基于随机场理论的隧道开挖对附近建筑物的不均匀沉降及地表变形的影响分析

引入随机场理论研究隧道开挖对建筑物的影响,利用MATLAB软件建立描述土壤弹性模量的随机场,采用FLAC3D 5.0有限差分软件分析土体弹性模量的变异性对于建筑两角点以及地表沉降的影响.研究表明:土壤的空间变异性会影响建筑物的沉降以及地表的位移,400组蒙特卡洛模拟的位移值都在确定性位移值的左右波动,这是由于各组模拟的"有效弹性模量"不同.因此若不考虑土体的空间变异性,这将使得对于安全性的评估趋于危险.     

顶管施工隧道扰动区土体变形计算

针对目前已有顶管施工扰动区土体变形预计公式存在的缺陷,提出了一种新的扰动区土体变形计算方法.将顶管施工隧道周边岩土体看作一种随机介质,将隧道开挖(或挤压)所引起的土体移动看作一随机过程,应用随机介质理论,对顶管施工隧道开挖引起的扰动区土体的移动与变形进行分析,推导了相应的扰动区土体下沉(隆起)、倾斜、水平移动、水平变形及弯曲曲率计算公式,并编制了相应的计算程序.研究结果表明:该方法预计结果精度高;顶管施工引起的扰动区土体的变形较大,超出地表建筑物及地下管线的允许变形,在实际施工中应采取有效的防护措施.     

基于随机场理论的纯黏土地基极限承载力分析

土的物理和力学特性往往随空间位置而变化,因此在研究自相关距离对条形地基极限承载力的影响时,需要引入随机场理论.本文基于随机场理论,利用数值分析软件FLAC2D建立纯黏土地基模型,计算出不同黏聚力的自相关距离所对应的地基极限承载力,分析黏聚力空间变异性对地基极限承载力影响规律,进而探讨自相关距离所对应最不利工况.结果表明...     

软土地区钢顶管施工引起的地表变形规律

为研究软土地区钢顶管施工引起的地表变形规律,以东莞某输水工程为背景,分别采用预测公式、数值模拟和现场监测的方法对顶进过程中引起的地表变形进行了计算和监测,以期得到顶进过程中纵、横方向的地表变形规律。首先推导出了基于顶进间隙的地表变形预测公式并计算出顶管施工可能产生的最大竖向位移为14.1 mm,此变形量在规范允许路面沉降范围内(≤20.0 mm),无须进行土体加固等措施;然后采用数值模拟的方法建立有限元模型对顶进导致的地表变形进行了计算,并就减轻地表变形的方法进行了讨论;最后与现场监测的结果进行了对比分析。结果表明：3种方法得到的变形曲线形状除了顶管轴线处地表峰值位移(数值模拟数值为13.7 mm,现场监测为15.2 mm)有稍许差异外,整体基本一致;顶管顶进时,横向监测断面的沉降槽呈“V”形,最大沉降值在顶管中心轴线处,随着距离中心轴线越远,沉降值越小,最后趋于0;纵向监测断面呈倒“S”形,大致可分为顶进前土体的隆起,顶进中土体的沉降,顶进后土体轻微回隆,顶进后土体稳定4个阶段;在顶管施工前可以对地表变形进行预测和数值模拟计算,结合预测和模拟计算的结果,通过合理的设置顶推力、注浆压力...     

基于隧道施工诱发地表沉降随机介质理论预测模型的拓展

为了对隧道开挖过程中产生的地表位移变形大小有一个准确合理的预估,基于随机介质理论法推导了隧道不同断面形式下的非均匀收敛预测模型.利用实测沉降值,采用并行退火遗传算法对模型中主要参数识别的复杂非线性问题进行优化.依托西安地铁八号线区间隧道(电子城站—东仪路站)工程案例,对马蹄形隧道的预测模型进行验证,并采用MIDAS/G...     

双层顶管隧道施工引起的土体竖向变形规律研究

采用数值分析方法,研究了双层顶管隧道施工引起的土体竖向变形规律。研究表明:顶管隧道施工引起的地层移动主要是由于地层损失引起的。地层移动主要是垂向位移,其水平位移很小,可忽略不计。在垂直顶管走向上,地面沉降呈以顶管轴线为对称轴且开口向上的抛物线形状,其最大值发生在顶管正上方。在顶管施工过程中,先行施工的下层顶管引起的沉降约占总沉降量的80%;当上层顶管位置不变时,总沉降量随着下层顶管埋深的增大而线性增大;当顶管间距逐渐增大时,上层顶管开挖引起的沉降量与总沉降量之比逐渐减小,下层顶管引起的沉降量与总沉降量之比逐渐增大,下层顶管对上层顶管影响逐渐减弱。     

顶管施工引起的土体变形分析

详细分析了在顶管施工过程中引起地面变形的原因,建立了应用明德林解计算顶管施工中顶推力以及摩擦力引起的地面变形的计算模型,并探讨了模型中相关参数取值的确定方法.运用建立的模型对一个具体的顶管施工问题进行了应用研究,结果表明,所得结论符合工程实际.     

