隧道开挖引起的深层土体水平位移的简化分析方法

多数国内学者重点研究了地铁隧道开挖引起的土层沉降的规律,但对于其水平位移的规律研究甚少,且工程中获取任意深度土层的水平位移实测数据比较困难。目前已有的土层沉降的计算公式较多,由于经典的Peck经验公式相对于Mindlin弹性理论解、随机介质理论、源汇理论的积分解而言,计算公式简单,且在国内有较强的适用性。考虑岩土体的不可压缩性,基于平面应变原理,利用Peck沉降公式通过推导得到隧道任意土层的沿其横断面的水平位移计算表达式,通过与已有工程案例进行比对,验证了公式的适用性,为相关的工程预测水平位移提供了简单快速的分析方法。     

深基坑开挖引起的地表竖向变形分析

依托合肥市某深基坑开挖工程,用MIDAS/GTS对基坑开挖及支护全过程进行数值模拟,研究了基坑开挖过程中周围地表竖向位移发展规律,并将模拟结果与监测数据进行对比,监测数据与模拟结果较为吻合。在此基础上深入分析了深基坑开挖引起的地表竖向变形的影响因素。研究结果表明：随着基坑开挖深度的增加,开挖深度对地表竖向变形的影响增大,地表沉降规律呈“凹槽形”;地表沉降模拟最大值约为27.3 mm,监测最大值约为29 mm;地表最大竖向位移点位置对开挖深度不敏感,出现在离墙后约8 m的位置;地表竖向位移随周围荷载减小、土体弹性模量增大、钢支撑直径及钢支撑壁厚增大而有减小的趋势。     

基坑开挖引起地表变形的原因分析

随着城市高层建筑的建设,基坑开挖对周边环境的影响越来越受到人们的重视。本文就基坑开挖引起的地表变形的原因进行了分析,并提出了减小地表沉降变形的措施,供基坑开挖工程参考。     

深基坑开挖引起的周边地表变形预测

应用模糊数学理论推导出的Fuzzy测度模型,根据实际基坑的情况对地表下沉公式积分范围进行了修正,使用Matlab语言编写了预测地表下沉及水平位移变形的程序.对深基坑开挖引起地表下沉及水平位移变形量进行预测的结果表明:该模型对基坑周围土体变形量的预测结果与实测情况吻合较好,所获得的理论公式可应用于深基坑工程开挖引起的地表移动变形预测.     

城市地下隧道开挖引起地表移动变形分析

用Laplace函数导出了城市地下隧道开挖引起地表移动变形分析的数学模型,并用该模型对具体的工程实例进行了计算分析.用Matlab语言绘制了地下开挖引起地表移动变形曲线图.把理论分析结果和现场实测资料相比较,二者吻合,证明导出的数学模型可用于预测分析城市隧道开挖地表移动,计算结果对城市隧道施工具有一定的指导意义.     

变截面隧道开挖地表土体移动与沉降预测

基于随机介质理论,结合直墙圆拱收敛模式,提出考虑隧道变截面情况下地表移动与沉降的预测方法。该方法将截面连接处的土体损失看作是线性渐变的,引入变截面线性过渡段,推导出隧道变截面处的地表沉降和横向水平位移方程;结合北京地铁廖公庄站现场监测数据,验证该方法的适用性。研究结果表明:本文方法能较好地预测城市地下工程变截面处地层移动与沉降变化规律;变截面处地表沉降曲线斜率随着围岩主要影响角正切与埋深的比值(tanβ/H)增大而增大,但其影响范围减小;变截面处地表沉降曲线的沉降量随着跨度R增大而增大,但其影响范围和曲线斜率不发生改变;隧道变截面处的土体纵向地表变形在一定范围内呈线性变化。     

基坑开挖引起下部地铁隧道变形控制研究

以南京上跨地铁隧道的基坑工程为背景,文章运用MIDAS GTS软件建立三维数值分析模型,对基坑施工进行全过程动态模拟,计算结果与工程监测数据基本吻合;通过理论分析和数值模拟计算得出了基坑开挖过程中影响运营隧道变形的关键因素,计算结果表明,基坑开挖不可避免地引起坑底土体发生变位,带动土体中的隧道产生位移;探讨了减少基坑开挖对紧邻地铁隧道影响的控制措施。     

隧道施工引起土体变形的半解析分析

采用沿轴向和横向解析、竖向离散的半解析方法求解隧道施工引起的土体变形问题；将轴向解析函数取为梁振型函数，横向解析函数取为形状类似于高斯曲线的负指数函数，建立了土体和衬砌的半解析函数，通过对一工程实例的计算分析可和在；采用的半解析方法能较好地分析隧道施工引起的地面沉降和隆起以及沉降槽在纵向和横向的分布规律，计算方便，是一种可行的计算方法。     

