蠕变作用下埋深对结构受荷特征影响分析——以广佛环线东环隧道工程为例

为研究在围岩蠕变作用下不同埋深软岩盾构隧道管片结构的受荷特性,以广佛环线东环隧道工程为背景,利用FLAC~(3D)(fast lagrangian analysis of continua in 3 dimensions)有限差分软件建立了数值分析模型,采用改进的黏弹塑性蠕变本构(burgers-creep viscoplastic model, CVISC),分析了埋深对管片的位移、内力及与围岩的接触压力影响。结果表明:隧道初期开挖之后,顶部围岩沉降,底部发生隆起,考虑围岩蠕变效应后,管片衬砌发生整体沉降,隧道埋深越大,管片体整体沉降越发显著;随隧道埋深的增大,弯矩、轴力与接触压力均逐渐增大。围岩未考虑加速蠕变下,蠕变过程中管片衬砌的内力和接触压力的变化规律基本相同,有衰减蠕变和稳定蠕变两个阶段。     

埋深对隧道结构地震动力响应的影响分析

不同的埋深条件下,隧道结构的地震响应差别很大,但其影响规律和特点目前尚停留在震害调查和经验认识的阶段,尚缺乏系统的分析和研究.采用FLAC3D软件,以勒不果喇吉隧道为例,运用数值分析方法对不同埋深条件下的隧道结构地震响应进行数值计算和分析,总结出其基本影响规律和特点,并提出了临界埋深的概念.     

埋深与围岩质量对隧洞围岩稳定性的影响探究

采用有限元方法,初步研究了隧洞在埋深为33,233,433 m时,在Ⅰ～Ⅴ级围岩的受力、塑性变形和位移变化.研究发现,在同一埋深下,随着围岩破碎程度的增加,围岩的受拉区和塑性变形区逐渐从拱顶、底向边墙转移,并可能在边墙处发生拉应力突增现象,突增幅度随埋深的增加而增大.隧洞的拱顶、边墙和拱底都会产生较大位移;随着埋深的增加和岩体的破碎,拱顶和拱肩的位移会超过其他部位.计算结果和已有的模型试验结果相比较,论证了研究方法和结论的合理性.     

地铁隧道施工对地层变形的影响——浅埋暗挖法对地层变形的影响

进入21世纪，我国地铁建设步入了快速发展的阶段，各大城市地铁建设项目竞相开工。正确选择有效的地铁施工方法是地铁建设快速、安全、有效的有力保障。施工技术的不断发展提高，已初步形成专门的学科体系，极大地推动了地铁建设事业的快速发展。本文主要引用深圳地铁的案例进行分析浅埋暗挖法对地层变形的影响。     

山岭隧道超浅埋段开挖围岩变形分析

随着我国公路、铁路建设的大力发展,山岭隧道洞口段、冲沟段、沟谷等地段的超浅埋问题严重威胁着隧道施工及运营期的安全。本文以某超浅埋山岭隧道为分析对象,采用了数值模拟和现场监测的手段,对超浅埋隧道在开挖条件下围岩的变形进行分析。分析结果表明：当隧道埋深小于2倍隧道直径时,埋深越浅隧道开挖后拱顶下沉位移量越大;超浅埋隧道开挖后围岩的变形可分为三个阶段,即变形急增阶段、变形缓慢阶段和变形平稳阶段;其中,第一阶段围岩产生的变形最大,是隧道开挖过程中重点关注的一个阶段。最后,通过对比分析发现,实际监测数据与模拟结果变化趋势基本吻合,模拟结果的累积变形值略大于实际监测结果,这是因为监测工序晚于开挖工序。因此,掌握超浅埋隧道在开挖过程中的围岩变形规律,并制定科学合理的开挖支护措施对隧道的安全十分重要。本文的研究是基于工程实例开展的,其研究成果对同类工程具有指导意义。     

不同埋深下暗挖隧道施工的地层响应

采用实测统计和数值模拟方法,对北京地铁区间暗挖隧道开挖后不同埋深下的地层应力、塑性区分布及地层变形3个方面进行分析研究.结果表明:1)隧道开挖后洞周切向应力升高区随埋深增大而向围岩深部转移,埋深达到20 m后,应力升高区的转移减缓;2)随埋深的增大,洞周塑性区与地表塑性区由完全贯通变为逐渐分离,地表塑性区的范围逐渐减小,但洞周塑性区的范围变化不大,而塑性区以外的弹性区范围增大;3)埋深达到12 m时,地中沉降曲线出现拐点,拐点与洞顶的距离随埋深的增大而增大,埋深达到20 m后,曲线拐点基本稳定在洞顶上方10 m处;4)计算结果与实测统计规律基本一致,最大地表沉降值随着埋深的增大而减小,但减小的幅度随着埋深的增大而逐渐减小.     

