地铁盾构隧道施工对地层变形影响的三维数值模拟

以南京地铁玄武门—新模范马路区间隧道盾构施工工程为背景,使用FLAC3D软件在考虑盾构隧道施工中的开挖、排土、衬砌等步序的前提下,进行盾构隧道掘进施工对地层变形影响的三维数值模拟.结果表明,在盾构掘进施工过程中,地层沉降具有明显的时间效应;地表沉降量随之逐渐增大;地层横向沉降变形随着地层埋深的增加,最大沉降值逐渐增大,沉降槽宽度逐渐减小;地层沉降历时曲线呈现出反"S"形.     

软岩小净距公路隧道设计优化及稳定性研究

小净距隧道施工一直是工程建设中的难题,尤其是不良地质条件下的隧道开挖,施工灾害问题尤为突出。为确保软岩隧道的施工安全,以某小净距公路隧道为工程背景,通过计算模拟,基于现场试验,提出地表沉降控制技术,建立优化支护结构方案。现场监测数据分析结果表明：地表沉降变形的发展表现为变形快速发展阶段、变形缓慢发展阶段和变形平稳阶段,隧道开挖对近地表围岩变形的影响范围约为2.5倍洞径。深仰拱和锁脚锚杆技术在现场实施后,测得围岩拱顶沉降和水平收敛分别控制在97.33 mm和44.23 mm,约束围岩变形效果明显,最终结构受力也较为均匀。设计优化的成功实施可为类似隧道工程提供借鉴和参考。     

富地表水浅埋偏压隧道围岩变形的实时监测研究

偏压隧道一般位于风化破碎岩层、堆积层、冲积层或坡积层等较松软地层,埋深往往较浅,在隧道开挖过程中,洞顶下沉较大,难以形成自然平衡拱.通过研究广珠铁路江门隧道典型断面围岩周边水平位移、拱顶沉降和地表沉降的实测数据,分析了隧道开挖引起围岩变形与破坏特征.分析表明,周边水平收敛和拱顶沉降均为开挖初期变化速率较快,开挖一段时间后变形趋于稳定.     

临近高层建筑群桩基础隧道开挖围岩变形特性

依托某市地铁工程实例,借助ABAQUS建立数值模型,对临近高层建筑群桩基础隧道开挖围岩变形特性进行研究。研究结果表明:围岩变形随隧道开挖面应力释放逐渐增大,具体表现为"快速-缓慢-稳定"3种类型;相比未考虑临近高层建筑群桩基础荷载时,考虑建筑群桩基础附加荷载后隧道拱顶位移、围岩收敛和地表沉降分别增加了6.8%、8.6%和9.8%;最终稳定时拱顶位移和围岩收敛控制在5 mm以内,地表沉降控制在7 mm以内,距离群桩基础一侧横向地表沉降主要影响区域约为3.5倍隧道开挖洞口直径。围岩变形整体较小说明群桩基础荷载对其影响相对较小,同时亦可反向推断隧道施工对高层建筑影响较弱。研究成果能够为类似工程实践及进一步探究围岩变形特性提供重要理论参考。     

大跨度隧道分部开挖超近距离下穿电力铁塔变形控制技术研究

大跨度隧道以超近距离分部开挖下穿电力铁塔时不可避免的对铁塔桩基产生扰动影响,依托黑白面将军山隧道工程开展了双侧壁导坑法分部开挖下穿电力铁塔数值模拟研究,分析了不同注浆加固方案下地层变形和铁塔桩基稳定性的演化规律。研究结果表明：当不采取注浆加固措施时,中导洞上断面的开挖后围岩最大累计竖向变形为5.3 mm左右,约占最终累计变形的76.8%,是地层变形发展和桩基扰动的关键阶段,电力铁塔随着断面开挖具有向隧道开挖侧偏转的趋势;当采取径向6 m范围注浆加固时,隧道最大拱顶沉降减小了约54%,铁塔桩身倾斜率由0.14‰降低至0.06‰,桩基左右两侧的差异沉降减小,采取注浆加固措施可以实现围岩及铁塔桩基的稳定性控制。     

