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。     

层状岩体隧道变形特征数值模拟研究

为研究层状岩体的层厚与倾角对隧道及围岩稳定性的影响,以贵州省栗木山隧道为背景,采用有限元软件ANSYS分析了层状白云质灰岩地层隧道开挖后的围岩与支护结构受力变形特征,得到了不同岩层厚度和结构面倾角时围岩和衬砌的位移云图、关键节点的位移。研究结果表明,隧道拱部竖向位移呈"V"型分布,最大竖向位移出现在隧道拱顶,最大竖向位移随岩层厚度增大而减小,存在明显的临界厚度,当岩层厚度大于0.6m,减小趋势变缓;倾斜岩层隧道围岩与衬砌位移存在明显的非对称性,岩层倾向侧位移小于另一侧,非对称性随倾角增大先增大后减小,倾角45°时最为明显,倾角大于60°时逐渐趋于平稳;拱脚和墙帮的位移受倾角变化小。层状岩体隧道支护设计、施工时应避免拱顶和非对称变形过大造成事故。     

盾构法隧道施工的监测

为确保隧道工程安全,并保护周围环境,需要在施工全过程进行监测,根据监测结果,在施工过程中积极改进施工方法、施工工艺和施工参数,最大限度减小地层变形。本文对盾构法隧道施工的监测技术进行了总结。     

双线平行盾构施工引起的土体位移分析及其软件开发

以上海轨道交通明珠线二期工程某区间隧道为研究背景,建立了盾构法隧道施工的三维有限元分析模型;针对双线水平平行和竖直平行两种具体工况进行数值模拟,分析模拟结果并与实测数据进行比较,验证了分析模型的有效性;同时还分析了隧道周围土体移动规律和体表沉降规律;在此基础上开发了基于Visual Basic和Visual Fortran的盾构法隧道施工力学分析系统（TCCAD）．     

施工期隧道喷混凝土支护安全性评价

隧道施工中,利用支护位移的监控量测数据及时地进行支护结构的安全性评价是隧道动态设计的关键,对保证隧道结构的安全具有重要意义.在隧道监控量测参数中,由于支护位移测量方便、花费低和可信度高,在工程实践中被广泛采用.本文欲以隧道施工中喷混凝土支护的量测位移为基础来建立一个隧道结构的安全性评价方法.文章给出了支护结构截面失效的功能函数及计算支护内力的计算公式,讨论了基本随机变量的概率特征,叙述了通过测量位移计算可靠指标的步骤.在此基础上进行了实例分析,总结了所提方法的特点,并给出了今后研究工作的建议.本文方法可用于施工期隧道喷混凝土支护的安全性评价,具有较好的理论和实用价值.     

重叠隧道施工次序数值分析研究

本文利用ANSYS软件对水平重叠隧道断面进行计算，初步分析了在不同施工顺序下地层位移、围岩应力、结构内力的特点。结果表明：后施工隧道对先施工隧道有较大影响；开挖顺序不同，地层位移及塑性区亦不同，但开挖顺序对最终结构内力几乎无影响；先开挖下洞更有利。     

盾构法隧道信息化施工控制

依据软土盾构法隧道施工的基本原理，工程技术和工程经验，对盾构法隧道施工参数及监测信息进行了分解与分类处理，得到了施工参数中控制施工质量的关键因子及其对应的信息因子，并采用地层结构等分析模型，结合控制论方法，推导了它们之间的相关方程，在此基础上进一步提出的信息化控制方法中采用渐进递推方式，通过施工过程的动态跟踪，采集工程监控数据并对施工参数进行调整优化，指导全段施工过程，同时可以依据前步施工监测信息及施工参数的变化规律，推断下步施工工况及其对策，最后结合工程实例验证了模型的可靠性，为实现岩土工程的信息化控制提供了理论依据和方法。     

交叠隧道盾构法施工土体变形的三维数值模拟

以正在建设中的上海市轨道交通明珠线二期工程上、下行线近距离交叠区间隧道盾构施工为研究对象，按“先下后上”的盾构推进过程，采用三维弹塑性有限元法SNSYS程序软件模拟了交叠隧道土层位移以及地表沉降曲面在盾构推进中的发展变化，得出了地面最大沉降量在上行隧道推进后将出现大幅度增长，且在推进前期沉降增幅最为显著的结论。给出了隧道周围土体塑性区的大小与分布，论证了要将地面沉降控制在允许范围内，必须在上、下行隧道施工中进行预注浆加固，以重点控制盾构推进前期的地层沉降量。最后，探讨了盾构刀盘推进力、一次推进步长、隧道埋深及地表硬壳层等多种影响因素对地面沉降的贡献。     

