兰州地铁浅埋大断面饱和黄土隧道施工力学特性研究

以兰州地铁一号线一期工程东岗站浅埋大断面区间隧道为例,考虑应力和渗流场共同作用,构建三维数值分析模型,对饱和黄土地层中大跨区间隧道双侧壁导坑法施工过程进行三维数值模拟分析,获得了孔隙水压力、围岩及初期支护应力、地表及洞壁位移、支护内力的分布特征,为饱和黄土地层中浅埋大断面区间隧道施工提供技术参考.     

某二级路上跨既有隧道的衬砌结构稳定性探讨

某二级路上跨既有高速公路白山隧道,上跨区域内隧道埋深浅且围岩较差,隧道顶部二级路车辆荷载对隧道结构不利。分别采用地层结构法、荷载结构法对隧道衬砌进行计算,得出隧道衬砌的应力、安全系数,结果表明隧道衬砌应力在安全范围之内,衬砌安全系数也比规范值大,说明隧道衬砌结构是稳定的,对类似工程有一定的借鉴意义。     

考虑流固耦合的富水隧道开挖对比分析

以云南某高速公路中段富水隧道为工程背景,基于流固耦合分析理论,对富水隧道围岩稳定性进行分析.利用FLAC3D软件在考虑流固耦合作用和不考虑流固耦合作用的两种情况下,分别对隧道围岩进行三维数值分析,得到了两种情况下隧道围岩的孔隙水压力、应力场和位移场的变化情况,并探讨了隧道渗流场的分布特征,研究了渗流场对应力场分布和位移场变化的影响.研究结果直接指导富水隧道的防排水施工和支护措施的改进提高,对富水地层隧道开挖设计提供一定的理论参考.     

库水位上升对V型冲沟超高路堤稳定性的影响

三峡水库水位季节性上涨对库岸超高路堤稳定性有显著影响,库水位上升后在孔隙水压力和渗流作用下,水流不断从坡外向坡内渗透。基于渗流计算理论,运用FLAC软件模拟了库水位从145 m上升至155,165,175 m时库区V型冲沟超高路堤渗流场变化;分析了坡体饱和度、孔隙水压力、水平位移及最大剪应变增量的变化规律;研究了水位上升、水位上升和三维效应、水位上升和三维效应及超载两倍等3种工况下路堤安全系数随库水位上升至150,155,160,165,170,175 m时的变化关系。研究表明:随库水位上升,坡体饱和度升高,孔隙水压力增大,饱和浸润线向坡内倾斜;3种工况路堤安全系数都增大,至175 m时安全系数达到最大,安全系数变化率为先减小后增大;库水位每上升5 m,3种工况下的路堤安全系数平均增大幅度约为5%。     

公铁立体交叉隧道施工先后顺序比选研究

随着地下交通工程的高速发展, 立体交叉隧道在施工期间相互影响的案例日渐增多, 由于交叉隧道施工顺序对隧道结构安全影响明显, 成为一个值得探讨的问题。 依托义东高速公路东阳段双线西甑山公路隧道与上方邻近杭温高铁单线梧坞隧道的立体交叉工程, 以多线立体交叉隧道施工顺序对周边围岩及隧道结构的影响为研究对象, 建立了弹塑性有限元模型, 模拟了隧道施工过程中, 下方公路隧道先施工以及上方隧道先施工两种工况, 对比分析了两种工况下后施工隧道对先施工隧道的位移及应力的影响规律。 得出结论： 两种工况均满足隧道安全设计要求, 但上部隧道后开挖时, 其施工开挖过程对下部双线隧道的影响更小, 故对于此类立体交叉隧道而言, 选用先下后上的施工顺序更为合理。     

建筑结构上跨多重隧道结构施工安全影响分析

为分析建筑结构施工对下方多重既有隧道结构的受力及安全性影响, 本文依托某隧道上方房建项目施工, 利用 Midas/ GTS 有限元软件分析了建筑结构施工作用下既有隧道结构的位移与受力变化特征, 结合相关规范确定隧道的裂缝宽度与安全系数等指标, 评估了房建施工对既有隧道结构的安全影响。 研究结果表明: 施工引起既有多重隧道的竖向位移量大于横向位移量; 公路隧道和轨道隧道的最大竖向位移分别为 7. 43mm、 5. 06mm; 公路隧道和轨道隧道的结构安全系数分别为 2. 45、 3. 0, 最大裂缝宽度分别为 0. 11mm、 0. 18mm; 各项评估指标均满足规范要求, 施工不会影响既有隧道的结构和运营安全。 施工过程中的位移量与裂缝宽度监测结果均小于计算量, 证明了该评估方法的可靠性。 本工程经验可为类似工程设计和施工提供有益工程参考。     

拟建建筑对周边既有轨道交通双线隧道安全影响分析

如何正确评价拟建建筑对周边既有隧道安全的影响,一直是现代轨道交通所关注的热点问题.通过工程实例,根据拟建建筑与既有轨道隧道的空间关系特点,运用有限元软件分析既有双线隧道的位移和内力,评价隧道结构的稳定性.计算结果表明:该隧道结构满足变形限值条件,其关键断面的安全系数均在规范要求的范围之内.同时,分析表明拟建建筑基坑工程的影响区域为2.0～3.0倍基坑开挖深度范围,可为类似工程的定性分析提供参考依据.     

