大直径泥水盾构下穿地铁挡墙路基沉降控制

为研究泥水盾构双洞先后下穿施工影响下既有挡墙式路基的沉降控制措施,依托京沈客专望京双洞盾构隧道施工下穿北京机场线路基工程,通过分析现场监测数据及盾构施工参数,在阐明了路基的沉降规律基础上,总结了控制沉降的盾构施工参数调控和注浆加固、沉降补偿的经验.研究结果表明:掘进各参数间、泥浆各参数间的关联密切;合理且较高的顶推力和泥水压力、较高比重和黏度的浆液可确保在地层扰动小的情况下盾构快速通过穿越段;理论注浆量2.5倍的同步注浆量和大于泥水仓压力0.15～0.2 MPa的注浆压力可确保盾尾建筑空隙充填密实;地表预注浆充分改良加固了地层、适度抬升了路基,注浆压力1.2 MPa的地表跟踪注浆及时有效地抑制、补偿了路基沉降,注浆压力1.2 MPa和速度100 L/min的隧洞内加强注浆减小了路基工后沉降.     

盾构长距离下穿铁路股道引起的地表沉降分析

以天津津滨轻轨天津站至七经路站的盾构施工区间工程为对象,对多条铁路轨道下,盾构长距离推进过程中引起的地表变形进行了三维有限元数值模拟,根据模拟结果分析了盾构施工导致沿盾构方向和垂直于盾构方向的地表沉降量,总结了盾构施工各阶段发生的地表沉降变化规律;研究了盾构掘进对地表的扰动范围;模拟和分析了不同工况下盾构施工引起的地表沉降差异.结果表明,数值计算的地表最大沉降量在18~20 mm,与其监测值较吻合,注浆量对地表沉降的影响比注浆压力和土舱压力显著.
     

隧道开挖中注浆效果的FLAC~(3D)研究

应用FLAC3D,通过改变受注围岩体的力学性质,研究注浆后隧道及围岩体开挖时的应力分布规律以及地表沉降情况.模拟结果与工程实际对比分析表明,注浆后加固体对于开挖隧道具有棚护作用,加固体两侧为应力集中区;按270°布置注浆孔,开挖引起沉降值最小,为22.3mm,实际工程监测值为27.1mm,应用FLAC3D进行注浆效果事前分析是可行的;计算值与实际值存在偏差与注浆施工的理想化有关,注浆时,应该逐渐增加注浆压力,并根据注浆终压和注浆量共同判断是否结束注浆,从而保证注浆质量.     

单桩沉桩引起的初始超孔隙水压力及其消散的计算

基于ADINA有限元程序和三维Biot固结有限元理论,定义桩周土为多孔介质材料,以圆柱形空腔体扩张理论为模型,模拟了一实体工程单桩沉桩过程.考虑实体工程的双面排水条件,计算得到了沉桩完成后桩周初始超孔隙水压力沿桩深度及径向的分布规律,同时计算了桩周土体90 d内孔隙水压力的消散状况.在此基础上,对桩周土因超孔隙水压的消散引起的再固结沉降进行了计算分析,得出的结果与实测结果进行了比较.研究结果表明,考虑弹塑性本构关系和三维渗流固结的有限元模型能较好地模拟沉桩引起的超孔隙水压及其消散过程.     

地层孔隙压力对井壁附近应力分布的影响

利用莫尔－库仑准则分析了地层孔隙压力对井壁附近应力分布的影响，模拟了井眼周围介质发生形变后地层孔隙压力的变化模式，计算了地层孔隙介质在弹，塑性条件下，井壁发生屈服的塑性半径，从定量的角度证实了孔隙压力是影响井壁失稳的主要因素。     