隧道围岩力学参数反分析及工程应用

以大连地铁一号线学苑广场—海事大学区间过河段隧道工程为背景,基于一种新型优化算法——差异进化算法进行隧道围岩力学参数反分析,提出以位移值为指标的差异进化位移反分析方法及实现过程,并将反演得到的围岩力学参数应用到过河段隧道工程开挖方案比较及稳定性分析,验证了复杂地质条件下该方法的可行性和有效性.结果表明,该方法在复杂地质条件下具有较好的可行性,且对选取隧道施工方案、保证隧道安全具有一定的指导意义.同时,所得围岩力学参数也可进一步应用于其他类似工程的相关研究.     

缙云公路隧道围岩位移分析

以缙云公路隧道为例,通过对缙云公路隧道现场实测的围岩位移资料分析,综合考虑公路隧道所处地质环境及施工工艺水平等因素,讨论了公路隧道施工中围岩位移和区域性地质构造、围岩类别、应力水平之间的关系,分析了水平收 拱顶沉降及不同方向的测线位移与围岩稳定基准之间的关系,提出了位移敏感率的概念,以便合理规范地评判公路隧道围岩位移的稳定性,得出了沿隧道纵向的围岩位移分布与其区域性质构造和水平应力相适应的结论,其结果对于复杂地质环境中公路隧道的设计、施工和研究工作具有借鉴意义。     

跨越运营地铁隧道超大基坑开挖的土体参数反分析

针对跨越运营地铁隧道的超大面积深基坑建立了大型三维有限元模型,并对基坑开挖引起的周边环境和隧道变形进行分析.根据工程的重要性和信息化施工的需要,利用施工过程的变形监测数据,使用单纯形法对其土体参数进行了反分析.根据编制的单纯形反分析程序和有限元方法计算得到了相关的土体参数,并预测了基坑开挖最终引起的隧道隆起量.结果表明,计算所得隧道隆起预测结果与实际监测数据较为接近.     

盾构叠交穿越施工引起的既有隧道变形分析

针对上海新建11 号线盾构隧道夹穿地铁4 号线的工况, 采用数据监测的方法, 分析了先下后上穿越施工引起的既有隧道变形规律, 采用三次样条插值法对变形曲线进行了拟合, 并得出了穿越段全长纵向的变形曲率. 基于改进的隧道纵向等效化连续模型, 得出了隧道纵向变形曲率与环缝张开量的关系, 并结合行业规范, 对先下后上多层次穿越引起的既有隧道变形提出了建议控制指标. 研究结果表明: 新建隧道先下后上夹穿既有隧道时, 应控制开挖工程中的最大变形量; 内外圈的变形集中在上行线隧道中心线左右2.5 倍盾构外径范围内; 下穿施工时,外圈由于先期扰动, 沉降量较内圈更大, 先期扰动影响主要集中在外圈中心区域. 研究成果为地铁叠交穿越, 尤其是先下后上穿越既有隧道的保护提供了一定的理论基础.     

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。     

顶管上穿施工对既有地铁隧道的影响

以杭州市某污水管道顶管施工上穿既有地铁隧道为背景,利用FLAC3D模拟顶管施工过程,将模拟结果与实测数据进行对比,验证了模型的合理性.通过改变顶管管径、管材及地铁隧道周围土体的特性,分析了不同工况下顶管上穿施工对既有地铁隧道的位移影响.研究结果表明,顶管上穿施工对既有地铁隧道所产生的最大位量均位移于顶管轴线下方的地铁截面处,离顶管轴线越远,变形越小;地铁盾构隧道的变形随顶管的管径的增大而增大,而且对竖直方向位移的影响远大于对水平方向位移的影响;管材的弹性模量越小,地铁隧道的变形越大;地铁隧道周围土体弹性模量越小,顶管施工对隧道位移的影响越大.     

