土岩复合地层深基坑变形时空效应分析

地铁车站深基坑施工难度大,自身变形风险高,受扰动的周边地表沉降风险和建筑物破坏风险突出,而基坑变形的时空效应又是识别和控制上述风险的基础信息数据。为此,以某市地铁车站深基坑工程施工为例,研究土岩复合地层深基坑变形时空效应的特征与规律,为控制基坑自身风险和周边环境风险提供依据。首先,分析该基坑的地质条件及其土岩复合地层条件下的基坑变形模式;然后,利用Midas GTS NX有限元模拟软件,对该基坑土方开挖进行模拟,利用模拟位移云图描绘该基坑变形的动态演变过程和时空效应特殊性;利用现场监测数据分析和验证数值模拟结果,进一步总结和分析土岩复合地层深基坑变形时空效应的特殊性。     

土岩复合地层中深基坑开挖对邻近管线变形影响分析

为探究土岩复合地层中深基坑开挖对邻近管线变形的影响规律,开展了土岩复合地层中深基坑开挖的现场监测和数值模拟研究.以南京地铁一号线北延工程二桥公园站车站基坑为工程依托,基于现场实测数据进行了管线沉降变形分析,并使用PLAXIS 3D有限元分析软件进行数值模拟,揭示了管线与基坑间距、管线埋深等因素对管线变形的影响规律,并定...     

土岩组合地层地铁深基坑土压力实测研究

为了研究土岩组合地层基坑开挖性状和受力性能与其他地质条件的差异,采用现场实测和Rankine理论分析的方法对金华地区土岩组合地质条件下万达广场地铁深基坑的土压力、深层土体位移等进行分析。研究结果表明:当开挖在见岩面以上土层时,主动土压力分布模式为三角形,基坑开挖面以下的影响深度约为0.93～1.1倍的开挖深度(H);当开挖到见岩面以下岩石层时,主动土压力由三角形分布演变为R形分布,基坑开挖面以下的影响深度约为0.58～0.67H;在见岩面以上,围护结构上主动土压力的实测值与理论值的比值约为0.81;在见岩面以下,实测值与理论值相差较大,两者比值约为0.48。研究结果可为土岩组合地质条件下类似工程的设计、施工和监测等提供参考。     

土岩组合深基坑围护结构受力与变形特性分析——以青岛海天中心深基坑为例

为了研究土岩组合二元地层超基坑受力、变形和邻近建筑沉降随基坑开挖的演化规律,依托于青岛海天中心城市综合体桩锚支护结构体系超深基坑工程,对预应力锚索轴力、基坑水平和竖向位移以及周边建筑物沉降进行了实时监测。结果表明,基坑开挖期间内,预应力锚索轴力随时间的变化规律主要分快速下降、稳定变化和基本稳定3个阶段,锚索轴力平均损失率约为15.08%;基坑最大水平位移为12.30 mm,最大竖向位移为11.01 mm,基坑临近建筑物最大沉降量为1.2 mm,远小于设计和现行《建筑基坑工程监测技术标准》的容许变形值,说明桩锚支护结构体系可以有效控制基坑变形,确保毗邻建筑物安全;同时表明该基坑的支护设计方案有较大的优化空间,从而节约工程成本。研究成果对相似地质条件的超深基坑围护结构设计具有重要参考价值。     

土岩复合地层深基坑变形及对建筑物影响研究

结合某基坑项目,根据其工程分布特点在考虑基岩面起伏情况后制定了相应的监测方案,对基坑以及周边建筑物进行了监测,取得较多的实测数据。选取相关断面数据,对建筑物的沉降、围护桩的位移情况进行了分析,从而得出土岩复合地层下基坑开挖与周围建筑物的关系。     

红土地层中CRD法开挖隧道沉降变形及结构内力分析

采用交叉中隔墙(CRD)法,开挖红土地层中双线铁路隧道.通过现场量测和ANSYS有限元模拟相结合的方法,研究开挖过程中隧道的拱顶沉降、弯矩和支护轴力的变化规律.研究结果表明:CRD1开挖产生的拱顶沉降约占整体沉降为36%,拱顶下沉曲线通常为最后趋于收敛的非线性上升曲线;CRD1开挖产生的轴力约占最终轴力的42%～49%,整个开挖过程中结构的轴力基本呈非线性增大趋势.     