基于地铁双线盾构的隧道开挖地表沉降规律研究

隧道开挖会对周围土体产生扰动,并伴随着土层变形。有时候变形过大,地表沉降引起塌方,会严重影响着施工质量和作业人员安全。基于此,结合某市地铁二号线8标工程实例,采用数值模拟的方法对不同间距隧道开挖地表沉降规律进行研究,能够为类似工程施工提供一定的参考和借鉴。     

某软岩大断面隧道微台阶法开挖围岩变形特性研究

为了提高大断面隧道施工安全性,以某软岩大断面隧道开挖支护为对象,利用FLAC 3D有限元分析软件,模拟分析了某大断面隧道在微台阶开挖法下隧道围岩变形特性,研究得到上台阶开挖完成后围岩塑性区分布情况、掌子面位移分布情况,对比下一进尺完成后得到围岩等效塑性区大小及位置变化情况;并通过在模型中布设相应监测点,分析开挖过程中的围岩位移变化情况,得到拱顶沉降、拱腰水平位移变化规律以及最大变形值,分析结果表明微台阶法在该软岩大断面隧道开挖过程对围岩变形的控制效果较好。     

盾构施工的地表变形与控制

在采用盾构法进行隧道施工时 ,一般会引起隧道上方地表的变形。在施工时 ,这种现象在含水的松软土层或其他不稳定地层中表现尤为显著。地表变形的程度 ,一般与隧道的埋深和其所处的地质土层状况有很大关系 ,隧道直径、盾构施工方法、地面建筑物的基础形式等因素对地表变形有一定的影响 ,在隧道衬砌脱离盾尾后也会产生一些沉降变形     

软土地层隧道开挖对邻近桩基影响数值分析

以某典型软土地层中隧道侧穿桩基为例, 采用数值模拟方法开展了隧道开挖对不同位置处桩基的影响程度分析研究。 结果表明： 隧道开挖引起地表的竖向和水平位移显著影响的区域分别分布在距离隧道中心 0 ~ 3D 和 1D ~3D (D 为隧道外径) 范围内, 其沉降曲线与经验公式的一致性验证了数值模型的可靠性; 同时, 桩顶沉降受开挖影响的区域与地层显著沉降区基本一致; 随着桩基与隧道中心线的距离增大, 桩基的安全区范围逐渐增大而警戒区范围逐渐缩小; 对比桩身沉降和水平位移, 可考虑采用桩顶位移作为桩基变形的控制指标, 当盾构掘进通过桩基且与其净距达到 10L (L 为管片宽度) 左右时, 隧道开挖对桩基变形的影响最明显, 可为现场盾构施工中的变形控制提供参考。     

哈达铺隧道软塑状Ⅵ级围岩浅埋段施工技术

破碎松散的软弱围岩地段,地表沉降及水平收敛值难以控制,台阶开挖难度大、是施工作业的难点.兰渝铁路哈达铺隧道出口端穿越铁匠沟底浅埋段,地质条件复杂.通过对施工过程中逐段揭示的地层地质研究,对比分析了洞内水平旋喷桩、超前管棚+帷幕注浆、地表旋喷桩等施工工艺的实际效果及适用性,最终选择地表竖直旋喷桩方案并伴以掌子面超前加固及封闭,实现了对软塑淤泥质Ⅵ级围岩浅埋隧道的初期支护变形及地表沉降的有效控制.     