浅覆土盾构隧道施工引起地表沉降规律研究

为研究浅埋大直径土压平衡盾构施工穿越砂卵石地层造成的地表沉降规律,以北京新机场线9m直径土压平衡盾构隧道为背景,对10m、12m、13m、15m四种覆土厚度下的地表最大沉降、沉降槽宽度、地层损失率进行了对比分析,并用Peck公式进行拟合。分析结果表明：相同施工参数下,隧道上方地表最大沉降和地层损失率随覆土厚度增加而减小且成拱覆土厚度附近存在变化速率的突然改变;深埋隧道测点沉降稳定时间较短,约为2天,浅埋隧道时间较长,约为4天;实测沉降槽宽度及沉降槽拟合曲线的宽度系数与隧道覆土厚度相关性不明显,实测沉降槽宽度约为隧道中线两侧1.5D范围(D为开挖直径);实测地层损失率与通过Peck公式反算的地层损失率都随隧道覆土厚度增大而减小。     

下穿已有隧道泥水盾构施工的预测分析

基于2010年上海世博会重大配套工程——打浦路隧道复线工程,结合具体实际地质条件及施工参数,利用Abaqus有限元分析软件,建立三维非线性有限元模型,模拟泥水盾构沿弧线斜下穿已有隧道的施工过程.计算并分析在泥水盾构施工过程中,已有隧道发生的变形、产生的应力以及地表发生的沉降,预测泥水盾构施工对已有隧道和地表的影响,并与实测数据进行比较,说明分析预测的可信性.所得结果不仅对该工程具有积极的指导意义,而且对其他类似工程的分析也具有重要的借鉴作用.     

软土地层隧道盾构施工扰动固结机理初探

软土地层盾构施工与坚硬岩体中的新奥法施工对围岩应力的影响机理在本质上是不同的。在软土中盾构施工对周围土体的影响机理对城市地铁建设有重要意义。盾构施工对周围土体产生的挤压、剪切、拉伸作用,通过室内力学试验与数值模拟盾构施工对周围土体的力学作用,初步分析土体的力学变化;然后根据室内微观试验(电镜扫描)对已做力学实验的样本进行微观扫描分析,发现土体在受到挤压、剪切、拉伸的过程后土体发生了固结(土体颗粒变均匀与致密),即认为扰动固结圈的存在。为了进一步研究扰动固结圈的范围,通过建立不同净距的数值模拟模型,计算它们之间的相互影响关系,从而确定其固结圈的大小(划分为强扰动固结、弱扰动固结、无扰动固结)。在此基础上,进一步给出了扰动固结圈的定义、形成条件,为类似工程的研究提供参考依据。     

天津地铁盾构施工对邻近工程设施影响的动态模拟

为研究盾构掘进施工对周围土体及邻近工程设施的影响，在现场实测天津地铁1号线盾构试验段数据的基础上，采用有限元程序ABAQUS对盾构掘进过程进行了动态模拟，计算结果与实测值吻合良好，进一步分析了盾构掘进对邻近建筑物、地下管线和桩基础等工程设施带来的影响，得到了沉降槽曲线与影响临近工程设施的具体数值，计算结果表明，工程设施离隧道越近，受到盾构掘进的影响越大，当距离3倍洞径以外时影响已经很小，距离大于4倍洞径时，影响可以忽略不计。     

盾构隧道施工对邻近建筑物的影响

为了弄清盾构隧道施工对邻近建筑物的影响,分析了盾构法地铁隧道穿越建筑物时建筑物自身沉降与内力变化状况．以某框架结构办公楼为研究对象,将建筑物和开洞地基看作一个有机整体,利用有限元软件ANSYS10．0建立三维非线性有限元模型,按照结构-土体-隧道共同作用进行了计算分析．分析结果表明,建筑物基础的沉降主要发生在地铁隧道穿越建筑物的区间段内．建筑物的横向倾斜随着盾构的掘进逐渐增大,而其纵向倾斜量最大值则出现在开挖面在建筑物中线附近时;在盾构穿越建筑物的过程中柱子的等效应力增幅可达20．1％;相对于弯矩而言,建筑物构件的扭矩变化更为显著;当开挖面越过建筑物20m时其变形和内力均趋于稳定．