深部复合地层TBM隧道支护结构 作用的透明岩体试验研究

针对深部复合地层TBM隧道模型试验研究中出现的掘进和开挖、围岩的变形和破裂、支护结构作用机理等关键问题,基于透明岩体试验的新方法,研制出满足试验需求的"复合地层",并自主研发了掘进机模拟装置和TBM管片制作装置.在此基础上,运用数字照相量测技术,对比分析有、无支护下围岩内部的变形破裂情况,揭示了有、无支护下隧道围岩的变形破裂机制,并结合围岩变形破裂的特点,反推支护结构的作用.结果表明:1)在轴向加载、四周约束的前提下,深部复合地层TBM隧道围岩变形破裂机制为剪切滑移型(无支护)和扩容膨胀型+层状变形型(有支护).2)支护结构能遏制隧道周围变形的发展,大大减小围岩内部变形量,降低围岩的破碎程度,使围岩承载力提高2倍左右,并使围岩的应力状态由局部受拉剪变为整体竖向受压,减缓了应力集中程度,使得浅部围岩形成具有一定承载能力的承载区,并有效地抑制了底鼓,从而保护了隧道的稳定和安全.3)TBM隧道中两边墙拐角处会出现应力集中现象,在实际工程中可采用豆砾石回填灌浆、局部区域注浆加固等措施,以提高该薄弱环节的稳定性.     

复合地层隧道稳定机理及量化评价研究进展

隧道工程向深部推进,遇到两种或两种以上力学响应具有显著差异的岩土层组合形成的复合地层。工程实践发现,缺乏复合地层隧道的科学设计和施工方法。因此,针对复合地层隧道开展系统研究以提出科学的设计方法是确保此类隧道施工和运营安全的必要前提。对复合地层隧道渐进破坏机理、复合地层隧道围岩分级方法、复合地层隧道稳定性评价和复合地层参数空间变异性的研究现状、存在问题和发展趋势进行了归纳和总结,并提出复合地层隧道设计方法的研究基础是隧道的渐进破坏机理。     

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。     

土石混填体变形力学特性大型三轴试验研究

为了进一步研究土石混填体的变形力学特性,全面考虑含水量、含石量、岩性及土性等因素的影响作用,采用YS30-3型应力路径三轴剪切试验机,基于正交试验方法进行了一系列土石混填体大型三轴压缩研究.试验结果表明,在三轴受力条件下,土石混填体在低围压下的应变软化特征不明显,试样的粘聚力普遍较低而内摩擦角则比较高,且内摩擦角更容易受其他因素的影响而发生显著变化.含石量对土石混填体的抗剪强度影响程度最大,随试样中的含石量从25%增加到70%,其内摩擦角从34.54°近似线性增长至46.39°.含石量和围压分别是影响土石混填体体变特性最主要的内因和外因,即在含水率、岩性、土性相同的情况下,含石量越低试样高压剪缩性越明显,含石量越高其低压剪胀性越明显.     

连拱内支撑支护结构工程应用实例

将水泥土连拱结构与内支撑复合构成基坑支护体系.通过水泥土桩的拱状排列形成较大空间刚度,在水平土压力作用下可将一部分土压力直接传至深部土层,减小作用于支护结构上的土压力;另一方面,拱壁材料基本上以受压为主,可充分发挥水泥土的强度特性.且支护体系不占用坑外地下空间,施工过程无需较大坑内空间.具有止水支护双重功效,为条形深基坑工程提供了一种支护新方法.     

顺槽螺纹钢锚杆、网、梁支护试验研究

介绍了在贺西煤矿3306工作面尾巷进行螺纹钢锚杆、网、梁支护试验的情况。采用这种支护形式既保证了巷道的稳定,又取得了较好的技术经济效果。     

上硬下软地层盾构隧道开挖面极限支护力分析

极限支护力是保证盾构隧道开挖面稳定性的关键参数.但目前鲜有学者研究上硬下软地层中盾构隧道开挖面极限支护力的现状.本文基于极限平衡法和筒仓理论,假设破坏面为折线,建立了适用于该地层的盾构隧道开挖面极限支护力计算模型,并得到其计算公式;进而对该地层模型进行数值模拟.结果表明,与不考虑地层分层的传统方法相比较,本文方法与数值计算结果更为吻合,证明了当开挖面横跨上硬下软地层时考虑分层的必要性.在此基础上,对埋深、上下土层厚度及土体强度指标等参数对极限支护力的影响进行了分析.结果表明:当上下地层土质不同时,考虑分层与否所得的极限支护力差异较大.因此,上硬下软地层不能等同于均质土层,在工程实践中需予以考虑.     