热力隧道在非降水施工中的力学特性监测

城市热力供水工程逐渐由近地层明挖向深地层暗挖转移,通过对北京市两个典型地质热力隧道的现场原位的监测,分析浅埋暗挖热力隧道在非降水施工过程中对于砂卵石地质和粉质黏土地质条件下的初支结构内力、围岩性状、水文特征的变化及对地层的影响.试验监测结果表明,隧道围岩的土压力分布不同,水压力分布相同,初衬钢筋内力分布不同,砂卵石地质条件下的隧道初衬受力情况较好,隧道开挖对地表沉降影响较小,研究结果可在开挖城市供热、供水及供气等小断面隧道时参考.     

下穿公路连拱隧道双层管棚预加固作用数值分析

以土江冲隧道为背景,采用FLAC^30软件对双层管棚在下穿公路连拱隧道施工中的加固作用进行分析,数值计算中以梁单元模拟管棚钢管,适当提高管棚加固区围岩参数模拟管棚注浆．计算结果表明：隧道掌子面附近管棚的变形和受力较大,通过设置管棚和不设置管棚两种计算结果与现场测试数据之间的相互比较,对双层管棚在既有公路下连拱隧道施工中的预加固作用进行了评价．比较结果表明：管棚的主要作用是抑制地层位移和主洞初期支护变形,采用双层管棚可使隧道开挖引起的地表沉降减小40％-50％．     

黄土连拱公路隧道围岩变形监测和数值分析

以离军高速公路黄土连拱隧道为工程背景,对地表沉降、地质和支护状况、拱顶下沉和水平收敛进行了现场监测,并采用有限元方法分析了隧道围岩拱顶下沉和水平收敛的变化规律,进而研究了黄土连拱隧道三导洞法施工的围岩变形规律和影响因素．结果表明：黄土隧道Ⅳ类围岩比Ⅴ类围岩变形小,围岩稳定较快;三导洞施工法开挖中、左、右导洞和断面开挖时,围岩应力一直处于重新调整中,变形也在不断变化,且施工中开挖顺序对围岩变形有很大影响,在洞室开挖施工中,要密切注意拱腰及拱顶的变形情况,加强Ⅴ类围岩监测,及时进行临时支护,尽早完成右洞初期支护,以防变形过大而围岩失稳;影响黄土隧道围岩变形的主要因素是黄土的工程特性和地质工程环境．     

土层参数对盾构隧道引起的地表沉降影响分析

土层特性是影响隧道开挖稳定性的重要因素之一,研究土层参数对隧道开挖引起的地表沉降影响规律具有重要意义。以某城市隧道施工为例,采用有限元软件ABAQUS进行数值模拟,将实测数据与数值结果进行分析对比,并对土层参数的影响进行了详细分析,得出以下结论:现场实测地表沉降数据与数值模拟监测到的地表沉降数据均呈现出高斯分布形式,且二者吻合良好,说明数值模拟结果是正确且适用的;增大土体的压缩模量、内摩擦角和粘聚力时,地表沉降基本上呈现出线性减小,采用线性函数进行拟合时,三者的相关系数分别为0. 87、0. 34和0. 90;对于隧道在软黏土等特殊土中施工时,以上参数分析结果可为土体的加固设计和施工提供一定的参考。     

石鼓隧道施工监控量测技术及数据分析

在隧道新奥法施工中,为保证施工安全及结构的长期稳定性,监控量测工作非常必要。以广河高速公路石鼓隧道为工程背景,对地表沉降、拱顶下沉和水平收敛等进行了跟踪量测,量测结果表明:隧道开挖及初期支护30 d左右,围岩基本上趋于稳定,应按照规范要求及时施作二次衬砌;隧道洞口的地表沉降远小于允许沉降值,说明浅埋段采用双侧壁导坑法开挖是适宜的;同一监测断面的周边收敛、拱顶下沉的监测指标随时间的变化规律基本一致,围岩的变形特征与围岩级别、开挖方式等有着直接关系。研究成果为隧道的现场施工提供了必要的依据,同时也可为分析研究其它同类工程提供参考。     