南水北调中线磁县段污水管下穿公路顶管施工地表变形规律

顶管施工对地层变形的扰动成为影响周围建筑物安全和环境变化的重要因素之一.以南水北调中线磁县段砂砾石地层中污水管网顶管下穿和谐大道施工为例,对顶管施工扰动下地表沉降变形进行理论预测和现场试验研究,并基于现场实测结果对理论预测模型参数进行了优化修正研究结果表明:当地层体积损失率控制在6.9％以内时,磁县和谐大道附近地表沉降量满足相关规范安全要求;南水北调磁县段污水管网施工范围内地表最大沉降量位于2.5～4 nun,未突破安全阈值;针对类似工况条件提出了地层损失率和沉降槽宽度系数指数建议取值,分别为2.81％和0.425.相关研究成果为类似工况条件下地表变形预测研究提供借鉴.     

顶管施工引起地表沉降的三维数值模拟分析

本文通过建立三维有限元模型,对项管施工引起的地表沉降进行了数值模拟分析.并对管道埋深和管道直径两种因素对地表沉降的影响进行了探讨,得出一些有益结论,为采取措施减少地表变形提供了借鉴.     

基于随机介质理论的大型泥水盾构施工地表变位预测及控制

给出了采用随机介质理论计算隧道施工引起地表位移和变形的公式及相应参数反分析方法.结合上海长江隧道超大型泥水盾构推进工程,采用随机介质理论对上行线隧道穿越民房段前试验段的地表沉降监测数据进行了计算分析.预测了2条隧道单独及共同施工引起的横向地表变形和位移,评估隧道施工对周围环境的影响程度及分析了地表变位主要影响因素,据以合理地制定了民房段施工地表变位控制措施(包括泥水压力、同步浆量和推进速度).通过实例分析证明了预测方法和控制措施的科学性和有效性,具有一定的实用价值.     

随机介质理论确定黄土暗穴引起的地表变形

根据随机介质理论，采用概率统计的方法，对中国西部黄土地区的圆形、椭圆形及拱形断面暗穴进行了模型概化，并以圆形断面暗穴为例，分析了其对地表造成的不均匀沉降及影响范围。得出了暗穴参数与不均匀沉降及影响范围之间的关系曲线。由给出的3种简化计算模型，可计算任意埋深下的暗穴在地表面所引起的沉降，其结果可作为公路设计和工程防护的参考。     

基于流固耦合的泥水盾构隧道施工引发地表变形

利用泥水盾构隧道开挖面平衡稳定原理,对泥水介质渗透的微观机理进行分析.同时,以具体工程为研究对象,结合流固耦合基本原理对由于开挖面泥水渗流所引起的隧道开挖位移场进行计算分析.研究结果表明:泥水介质向开挖面前方土体渗流时,将引起隧道地表附加沉降,且泥水压力大于主动土压力时,泥水压力越大,附加沉降量越大,但总沉降量越小;泥膜渗透系数越小、泥膜厚度越大附加沉降越小;适当增加施工进度有助于减少附加沉降.因此,在高渗透性地层条件下采用泥水盾构施工时,应确保泥水介质的质量,适当提高施工进度,尽量减少泥水渗透对开挖面稳定性及地表变形的小利影响.     

交叠隧道施工地表变形的进化智能预测

在分析交叠隧道盾构法施工地表变形规律的基础上 ,采用进化神经网络建立了地表变形智能预测模型 ,由此预测盾构推进中下一步地表变形以给变形控制提供依据 .通过对上海地铁明珠二期交叠区间隧道上下行线施工地表变形的预测 ,表明进化智能预测具有较高精度 ,预测和实施的相关性系数达 98%以上 ,从而论证了该方法的可行性和适用性 .     