泥质粉砂岩地层浅埋联拱隧道锚杆支护效果研究

锚杆在软弱围岩等特殊地层中的作用效果一直是近几年的研究热点。为了明确泥质粉砂岩地层中系统锚杆的作用效果,本文通过现场监测的方法研究了泥质粉砂岩地层联拱隧道取消锚杆试验段与布设锚杆试验段拱顶沉降、水平收敛、围岩压力以及钢拱架内力等监测项目的变化规律和异同。结果表明：取消锚杆试验段拱顶沉降、水平收敛与布设锚杆试验段差别不大;取消锚杆试验段围岩压力略大,但分布较为均匀,试验段围岩压力均小于理论计算值;联拱隧道先开挖洞拱架内力大于后开挖洞,布设锚杆试验段由于锚杆约束拱架的作用导致拱架受力较小;隧道大部分位置锚杆受压,轴力范围为-4.45kN~4.23kN,最大拉力占杆体极限拉力值的2.35%,锚杆抗拉效用无法得到充分发挥。     

树脂锚杆支护在井巷施工中的应用

阐述了梨园河矿井巷布置的特点,简要分析了支护承载性能,论述了采用树脂锚杆的必要性,介绍了树脂锚杆的构成、安装、锚固原理及受力情况。     

土层摩阻力对圆形隧道的结构内力分析研究

将圆形隧道衬砌结构视为土体中的自由变形的弹性均质圆环,在考虑影响摩阻力主要因素的条件下,采用结构力学中的弹性中心法,推导在摩阻力作用下圆形隧道任意截面中的内力解析解.通过算例验算的结果表明,摩阻力对衬砌内力总体有减小的趋势,且顶部和侧壁减小的程度较大.因而在圆形隧道的设计中,计算衬砌内力时应考虑地层对衬砌的摩阻力影响,以便更加全面地配置衬砌材料.     

盾构隧道施工因素对砌体结构房屋的影响

为了分析盾构隧道下穿砌体结构房屋施工因素的影响程度,采用正交试验设计方法,运用Midas-GTS有限元软件,建立了包括地层、盾构隧道和砌体结构在内的三维整体有限元模型,对不同影响因素条件下的盾构隧道下穿砌体结构房屋施工过程进行了数值模拟.以砌体结构房屋墙体所受到的最大拉应力增量作为评价指标,分析了盾构隧道下穿砌体结构房屋过程中掌子面支护压力、刀盘扰动范围和注浆层弹性模量对上部砌体结构房屋的影响研究结果表明:在盾构隧道下穿砌体结构房屋施工过程中,刀盘扰动范围对砌体结构房屋的影响最大,注浆层弹性模量影响次之,掌子面支护压力影响最小;如果不考虑地层扰动的影响,可能会低估施工对地表砌体结构房屋的影响程度,给建筑物的正常使用带来风险.     

富水隧道衬砌结构受力特性与合理参数分析

随着控制排放的隧道防排水技术的广泛应用,抗水压衬砌结构的设计问题愈发突出。以峨汉高速豹狸岗隧道工程为依托,基于对现场实测数据的分析,结合数值模拟,研究了富水隧道二次衬砌结构的受力特性,拟合出衬砌结构及仰拱的水压力计算公式,确定了高水压下二次衬砌结构的合理设计参数。研究结果表明：试验断面水压力呈典型的“灯泡型”分布;基于实测数据拟合,获得二衬水压折减系数为0.31,仰拱水压折减系数为0.86;考虑围岩荷载和水荷载共同作用时,二衬结构墙脚部位承受最大的轴力和弯矩,为结构最不利位置;当水头高度≥50 m时,墙脚部位的安全系数小于2.0,说明原设计结构不能承受50 m及以上水头高度的水压。     

考虑横向约束作用的锚杆锚固参数优化

为了探究锚杆不同锚固参数对顺层岩质边坡稳定性的影响,基于综合考虑锚杆轴向作用力和横向作用力的锚杆数值模型,嵌入离散元软件UDEC(universal distinct element code)中的局部加固单元LOCAL REINFORCE单元,针对某顺层岩质边坡,分析了锚杆长度、锚固角、锚杆间距和布设方式对边坡稳定性的影响,并基于正交试验提出了锚固优化方案.结果 表明:锚杆存在有效长度,在有效长度内,锚杆长度和边坡安全系数存在线性关系;锚杆存在最优锚固角,且锚杆长度越大,最优锚固角越小;锚杆间距越大,边坡安全系数越小,且安全系数下降速率随间距的增大逐步减小;以边坡安全系数和锚杆用量为评价指标,通过正交试验对等长支护锚固参数进行了优化设计,得出了较佳的两个锚固试验方案;各锚固参数对边坡稳定性影响由大到小分别为:锚杆间距、锚杆长度、锚固角;锚杆布设方式对边坡稳定性的提升由大到小分别为:由长到短型、等长布置型、由短到长型.在考虑锚杆布设方式时,应使锚杆穿越的岩层与边坡位移情况相匹配.