地道桥在不同地基条件下对顶板及底板内力的影响,所得结论对地道桥的设计思路有一定的参考价值．     

深基坑桩锚与土钉墙联合支护结构的变形监测分析

通过对郑州楷林大厦深基坑桩锚与土钉墙联合支护结构的水平位移及周边建筑物的沉降进行监测和分析,探讨了基坑开挖与施工不同阶段围护结构的位移和周边建筑的沉降规律,总结出影响基坑位移和周围建筑物沉降的因素,由此得出一些有益于指导基坑设计和施工的结论：（1）支护结构产生的水平位移主要出现在土方开挖和基坑支护阶段,基底垫层浇筑完毕后,位移速率减缓,在进行地下室主体施工时位移趋于稳定;（2）基坑开挖后,围护结构的变形大小与基坑周边的土体处于临空状态的时间以及土方开挖的速度有很大的关系,临空时间长,结构变形大;（3）周边建筑物的沉降与基坑的水平位移并不同步,一般滞后10d左右．     

徐店子隧道洞口段地震动力响应研究

利用数值模拟技术并结合实际问题,研究了强震区双连拱及小净距隧道的地震动力响应规律.主要模拟了徐店子隧道洞口段在地震动力作用下衬砌结构的位移、内力的变化规律,分析了衬砌结构各部位位移和内力沿纵向的变化规律,并对双连拱和小净距隧道的地震响应规律进行了总结,为同类隧道洞口段抗减震设计提供了参考依据.     

茶镇隧道二次衬砌施作时机的确定

针对隧道工程二次衬砌施作时机的问题,依托茶镇隧道工程,选取4个断面为研究对象,对拱顶沉降、支抗内力的监测数据利用MATLAB进行回归分析,分别依据"变形速率准则"、"极限位移准则"、"支护抗力最小"的原则,确定应用不同准则下二次衬砌施作时机,并通过对比分析,确定最佳支护时机.研究结果表明:拱顶有效应力能够替代支护抗力研究隧道衬砌;二次衬砌最佳支护时机建议取初期支护后21~23d,距掌子面距离47~54m.     

灰土桩复合地基有限元分析

应用弹塑性有限元方法,研究了灰土桩复合地基受力机理.结果表明:在固结作用最大位移发生在布桩的位置,沿着桩径的增大,位移逐渐减小;桩顶附近的超静孔隙水压力比较大,桩端下地基上中的超静孔隙水压力较小,且沿着桩身长度方向孔压值呈现一种递减的趋势;下卧层和加固层间水压力差逐渐减小,桩间土的有效应力明显小于桩和桩下端土体的有效应力;荷载作用下整个复合地基桩的位移比桩间土位移小,桩左右边界附近均有一定量的隆起,但是隆起量不大,对工程不会造成太大的影响,在地基稳定性的模拟与计算中,桩左右的隆起所产生的影响也是不可忽视的;在荷载作用下桩的有效应力明显大于桩间土的有效应力,在桩头和桩端有明显的应力集中现象,最大有效应力发生在桩端与土体接触的界面附近.     

兰州某市政工程基坑降水设计

基坑降水工程是地下水位以下建筑基础与市政工程顺利进行的重要保证措施之一.通过水文地质勘察和降水试验,查明场地水文地质条件,取得准确的水文地质参数,是确定安全可靠、经济合理的最佳降水方案的基础.以兰州某市政工程基坑降水设计为例,进行了分析总结.