管棚支护体系与施工工法配合效果研究

依托某高速公路隧道工程,采用有限差分软件FLAC3D,以软弱破碎段围岩为研究对象,对各施工工法下(有无超前管棚预支护体系)围岩变形进行分析。研究结果表明:无论采用何种施工工法,超前管棚预支护体系均可有效抑制开挖过程中围岩破坏范围的发展。隧道拱顶沉降均始于掌子面前方一定范围,随着开挖的推进而增大,当掌子面通过目标断面2~3倍洞径后,地表沉降达到峰值并逐渐趋于稳定。在3种施工工法中,对围岩的控制效果,环形开挖留核心土法最好,单侧壁导坑法次之,三台阶临时仰拱最弱。     

不良地质条件下盾构法施工隧道地表沉降规律研究

结合我国某市地铁某标段工程实例,采用数值模拟的方法对该标段不良地质条件下盾构法施工隧道地表沉降规律进行研究。研究结果表明:盾构法施工隧道因其不易受到外界环境的影响,在隧道开挖过程中围岩变形较小,变形区域基本呈槽型;数值模拟结果和实测数据结果基本吻合,最大沉降为4.5mm左右,且发生在隧道正上方。     

埋深对超浅埋软岩大断面隧道开挖变形影响研究

超浅埋隧道工程施工中除保证自身施工稳定性外,也需要严格控制隧道周边土体与路基的沉降变形,基于以上问题,现以厦门某超浅埋软岩大断面隧道开挖工程为背景,通过理论分析、数值模拟以及模型试验等手段,对不同埋深下的路基以及洞室变形规律进行分析研究,并在此基础上提出了相应的控制措施.研究结果表明:1)超浅埋大断面隧道开挖,埋深对隧道围岩以及地面变形的影响较大,开挖时为保证隧道稳定性以及降低对地面的影响,埋深应尽量增大,同时注意支护的合理性与及时性.2)超浅埋大断面开挖过程中,埋深与隧道周边围岩的变形成正比,但不影响其分布状态;由于路基的相对稳定性,路基下拱顶的应力与形变变化率均较大,容易造成坍塌;且隧道开挖过程中,拱脚处变形与应力均较大,容易造成围岩破碎,需要加强支护.3)开挖过程中,随埋深增加,地面以及路基变形逐渐较小;与周边土体表面相比,路基的地面沉降相对较小,但影响范围相对较大,产生较大面积的不均匀沉降,破坏路基整体性,需要加强路基地面不均匀沉降的监测.     

淤泥填海地层近距离交叠隧道施工影响及控制分析

针对淤泥填海地层中的近距离交叠隧道工程,利用三维有限元软件PLAXIS数值模拟,计算了新建盾构隧道施工对周边环境的影响。施工将引起的临近既有线上浮14 mm,造成地表沉降变形69 mm,无法满足盾构施工变形控制要求。为有效控制盾构施工对周边环境的影响,必须对淤泥填海地层进行加固。采用二维有限元法分析了不同加固范围对隧道附加变形的影响,提出了淤泥填海地层的针对性加固方案:隧道两侧3 m范围内的淤泥填海地层采用高压旋喷桩全深度加固。经计算,加固条件下既有线上浮变形和地表沉降较未加固条件分别能减小44%和86%。由此可知,在淤泥填海地层中,提出的加固方案能有效控制施工引起的环境变形,减小施工影响。     

高速公路隧道工程洞口段施工技术及施工监测分析

以湖南吉首—怀化高速公路南山寨隧道工程为依托,对南山寨隧道洞口段施工特点进行了探讨,并对洞口段的进洞方案进行了设计,分析了南山寨隧道洞口段的施工监测结果,监测结果表明:围岩变形值和变形速率较大,对其监测30 d左右后,围岩变形逐渐稳定下来,而变形主要是由开挖洞口段隧道上台阶所引起,甚至连拱顶沉降在开挖下台阶至量测断面时都超过总沉降的50%,隧道水平收敛值经历了"急剧变化—波动—基本稳定"的过程。