上方长距离基坑开挖引起的共线隧道变形研究

上方基坑开挖由于应力释放及坑底回弹,不可避免导致既有隧道产生上浮变形,长距离共线时其影响更为显著.在考虑环间剪切错台变形的铁木辛柯简化模型基础上,结合Winkler地基模型,提出了一种上方基坑开挖下土-隧道相互作用解析模型.利用叠加原理将该模型应用于上方长距离基坑开挖引起的共线隧道变形实例分析.通过计算结果与实测数据对比验证了该模型的准确性.分析结果表明,上方主体结构施工后,隧道上浮变形明显回落,但局部差异沉降增加,导致隧道内力和环缝变形显著增加.隧道渗漏水位置并非位于隧道上浮变形最大处,而是位于接头张开量最大处与接头错台变形最大处之间.因此,实际工程中不应仅关注隧道总变形,同时应关注差异沉降引起的接缝张开及错台变形.虽然隧道变形中剪切变形占比约为21.41%,但其引起的接缝错台变形较为显著,其对接缝防水有重要影响,理论分析中不容忽视.     

盾构隧道开挖引起既有管线的竖向变形研究

建立了基于双参数Pasternak地基模型的管线竖向变形计算方法,第一阶段采用Loganathan和Poulos提出的解析方法计算盾构隧道开挖引起的既有管线轴线位置处的土体自由位移场;第二阶段将既有管线视为Pasternak弹性地基上的无限长梁,将土体自由位移施加于管线,推导并求解了管线的平衡微分方程,得到了管线竖向位移和内力的表达式.进一步推导并求解了考虑侧向土体作用时的管线平衡微分方程,得到了更符合实际的管线变形.基于简化弹性空间法获得的地基参数,将Pasternak地基和Winkler地基的解析计算结果与数值计算结果以及工程实例监测数据进行对比验证,证明了Pasternak地基模型的优越性和本文计算方法的有效性.     

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。     

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。     

非线性土体损失对隧道施工引起的砂土地层沉降影响

目的基于经验方法及试验分析,研究砂土中隧道开挖考虑非线性土体损失变化对地层沉降的影响规律.方法对比分析隧道开挖引起的地层沉降经验计算方法,确定适用于砂土中隧道开挖引起的地层沉降的计算公式;通过分析及反演,给出砂土中隧道开挖过程中隧道土体损失率和地层土体损失率之间的非线性关系表达式,完善砂土中隧道开挖引起的地层沉降的计算方法.结果砂土中隧道土体损失率与地层土体损失率之间存在非线性关系,并对地层沉降计算结果有显著影响.结论通过与多组离心机试验及模型试验对比分析,验证了反演公式的合理性,完善了砂土中隧道开挖引起的地层沉降经验分析方法.     

竖向开挖卸载应力引起的基坑坑底土体变形响应

针对基坑开挖引起的坑底土体和桩基础的回弹变形问题,基于Mindlin解和自重应力抵消法,给出了大面积基坑坑底中心区域的开挖回弹影响深度和回弹变形的计算方法。通过算例计算,对比了基于Mindlin解和基于Boussinesq解的竖向开挖卸载应力、回弹应力分布的区别,指出基于Mindlin解的解答更适用于基坑开挖的情况。研究结果表明：基坑坑底的竖向开挖卸载应力、回弹应力以及回弹影响深度与基坑开挖宽深比、长深比和泊松比正相关;可采用基于Mindlin解的回弹应力的线性分布拟合公式直接计算坑底回弹变形。经上海地区的3个大规模基坑工程实例,验证了本文方法的适用范围和计算精度。     

临近基坑开挖引起的隧道变形预测分析

随着城市地下空间开发利用的快速发展,基坑开挖对邻近隧道的影响成为工程中不可忽视的问题。文中分析了基于反向传播神经网络法(BPNN)预测临近基坑开挖引起的隧道变形。首先,基于土体的小应变特性,采用有限元软件(Plaxis 3D)数值模拟计算得到关于隧道变形的完整数据库,基于此数据库训练检测BPNN模型的准确性,并利用此BPNN模型定量分析各输入变量(隧道与支护结构相对水平距离、隧道相对埋深、支护结构的最大位移)对隧道变形的影响。最后,将BPNN预测结果与17个工程案例实测结果进行对比分析,可以看出两者具有很好的一致性,说明BPNN模型能够准确预测基坑开挖引起的隧道变形,为实际工程提供一种简便的预测方法。     

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.     

基于统一解的重叠盾构隧道施工引起土体变形研究

基于盾构法隧道统一土体移动模型解,通过分别计算上线、下线隧道引起的土体变形再进一步叠加的方法,建立重叠盾构施工引起的土体沉降和深层土体水平位移计算公式.将本文方法所得计算结果与实测结果、有限元模拟结果进行对比,并对深层土体水平位移变化规律进行研究.研究结果表明:本文方法所得计算结果与实测结果、有限元模拟结果比较吻合,验...     

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。     

深层土体变形监测及其分析

某工程在复合地基施工中未经设计单位同意，将高压旋喷桩修改为深层搅拌桩，其后，业主怀疑下卧层强度不足，为确定现有复合地基的实际承载力及变形性能，采用深层沉降仪监测地基范围内各层土体的实际变形，并以观测数据分析不同土层的受力状态，结果表明：下卧层强度及变形性能满足原设计要求，工程可以施工到原设计高度。