某超浅埋暗挖大断面矩形地下通道地表沉降特性

依托某超浅埋暗挖矩形大断面地下通道工程,应用现场实测与数值模拟相结合的方法,深入研究了地下通道施工过程中地表横、纵断面沉降发展规律.主要结论如下:(1)超浅埋暗挖条件下,矩形隧道覆土厚度增加,地表沉降量增大,沉降槽宽度变大.洞高增加时,地表沉降明显增大,沉降槽宽度也增大,在超浅埋暗挖通道设计确定洞高时应考虑对地面沉降的影响.(2)超浅埋暗挖大断面矩形地下通道施工过程中,在掌子面前约6.0m处,开始产生沉降;型钢拱架闭合后约10.0m处,地表沉降开始逐步趋于稳定.(3)超浅埋暗挖大断面矩形地下通道施工过程中,以型钢拱架闭合前后为分界线,将地表沉降分为2阶段,第一阶段由掌子面开挖引起土层应力重分布及管棚变形引起,约占总沉降量57%～72%,第二阶段由型钢拱架变形、地基土沉降及覆土层进一步密实引起,约占总沉降量28%～43%.(4)左、右导洞施工过程中,中导洞及其上方土体经过多次扰动,造成中导洞上方沉降较大.应采取超前注浆加固、精心施工、回填注浆等措施减少沉降并降低塌方风险.(5)由于中导洞开挖过程中地面沉降增加量较小,且扰动后土体坍塌往往较为突然,故开挖时除关注地表沉降外,应加强对掌子面的观察以及拱顶沉降、洞内收敛等方面的监测.     

长沙地铁1号线盾构掘进参数对地表沉降影响分析

为了研究长沙地铁施工中土压平衡盾构掘进参数对地表沉降的影响,本文基于长沙地铁1号线北辰三角洲站~开福寺站盾构区间隧道工程实例,统计了土压平衡式盾构在该区间段的部分掘进参数,并初步分析了参数之间的关系,进而通过数值模拟的方法分别探讨了地层种类、掘进压力、盾尾注浆压力等不同施工工况下的地表沉降响应.研究结果表明:测点沉降值随着隧道范围内圆砾或卵石成份含量增多而增大,但增大趋势总体上在减小;掘进压力对地表沉降的影响小,但地表隆起值与掘进压力成正相关,当掘进压力超过0.3MPa后,隆起的幅度急剧增大;盾尾注浆压力提高1倍,地表沉降可减少10%以上,但过高压力值反而会引起管片应力急剧增大.     

地铁暗挖下穿富水黄土建筑沉降特性及规律

为了研究富水黄土地区暗挖地铁下穿既有建筑时地表和建筑的沉降特性及规律,确保其施工安全,基于西安地铁3号线长通(长乐公园站—通化门站)暗挖区间,采用MIDAS/GTS建立三维有限元模型,对浅埋暗挖下穿建筑进行动态模拟,得到有无超前注浆时的建筑沉降曲线、工后沉降分布曲线以及工后地表沉降云图,并结合现场实测数据,对比分析下穿过程中建筑的竖向位移、沉降差值随开挖的变化规律以及施工后地表的变形分布。研究结果表明:2种工况下建筑的沉降均主要受其下方左洞开挖的影响,左线下台阶开挖后沉降速率达到最大值,当建筑下部土体全部挖空后沉降达到最大值,施工完成后建筑的沉降以左线为中心呈对称分布;未注浆时建筑的最大沉降发生在基础底部,为119.5mm,差异沉降值为120.5mm,采用超前注浆时最大沉降和差异沉降分别减小了74.7%和75.6%;地表沉降范围为施工区域的2.5~3.0倍,整体呈斜W形分布,左侧变形稍大;未注浆加固时其沉降槽较深,达到了112.3mm,注浆后其最大值仅为15.1mm;与模拟数据相比,现场监测值略大,产生偏差的原因可能是其实际地质条件更复杂,且沉降受地表各种荷载及施工爆破的影响,依托工程实测累计沉降为16mm,可满足控制要求,现场实测数据与数值计算结果吻合较好,可为黄土地区类似工程设计与施工提供一定参考。     

矩形顶管施工参数对地表沉降影响分析及控制

为了探究砂质粉土地层矩形顶管施工对周边环境的影响,依托南京某城市地铁车站出入口过街通道矩形顶管工程,采用三维数值模拟和现场监测相结合的方法研究了矩形顶管法在施工过程中呈现的地表沉降规律.探讨了是否及时注浆、支护压力、注浆压力及注浆量对地表沉降的影响,并针对工程中土体变形问题给出了相应的地表沉降控制建议.结果表明,在掘进过程中,顶管机在不同的区段应采用与土层相适应的支护压力和注浆压力,同时,要采用同步注浆的措施以及适量的注浆量才能有效控制地表沉降量,当支护压力、注浆压力、注浆量等施工参数分别设定在开挖面侧向静止土压力的1.0～1.5倍、150～175 kPa、注浆充盈系数为1.25～1.75时地表沉降控制效果最佳.     