浅埋偏压小净距隧道围岩变形影响因素数值模拟研究

通过有限元数值模拟软件模拟了浅埋偏压小净距隧道在不同间距和不同埋深条件下的开挖,研究了隧道间距和埋深对隧道围岩变形的影响。结果表明:隧道的最大变形出现在拱顶,但并不在拱顶的正中间,而是中间偏右侧;右侧隧道的拱顶、拱底和侧墙等部位的位移均比左侧隧道的大;随着隧道间距的增大,地表沉降值不断减小,而拱顶下沉累计沉降量先减小后增大;随着隧道埋深的增大,拱顶沉降量增大,地表沉降累计值减小。     

基于有限元分析的TBM隧道管片计算模型

为研究以拼装管片作为长期受载体的全包防水隧道的设计计算方法,总结了现有的盾构管片计算模型,讨论对比了几种常用计算模型.分析了不同混凝土管片接头模型适应的地层条件,并通过建立二维和三维数值模型,对比分析了不同计算模型中混凝土盾构管片的内力水平.结果表明:①对于非均质地层中的盾构管片,弹性铰梁单位模型可以模拟管片接头的实际...     

埋深对岩溶隧道地震动力响应影响分析

基于工程波动理论,应用ABAQUS数值模拟和理论解析方法,研究了溶洞中心与隧道中心处于同一水平时,埋深对岩溶隧道地震动力响应影响规律,并对比分析地震作用下有无溶洞时隧道的反应差异性.分析结果表明:岩溶隧道和非岩溶隧道发生较大位移的部位均为拱肩和拱脚;溶洞对隧道地震动有缓冲作用;岩溶隧道埋深越浅,地震动力响应位移越大;在地震作用下,隧道二次衬砌第一主应力较集中的部位是拱脚.埋深15 m时第一主应力最大,埋深100 m时第一主应力最小;埋深100 m时,岩溶隧道比非岩溶隧道的第一主应力小,说明溶洞对隧道岩体有一定的应力释放作用.     

盾构施工开挖面稳定分析研究

以西安地铁盾构施工为背景,研究了盾构施工时开挖面的稳定性,借鉴粘性土坡稳定分析方法中的费连纽斯条分法的基本原理,推导出了三维情况下无限条分法计算开挖面稳定性的解析公式,并通过算例,引用生物遗传进化法的思想,搜索出了最危险滑裂面,确定了保证开挖面稳定的盾构施工最小支护力.     

边坡应力重塑作用的模拟分析

在开挖边坡上施加重塑应力,能够改善边坡土体受力状况,增强边坡的稳定性.文章通过具体算例的模拟,分析边坡开挖和重塑过程中土体应力的变化规律,并采用有限元强度折减法计算重塑后边坡的安全系数,从而对应力重塑的效果作出定量评价;同时,通过变换重塑力的大小和方向,寻找出特定边坡应力重塑的最佳加载方式,为工程实践提供指导.     

TBM在万家寨隧洞施工中的应用

介绍了全断面岩石掘进机的工作原理及在我国万家寨引黄工程中的应用情况 ,该机械在施工中创造了日成洞 6 5.6 0m/d和月成洞 10 83.90m/月的较好成绩     

TBM隧洞施工全过程仿真优化

针对TBM隧洞施工速度快、工序繁多、连续性强的特点,提出应用循环网络技术进行计算机施工过程模拟,实现资源优化和快速指导施工。以大伙房输水工程为例,通过对Robbins掘进机的基本参数分析,建立了长距离TBM隧洞施工循环网络模型,经对洞内运料子系统相关参数的仿真计算,分析出采用两辆运料机车,3600m岔口间距的方案较初设方案缩短工期1.2月,提高施工效率10.9％,节约费用149.71万元。表明该模型具有很好的适用性,可起到快速指导施工、提高工效的作用。     

