隧道开挖引发土层变位的经验法分析

为了得到便于工程采用的由于隧道开挖引发深层土体竖向位移和水平位移的简化估算法,本文考虑围岩土性,采取Peck公式基于平面应变原理和岩土体的不可压缩性,经过简单推导得到隧道轴线上方任意土层深度位移的计算表达式.通过与已有工程案例、现有计算理论和有限元结果进行对比研究:表明文章所提出的简化估算法与现场实测数据和有限元模拟结果曲线吻合,验证了计算公式的适用性与可行性;提出了硬黏土地区参数的合理取值范围:φ∈[10°,20°],m∈[0.4,0.5],n∈[0.3,0.7],从而为类似土质的隧道工程提供简单快速的计算方法.     

复杂环境下桩锚土钉复合支护分析

目的针对郑州地区某基坑工程存在电力隧道和防空洞等复杂情况进行研究,提出采用桩锚土钉复合支护体系处理该类深基坑的方法,为类似工程提供参考.方法采用有限元软件建立同时存在电力隧道和防空洞的深基坑桩锚土钉复合支护有限元模型,模拟分析复杂环境条件下基坑工程施工过程中支护结构坡顶竖向和水平位移、深层土体水平位移以及周边建筑物的沉降以及桩身位移及内力,并与相应的监测结果进行对比分析.结果施工过程中实测基坑坡顶水平最大位移20.6 mm,沉降7.4 mm、土体深层水平位移8.4 mm,周边建筑物沉降2.1 mm,均满足规范要求.结论深基坑工程存在电力隧道和防空洞的复杂环境条件下,采用桩锚土钉复合支护体系能满足基坑的安全稳定要求和周边建筑物的保护要求.     

隧道开挖引起地下管线竖向位移的初参数法求解

现有解析法对隧道开挖导致临近地下管线产生位移的分析较少且考虑影响因素不全面.针对这一问题,在Winkler弹性地基梁理论基础上,建立管线竖向位移的计算模型,提出求解隧道开挖引起的临近地下管线竖向位移的初参数法.通过采用ABAQUS软件中的管土相互作用模块进行管线变形的有限元数值模拟,验证了计算方法的正确性.工程实例的计算结果和实测数据的对比表明文中计算方法的合理性.初参数法综合考虑管线和土体双重因素的影响,克服了已有方法的局限性,且计算结果符合实测管线位移小于自由场土体位移规律.     

小半径曲线盾构施工对周边土体位移的影响

为研究小半径曲线盾构施工对周边土体地表沉降和深层水平位移的影响,采用现场实测和有限元分析法对曲线盾构施工进行全过程模拟,分析了隧道曲率半径和千斤顶不平衡推力对隧道周边土体位移的影响.研究结果表明:曲线盾构施工会造成横向地表沉降最大值位置向曲线内侧偏移,地表沉降槽呈非对称性;在曲率半径250～500m内,地表沉降最大值及...     

基于三维数值模拟的高边坡开挖安全预测

通过对广乐高速K102路堑高边坡进行开挖实况数值模拟,利用ABAQUS三维数值模拟对高路堑边坡开挖施工过程中的边坡表面水平位移和深层水平位移的拟合,根据现场监测结果对边坡安全预测.研究表明:利用ABAQUS有限元程序能够有效模拟高路堑边坡的开挖加固过程,与现场监测结果相对应;三维数值模拟能够模拟非规则边坡的开挖,反映边坡的变形及内部塑性应变区,对现场边坡开挖加固具有指导意义;三维数值模拟所得的表面位移与深层位移结果与实测结果取得较好的拟合,计算结果合理可靠,根据位移变化突变点进行安全预测具有可行性.     