基于注浆压力控制的混凝土顶管施工微扰动机理

为了研究顶管施工过程中注浆压力对控制土体变形的作用,建立有限元模型对注浆压力作用进行理论分析.通过对比实测数据与有限元结果,讨论了不同工况对孔隙水压力与土体变形的影响.分析了在不同注浆压力作用下,顶管周围土体的扰动情况,在此基础上提出了衡量土体受扰动程度的孔隙水压力变化率概念.结合土体变形状况与扰动分析结果,建议在实际工程中将注浆压力控制在管顶上覆土压力值的1.1倍,按此原则设定的注浆压力对周围环境影响较小,该研究结果可供今后类似顶管施工参考. 关键词：
     

注浆法应用于局部非饱和黄土地基中的适用性

为了探明注浆法应用于黄土地区某既有高层建筑地基加固产生负面作用的原因,用以指导该建筑物进一步的加固工作。本文依托某建筑物纠偏工程讨论了注浆法在局部非饱和黄土地基中的适用性。现场监测了建筑物的沉降、倾斜以及地基土孔隙水压力指标,结合地质条件以及前期加固方案,分析了注浆后地基土承载力不升反降、建筑物沉降速率增大的原因。结果表明：注浆开始后,建筑物沉降速明显增大,且南侧高于北侧,随着施工的暂停和恢复,沉降速率随之减小和增大。最大沉降速率达2.05 mm·d-1,南北两侧最大沉降差达40.78 mm。孔隙水压力变化趋势与沉降速率类似,最大孔隙水压力达990.21 kPa。停止注浆后,地基南侧各处孔隙水压力有所降低,降幅约8.85%~45.56%。注浆使建筑物产生不均沉降的原因为,未凝结浆液中的水在注浆压力和较高的孔隙水压力作用下逐渐渗透到本就排水条件不良的地基土中,且由于地基内初始孔隙水压力及初始排水条件的差异,对地基产生了不均匀的影响,最终体现在建筑物不均匀沉降上。可见对于类似的排水条件不良且孔隙水压力过大的局部非饱和黄土地基,注浆加固前应采取打入排水板、泄压孔等措施消散孔隙水压力,然后再进行注浆施工。     

水泥-水玻璃浆液在圆砾层的扩散规律

基于浆液在孔隙介质中的渗流方程,推导出了圆砾层中浆液流动时间、注浆量、扩散半径的计算式,并在一定的假设条件下,获得了水泥-水玻璃浆液粘度随时间变化的规律,探讨了不同注浆压力和浆液流动时间对浆液扩散半径的影响.浆液扩散半径随注浆压力的增大呈非线性增大,随浆液流动时间的增大呈非线性减小.圆砾层防渗注浆工程实例验证了圆砾层双液注浆计算式的正确性.     

软土地区储罐群地基沉降的三维数值模拟

在软土地区修建储罐群的过程中,不均匀沉降成为工程的主要控制因素之一.由于沉降问题受到储罐间距、孔隙水压力变化等动态因素的影响,使得问题的解决趋于复杂.运用FLAC~(3D)数值模拟软件,建立三维非线性有限差分模型,综合各种变化因素的影响,研究软土地区不同净距的储罐群地基的变形及应力分布,模拟分析不同净距对储罐沉降和沉降差的影响.结果表明,在考虑地基土附加应力和超孔隙水压力共同作用时,储罐净距为0.6D(D为储罐直径)左右时比较合理.     

考虑浆液自重的均匀注浆压力引起地表变形研究

目前关于同步注浆压力对地层变形的研究大都将其视为均布径向压力,为了能够更加准确的预测注浆压力对土体变形,在考虑浆液重力的条件下,以浆液流体为研究对象,分析均匀注浆压力对地表的变形。考虑重力的注浆压力分布形式为半无限体柱形孔扩张,基于弹性叠加原理,利用镜像法和mindlin解,通过坐标变换,推导出考虑重力的均匀注浆压力引起地表最大隆起位移的解析式,通过数值模拟对工程实例进行分析并与已有的解析式对比,验证解析式的合理性。     

考虑浆液自重的均匀注浆压力引起地表变形

目前关于同步注浆压力对地层变形的研究大都将其视为均布径向压力,为了能够更加准确地预测注浆压力对土体变形,在考虑浆液重力的条件下,以浆液流体为研究对象,分析均匀注浆压力对地表的变形。考虑重力的注浆压力分布形式为半无限体柱形孔扩张,基于弹性叠加原理,利用镜像法和Mindlin解,通过坐标变换,推导出考虑重力的均匀注浆压力引起地表最大隆起位移的解析式,通过数值模拟对工程实例进行分析并与已有的解析式对比,验证解析式的合理性。     