不同坡度TBM隧道施工对开挖面稳定性的影响

近些年来TBM隧道施工被广泛应用于地铁隧道的建设中,由于线路规划需要和地形条件的限制,在一些特殊地段可采用纵坡隧道.TBM在迎坡掘进时,因为坡度的存在刀盘会与开挖面发生分离现象,导致开挖面前方岩土体在侧向土压力的作用下朝向刀盘移动,对开挖面稳定性造成不利影响.因此,以重庆轨道交通九号线刘家台站—鲤鱼池站迎坡段区间为依托,对大纵坡TBM隧道施工时引起的开挖面稳定性问题进行分析.采用数值模拟计算方法并结合现场实际工程项目,以隧道坡度作为变量设定多个模拟工况,分析了不同坡度值条件下开挖面处岩土体的应力变化规律及岩土体的横向、纵向、竖向变形规律,研究成果可为纵坡段TBM隧道施工时解决开挖面稳定性问题提供借鉴.     

不同地应力条件下巷道开挖的弹塑性分析

针对不同地应力条件下地下巷道工程开挖过程中围岩的弹塑性应力问题,利用有限元方法进行数值仿真研究.对于弹塑性地下岩体,研究初始应力场分别为只考虑重力应力场或考虑重力与构造应力场两种情况下,巷道开挖后其表面应力的变化规律.数值结果表明,对埋深较大的巷道,构造应力场是引起巷道顶底板变形的主要因素.此外研究侧压力系数对巷道围岩塑性区域的影响,发现侧压力系数小于1,塑性区主要出现在巷道两帮,且系数越小围岩塑性区范围越大.     

地铁盾构隧道回填层的应力传导性能

盾构法施工隧道中,管片衬砌与围岩间的空隙采用回填层来填充,以达到稳定衬砌、传递压力和防渗等多重效果。基于均匀化理论和摄动技术,推导了水泥浆液和豆砾石两种材料混合而成的回填层的等效弹性模量解析表达式,进而应用弹性力学原理推导了衬砌和回填层的应力应变公式。算例分析结果表明：该方法求得的回填层的等效弹性模量小于根据体积比例计算的数值;提高回填层中水泥浆的弹性模量和体积分数,可以提高回填层的等效弹性模量,使回填层承担较多的应力,从而减小管片内的应力和应变;考虑回填层与否,衬砌的应力和应变值会有较大差异,说明回填层有利于衬砌的稳定性。该研究为TBM盾构施工隧道的衬砌设计提供了理论依据。     

TBM与常规法隧道施工方案选择系统

为了使长大隧道施工方案合理,提出并建立了隧道施工方案选择系统.该系统运用模糊层次分析法,建立了目标、准则、指标、方案的四层的层次结构模型.以与隧道施工相关的各项因素为评判指标,采用专家法对各指标评判,构造出模糊判断矩阵,在此基础上得到各指标归一化权重.采用该法对某工程实例的施工方案进行比较选择,结果表明该系统具有较好的优选性.     

开挖边坡中应力重塑方法的有限元模拟

文章根据应力重塑的方法对开挖边坡进行处理,在坡面上施加荷载,使得边坡土体恢复到未开挖的稳定应力状态;并且利用大型有限元软件ANSYS来进行等效应力分析。对原状土体、开挖后的土体以及进行应力重塑后的土体内部的应力进行比较,得出开挖过程的应力损失并进行相应大小的应力补偿以达到应力重塑的目的,使边坡中的土体相当于在自重应力作用下进行工作。     

复合地层TBM隧道变形演化规律研究

以重庆轨道环线TBM(硬岩隧道掘进机)区间隧道为背景,利用有限差分数值分析与现场监控量测相结合的方法,对复合地层TBM隧道施工影响下地层变形进行了研究。对上软下硬复合地层、倾斜复合地层及均质地层3种工况下的数值计算结果表明:复合地层条件下隧道顶部及底部位移较大,而隧道周边收敛位移较小;隧道开挖时掌子面前方1倍直径处开始发生明显位移,并于掌子面后方3~5倍直径处趋于稳定,整个隧道纵向沉降曲线呈明显的"S"型。现场监测结果显示,受复合地层差异的影响,地表沉降呈偏态单凹槽状的数值计算结果与现场监控量测数据反映的规律基本相同。