隧道开挖对地表建筑物影响的随机介质分析方法

隧道开挖必然会使地表产生下沉和变形,从而对地表建筑物产生影响。应用随机介质理论,对桐油山连拱隧道开挖引起的地表移动与变形进行了分析,推导了简化计算的具体公式,根据中导洞开挖地表移动参数按比例法确定了整个连拱隧道的地表移动计算参数,据此分析预测了隧道开挖对地表建筑物的影响情况,计算结果对指导隧道的施工有一定的意义,也为其它同类结构的设计提供了参考。图9,表1,参9。     

地表变形受地铁施工的影响分析

在隧道修建的过程中,盾构施工是最重要的隧道施工形式之一,虽然其技术已经较为完善但是在隧道的修建过程中,土体的扰动是无法避免的,由于该现象会造成地层发生一定程度的变形、移位。文章主要针对地铁施工中土体扰动对于地表的影响进行了分析,针对其变化规律展开了探讨,对地表变形的研究状况进行了分析,进一步阐释盾构施工引发地表变形的原因以及规律。     

盾构法隧道施工地表变形的小样本智能预测

以盾构施工监测所得地表位移资料为学习样本,通过选择合适的人工智能神经网络结构及其相关参数建立预测模型,在小样本训练的情况下,预测下一步后续施工的地表变形位移.通过时间窗滚动多步预测,可以获得盾构工作面前、后方测点在近数日之内任意一天的地表变形位移,并自动绘制盾构推进中沿隧道纵轴方向的隆/沉历时曲线.以上海市地铁明珠二期南浦大桥站附近交叠隧道上行区间盾构推进施工期间的工程实例验证,表明按本文建议方法的预测结果与实际的施工监测值吻合良好.     

基于修正Peck公式的软土地层超大直径顶管施工地表沉降特性研究

依托深圳市超大直径钢顶管清污分流项目,研究了复杂软土地层地表沉降规律﹒首先,基于现场地表沉降50组实测数据对Peck公式进行修正,推导出拟合函数表达式,并给出了软土地层地表沉降Peck曲线上限和下限解;然后,采用有限元方法精细化模拟顶管施工动态过程,进行摩阻力、机头压力和土体弹性模量参数敏感性分析,总结出横、纵断面地表沉降失稳破坏区范围和影响参数临界值;最后,采用半解析-半数值法,确立了修正Peck公式各参数间的函数关系﹒结果表明：修正后的Peck公式可准确预测复杂软土地层地表沉降,其地层损失率取值范围为0.130%～0.238%;地表沉降与摩阻力呈正相关,与弹性模量呈负相关;顶管摩阻力和机头压力临界值应分别控制在15 kN和0.2 MN;横向地表沉降扰动区范围为2D～2.5D,纵向隆起区分布范围为1.25D～2D;沉降槽宽度i与覆跨比(H/D)呈指数函数关系,S_max/g～H/D关系可用修正Clough公式进行描述．     

隧道穿越方式对地表建筑物变形影响的数值分析

以某地铁隧道穿越地表建筑的工程项目为依托,通过隧道不同穿越角度和偏心比条件下的数值仿真计算,分析隧道穿越方式对地表建筑基础及结构变形形态的影响.计算结果表明:隧道以不同角度和偏心比条件穿越时,地表建筑基础的沉降过程和分布形态差异明显.随着穿越角度的减少,建筑基础沉降最大增幅达37.3％,基础最 大沉降位置偏移,沉降分布形态由对称分布逐渐向单侧倾斜,横向相邻柱基沉降差迅速增大,纵向相邻柱基沉降差变化较小;建筑物倾斜值增加明显,最大增幅约10倍.随着隧道偏心比的增大,即隧道逐渐偏离建筑中心,一侧基础沉降增大,最大增幅1.64倍,另一侧基础沉降减少,最大降幅1.24倍,基础最大沉降位置由建筑中心转向侧墙,沉降分布形态由对称分布向单侧倾斜,横向相邻柱基沉降差基本不变,纵向相邻柱基沉降差明显增大,最不利情况出现在偏心比为0.8时.偏心比的改变对建筑物横向倾斜影响较大,对建筑纵向倾斜影响较小.     

基于云模型的地铁隧道顶管法施工风险评价

采用顶管法进行地铁隧道施工,可以有效减轻施工对城市环境、交通及设施的影响,降低噪音.顶管法施工导致地层土体应力状态改变及土体损失,可能引起隧道断面坍塌和地表沉降,施工风险较高.为预判地铁隧道顶管法施工风险,将施工风险划分为4个等级,建立考虑工程地质和施工因素的风险评价指标体系,运用正向云发生器和指标参数标准化,构建了地铁车站通道顶管施工风险评价模型.将该模型应用于长沙市轨道交通5号线火炬村站地下通道工程.结果表明：该工程综合评价云图中,云滴1/2位于中风险区,1/4位于高风险区,说明在施工过程中有着较高的地表沉降风险.地表沉降风险预警结果与施工现场实际情况基本一致,验证了该风险评价模型的有效性.