高速铁路桩承式结构路基地基沉降计算方法

采用Mindlin-Boussinesq联合求解桩间土的附加应力,再根据e-lgp曲线法(e为孔隙比,p为土体压力)计算地基沉降的方法对高速铁路两种刚性桩桩承式结构地基进行了沉降计算,并与现行计算方法及现场实测数据进行对比分析.分析表明:现有规范计算方法对高速铁路路基荷载作用下刚性桩桩承式结构,及超固结或结构性较强的地基土体沉降计算有局限性;Mindlin-Boussinesq联合求解刚性桩桩承式结构地基中桩间土的附加应力沿深度的分布规律符合实际工程分布情况;Mindlin-Boussinesq联合求解附加应力并根据e-lgp曲线法计算地基沉降的方法的计算沉降值与实测值较为接近,并能考虑刚性桩复合结构地基设置参数情况及地基土应力历史等影响因素.     

盾构隧道施工参数对地表沉降的影响研究

以广州市地铁十八号线万顷沙站—万横中间风井盾构区间隧道工程为研究背景，运用有限元软件，探讨了隧道埋深比、掘进压力、注浆厚度3种因素引起的地表变形的影响。在分析中使用控制变量法，在其他条件不变的情况下，改变掘进压力等施工参数并选取合理的值域后进行数值模拟，研究各种参数对地表沉降的影响程度。结果表明：(1)随着隧道埋深比的增大，横向地表沉降量峰值出现先增加后下降的变化规律，沉降槽曲线也逐步趋于缓和；(2)地面横向沉降峰值随掘进压力的增大而增大，当掘进压力超过掌子面土体应力释放值时，沉降量峰值与掘进压力成正比；(3)地面横向沉降量与注浆层厚度成反比。     

堤坝劈裂灌浆浆液的固结效应

针对堤坝劈裂灌浆防渗加固中浆液固结机理,结合实际劈裂灌浆施工过程,采用了有限差分数值计算方法开展数值模拟,基于应变硬化-渗流耦合模型,探讨了浆液渗流固结的变化规律,分析了浆液在灌浆、停灌和复灌不同阶段的孔隙水压力、坝体应力水平增量等变化特征,得到了浆液在不同阶段的扩散形态和应力水平增量沿不同路径的分布特征,揭示了堤坝劈裂灌浆浆液在土体内渗流固结机理.计算结果表明:堤坝劈裂灌浆过程中浆液以灌浆轴线为中心线,向坝体四周扩散,对称分布;随着灌浆次数的增加,浆液在坝体内渗透所产生的孔隙水压力也逐渐增大,浆液扩散区域也逐渐增大,从而更为有效地填充坝体内所存在的病害体,改善坝体内应力状态,提高坝体防渗效果.     

松散富水煤矿斜井围岩稳定性分析及工程应用研究

针对山西古交矿区穿越松散富水围岩斜井工程,基于工程地质勘探情况,对主要含水层分阶段进行数值模拟分析,结果显示进入砂卵石层后工作面出现负孔隙水压力,至中砂岩层工作面出现较大张拉-剪切破坏,且破坏范围随掘进深度不断扩大.据此确定表土层采用壁后注浆和地面预注浆综合防治涌水,井壁结构为钢筋混凝土砌碹,而表土和基岩交界段则采用工作面预注浆超前加固,钢筋网喷棚架初次支护和混凝土二次衬砌的支护方式.为评价支护效果,采用钻芯取样对浆液固结体作抗压强度测试和声波检测评价注浆效果,对井筒典型断面收敛变形、支护结构受力及地表建筑物沉降进行实时监测,结果表明:断面两帮和顶底最大收敛量约75mm和55mm,钢筋应力远小于屈服强度,地面沉降量控制在15mm,井壁结构受力合理且有较高的安全储备,保证了斜井的围岩稳定.     

加宽荷载下饱和地基初始孔压及沉降分析

基于Biot固结方程获得了半无限线弹性地基在梯形荷载作用下的初始时刻解,进而得到了梯形荷载作用下地基瞬时沉降、固结沉降和总沉降计算式.由此得到了加宽路堤荷载作用下地基的附加有效应力、超孔隙水压力和地表沉降表达式,并对各响应进行了分析.其计算表达式简洁,便于工程应用.