圆形盾构隧道开挖引起的黏土长期沉降理论解

基于Sagaseta源汇理论和Park位移边界条件,对排水条件下圆柱孔收缩问题的位移场进行半无限空间及隧道断面的椭圆变形模式修正,得到圆形盾构隧道开挖引起的土体长期沉降理论解.引用离心机试验以及位移控制模式(DCM)有限元模拟和工程实例对理论解进行对比验证.分析结果表明,对于地表长期沉降的预测,除了采用边界条件1(未修正)的理论解计算结果与试验结果偏差较大,其余三种边界条件计算结果与试验和有限元结果吻合较好,为保守建议采用边界条件2进行计算;理论解总体与实测较为一致.     

基坑开挖对既有地铁隧道及地表变形影响分析

基坑开挖会造成下部隧道周围土压力变化以及土体产生位移,使隧道结构稳定性受到影响,从而变形控制显得尤为重要。以合肥南站南广场基坑工程实测数据为例,采用PLAXIS 2D有限元软件对基坑下部隧道和地表变形的情况进行数值计算。研究表明:数值计算结果与实测值较为吻合,隧道发生竖向和水平位移,竖向位移比水平位移大,隧道的位移值随着开挖深度呈线性趋势;基坑开挖会引起隧道上方地表变形,地表沉降呈向下二次抛物线形式,坑底产生了塑性隆起。     

考虑剪切变形下隧道开挖引起邻近桩基水平向响应简化分析

隧道开挖引起邻近桩基的变形影响理论研究都将桩基简化成Euler-Bernoulli梁搁置在传统的Winkler地基模型和Pasternak地基模型上,忽视了桩基变形时桩基自身剪切变形的影响。基于两阶段分析法,采用Loganathan公式计算隧道开挖引起邻近土体自由位移场,再将桩基简化成可考虑剪切变形的Timoshenko梁放置在Kerr地基模型上,建立桩基水平方向受力平衡方程,结合桩基两端约束条件,获得邻近桩基的水平位移及其内力半解析解。随后考虑群桩间土体遮拦效应,进一步获得隧道开挖对邻近群桩的变形影响。通过与工程实测数据及有限元模型计算结果对比,验证了本文方法的合理性。研究结果表明：邻近群桩水平位移及其弯矩随着地层损失率增大而线性增大;隧道埋深增大会引起邻近群桩水平位移减小,桩基弯矩峰值在隧道埋深较大时明显减小;桩隧间距增大会引起邻近群桩水平位移及其内力减小,其减小速率逐渐变缓。     

地铁列车荷载计算方法对盾构隧道动力响应的影响

采用地铁列车移动轮载、激振力函数法和数定分析法计算得到上海地铁列车荷载时程,考虑管片-土体及管片间的接触特性和纵向螺栓的连接作用,建立道床-管片-土体系统的三维动力有限元模型,分析比较了3种计算方法所得隧道结构动力响应的差异.研究表明:3种方法所得道床和土体单元动应力以及道床点位移时程曲线基本一致;基于实测数据的数定分析法适用于地铁列车荷载引起的环境振动评价,移动轮载和激振力函数法均会导致加速度频谱分布产生误差.     

桩基础引起的既有地铁隧道纵向沉降计算

目的研究新建桩基础影响下既有地铁隧道纵向变形计算方法及规律.方法采用"二阶段"法研究思想,基于桩基础荷载传递法及MINDLIN解给出的隧道位置处的土体位移,将隧道简化为被动纵向弹性地基梁模型,将隧道位置处的土体位移作为荷载施加于隧道模型,且考虑隧道-土体的相互作用影响,验证了土体位移下隧道变形计算时地基反力模量计算方法.通过参数分析,研究桩长、桩径、桩-隧道间距、隧道覆盖层厚度、土体模量5个方面因素的影响.结果理论模型计算结果与有限元计算结果十分接近,桩-隧道间距和土体模量的影响大于桩长、桩径和隧道覆盖层厚度的影响.结论提出的理论模型计算方法是合理的,桩-隧道间距和土体模量是关键因素.     

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.     

盾构隧道开挖引起的邻近群桩竖向位移研究

采用两阶段方法简便地研究盾构隧道开挖引起的邻近群桩竖向位移。第1阶段,采用Loganathan公式计算盾构隧道开挖引起的桩基轴线处土体竖向位移。第2阶段,首先基于Winkler地基梁模型,将土体位移转化为荷载施加到桩基上;然后,结合叠加法,计算盾构隧道开挖引起的邻近单桩竖向位移;最后,考虑群桩间的土体遮拦效应,再结合叠加法求解出盾构隧道开挖引起的邻近群桩竖向位移。通过与有限元模拟结果进行对比,验证本文所提计算方法的准确性,并进一步分析各物理参量变化对群桩竖向位移的影响。研究结果表明:其余参数不变的情况下,隧道埋深和地层损失比增大均会增强盾构隧道开挖对邻近群桩的影响,导致邻近群桩的竖向位移增大;桩基直径增大导致其抵抗盾构隧道开挖影响的能力增加,进而引起邻近群桩的竖向位移略微减小;土体弹性模量增加导致邻近群桩顶端所受的向下荷载与底端所受的向上荷载均增加,进而引起邻近群桩的顶端竖向位移(最大位移)增大,底端竖向位移减小;桩基与隧道距离增加可减弱盾构隧道开挖对邻近桩基的影响,减小桩基竖向位移;群桩间距增大可引起桩基间的土体遮拦效应减弱,导致桩基的相对竖向位移增大。     

盾构开挖引起邻近桩基水平位移的简化计算方法

基于盾构开挖侧穿邻近桩基引起桩-土相互作用的实际工况,提出了一种可预测桩基水平变形的简化计算方法. 采用两阶段法获得盾构开挖引起邻近桩基水平位移简化计算方法,第一阶段采用Loganathan公式计算盾构开挖引起邻近桩基轴线处土体自由水平位移场;第二阶段把桩基简化成 Euler-Bernoulli 梁放置在 Vlasov 地基模型上,建立桩基水平位移控制方程,结合桩基两端约束情况,采用差分法获得邻近桩基的水平位移矩阵解. 随后考虑群桩之间的土体遮拦效应,进一步获得邻近群桩的水平变形差分解 . 通过与两个既有工程案例实测以及既有地基模型计算结果对比,验证了本文方法的优越性. 群桩参数分析表明：地层损失率及隧道埋深的增大均会引起邻近群桩水平位移的增大,但桩身产生最大位移处会随着隧道埋深增加而增大;桩隧之间间距的增大会引起邻近群桩水平位移的减小,但其减小速率逐渐变缓.     

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。     

紧邻基坑同步施工下坑间隧道的变形特性

摘要：
采用非线性平面有限元方法研究紧邻基坑同步施工下坑间土体与隧道的变形特性.将该方法运用到上海某基坑工程中的隧道位移预测,实测数据与有限元结果比较吻合,验证了其可行性.通过参数分析,讨论了基坑之间的距离、开挖宽度对坑间土体竖向位移的影响,并由此推算出了使得坑间地表土体平均竖向位移接近零的最优基坑间距与开挖宽度的关系.同时讨论了盾构隧道、明挖暗埋隧道与基坑的距离对于隧道竖向位移、支护结构侧移的影响.研究表明,开挖完成后,坑间盾构隧道的沉降比周围土体的沉降略小,而有围护结构的明挖暗埋隧道则表现为上抬,距离基坑越远,上抬量越小.
     

基坑开挖引起的下卧隧道隆起变形及计算深度研究

目的基于弹性理论,采用二阶段法,研究基坑开挖对下卧隧道竖向隆起的影响.方法首先基于Boussinesq解与土体e-lgp模型、Mindlin解与土体e-lgp模型,采用分层总和法计算出隧道轴线处由于基坑土体开挖引起的土体位移,然后将土体位移作为被动荷载,作用于被动状态的弹性地基梁模型得到隧道竖向位移,结合4个实例确定合理的计算深度.结果基坑开挖引起的坑底土体隆起位移可以用高斯曲线来拟合;基于Boussinesq解的基坑隆起位移,计算深度宜取隧道轴线以下,基坑开挖深度的0.89倍;基于Mindlin解的基坑隆起位移,计算深度宜取隧道轴线以下,基坑开挖深度的0.72倍.结论基于弹性理论,采用二阶段法计算基坑开挖引起的下卧隧道隆起变形是合理的,基于Mindlin解的计算结果更符合隧道隆起的规律.     

隧道开挖引起上覆既有隧道受力变形解析解

为了精确且快捷地评估隧道开挖对上覆既有隧道的影响,首先基于Loganathan公式获得隧道开挖引起周围土体竖向自由位移解,然后将上覆既有隧道视为搁置在Vlasov地基模型的欧拉梁,综合考虑隧道两侧土体对既有隧道受力变形的影响,最后采用积分法获得既有隧道纵向变形解析解。案例分析结果表明：该方法计算结果与实测数据接近;与该方法的退化解析对比,该方法更贴近实测数据。进一步参数研究表明：增大地层损失率会引起既有隧道纵向位移和内力呈现线性增加的趋势;既有隧道抗弯刚度的增强会导致其纵向位移的减小,且会造成其内力增强;新旧隧道竖向距离和土体模量的增大会有效地减小既有隧道纵向位移和内力。     

新建隧道对上覆既有隧道受力变形解析

为了理解既有隧道在盾构下穿影响下的受力变形规律,提出一种既有隧道与土体相互作用解析方法。采用Loganathan解获得盾构下穿引起周围土体自由位移场;随后,将既有隧道假定成放置在Vlazov地基上的欧拉梁,考虑既有隧道两侧侧向土体作用,基于既有隧道边界条件及Taylor级数展开获得隧道变形响应解析解。通过与上海工程和离心机实测数据比较：该方法与实测数据较为接近,证明该方法的可靠性;与该方法退化解析解比较,该方法计算结果更符合实测数据,随后对相关参数进行分析。参数研究表明：随着新旧隧道竖向间距的增大,既有隧道受到盾构开挖的影响逐渐减小;增大地层损失率会引起既有隧道位移及弯矩线性增大;提高既有隧道抗弯刚度能够明显减小盾构开挖对既有隧道受力变形响应。     

基于HSS模型与分布式光纤监测的内支撑深基坑变形特性分析

深基坑监测可为基坑设计、施工安全提供重要的技术支持。为研究大连东港商务区内支撑深基坑开挖变形特性,结合分布式光纤监测与常规监测两种手段对基坑围护结构进行开挖同步监测,主要监测对象为：支护桩深层水平位移、内支撑轴力和基坑周边地表沉降。采用基于小应变硬化土体本构模型（HSS）的有限元软件Plaxis进行数值模拟分析,并结合有限元模拟结果与两种深基坑实测数据进行对比分析。研究表明考虑了土体小应变特性的HSS模型的有限元分析结果与实测数据都具有较高的吻合度,证明了模型的合理性。并验证了分布式光纤监测方案较常规监测手段在数据连续性和准确度方面也具有明显的优越性。本文的研究成果可为深基坑支护结构的变形监测和预警提供参考。     

现代气压沉箱施工过程的三维有限元分析

从开挖卸荷、刃脚挤土、沉箱-土体侧摩擦作用三方面对气压沉箱施工引起的土体扰动进行分析,并结合工程实例,对气压沉箱施工全过程进行三维有限元数值模拟.通过与现场监测数据的比较,验证了三维计算模型及数值模拟方法的合理性和有效性.结果表明:沉箱侧壁边缘处地表沉降最大;随着沉箱下沉,地表沉降逐渐增大,沉降影响范围随之扩大;沉箱周边土体的水平位移较小,浅层土体偏向沉箱移动,深层土体偏离沉箱移动;考虑刃脚挤压扰动可以有效减小沉箱边缘处最大地表沉降.