考虑渗流场作用下的富水隧道稳定性影响因素分析

以云南省某高速公路中段双龙富水隧道为工程背景,基于流固耦合分析理论,对富水隧道围岩稳定性影响因素进行了分析.考虑渗流场作用时,围岩级别、隧道埋深和地下水水位等因素对围岩稳定性的综合影响,得到了Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级围岩在各种情况下隧道开挖后围岩应力应变、位移、塑性区和孔隙水压力分布等结果,探讨了隧道开挖渗流机制,并分析了富水隧道开挖后孔隙水压力的分布特点.研究结果直接指导了富水隧道防排水施工质量的改进与提高,为富水区隧道开挖设计提供了一定的理论参考.     

既有建筑物下明挖基坑施工对桩基及周围地层的影响研究

以广州某市政公路隧道下穿Z大厦桩基托换后,明挖法修建隧道为例,以数值仿真为手段,预测并分析了在既有建筑物下明挖基坑施工对周围地层、既有桩基及上部结构的影响,并对不同施工步序下引起周边位移、变形等的结果进行了比较,提出了更为适合此种条件下的明挖基坑施工工序.相应的结果可为类似的工程提供借鉴及参考.     

隧道地下水渗流场和水位的变化规律

基于数值模拟方法,研究了隧道开挖后有、无衬砌支护情况下地下渗流场和水位的变化,并分析了双孔隧道对渗流场的影响。通过分析,得出了不同工况下孔隙水压力的变化和渗流场的影响范围,并且得出了地下水位与时间的关系,为隧道的设计、施工以及隧址区环境的保护提供依据。     

新建上跨公路隧道对既有下方铁路隧道结构安全影响分析

新建隧道大角度上跨施工易对下方既有隧道结构造成不利影响,为了确保既有隧道运营安全,需对新建隧道上跨后的既有隧道结构安全性进行评价。依托重庆至黔江铁路徐家堡隧道工程,借助有限元软件MIDAS分别构建地层结构模型和荷载结构模型,对新建隧道上跨修建后既有隧道围岩变形、结构受力及安全系数进行系统分析。研究结果表明：由于上方土体大量卸荷,下方既有隧道整体发生隆起变形,最大变形位于仰拱处,增量为1.173 mm,现场沉降监测验证了数值计算的合理性。新建隧道的施工破坏了既有隧道的承载拱效应,导致结构受力增加,但均小于安全限值;荷载结构法表明,公路隧道修建前后下方铁路隧道结构最小安全系数分别为7.05、4.73,说明公路隧道的修建对铁路隧道有一定影响,但仍在安全可控范围内。     

大断面连拱隧道中隔墙厚度研究

大断面连拱隧道关键部分为中隔墙,而目前关于大断面连拱隧道中隔墙方面的研究资料较少。毛家隧道为大断面连拱隧道,洞口处在Ⅴ级围岩中,合理地确定中隔墙的厚度是本隧道的关键所在。采用数值计算的方法,在Ⅴ级围岩衬砌结构中隔墙厚度(不含两侧二次衬砌厚度)为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4 m的不同情况下,通过计算分别得出了中隔墙应力及位移,得出随着中隔墙厚度的增加中隔墙应力及位移均有所减小,并与隧道规范中混凝土容许应力值进行对比,得出毛家隧道中隔墙厚度至少为1.3 m,加上两侧二次衬砌的厚度(二次衬砌的厚度为0.55 m),毛家隧道中间曲中墙的厚度为2.4 m较合理。对类似大断面连拱隧道的设计与施工有一定的借鉴意义。     

穿越南水北调干渠热力隧道设计研究

随着城市和工程建设的迅速发展,新建隧道下穿既有建筑或构筑物也大量出现。浅埋、松散砂土地层隧道施工中,随着地层应力状态的改变和调整,引起地层和地表在一定范围内的不均匀沉降变形,它对既有建筑物或构筑物的功能及安全使用则可能产生较大影响。介绍石家庄市热力隧道下穿南水北调中线干渠建设中的主要相互影响因素、设计中重点研究的问题,分析了位置关系、隧道施工变形、隧道防洪与防渗等设计处理措施,供类似工程应用参考。     

基于隧道火灾损伤的衬砌安全性分析与评价

基于某隧道火灾过火段的结构安全性分析和评估,从衬砌结构变形及应力方面入手,通过工程类比、理论和数值分析等手段对特征隧道断面进行加固整治前后的二次衬砌结构安全性验算,验算指标包含衬砌抗压强度、抗拉强度和结构安全系数。结构安全性验算的主要特征断面选择在Ⅳ级围岩、Ⅴ级围岩和紧急停车带上,主要验算工况包含火灾前工况、火灾后拱圈不同剥离深度工况和加固施工后工况。安全性分析与评价表明,部分隧道过火段存在不同程度的衬砌结构失稳风险,加固施工后衬砌结构的位移与受力状态得到明显改善,各验算指标限值满足规范要求。     

双线盾构隧道施工对既有桥梁安全影响的研究

以盾构隧道近距离穿越地下既有桥梁桩基为工程背景,采用FLAC3D有限差分软件,对施工过程中隧道开挖引起桩基的位移进行了计算分析,最后建立Midas civil荷载-结构模型,在最不利差异沉降工况条件下,对上部桥梁结构的附加内力及变形进行验算。结果表明,全部注浆加固地层时,隧道开挖引起的桩基最大沉降值为9.3 mm,最大差异沉降值为1.0 mm,桥梁承载力满足要求。     

既有隧道扩建工程及衬砌稳定性研究

以当风凹隧道为工程研究背景,采用二维弹塑性有限差分分析方法,研究既有隧道扩建过程中的力学特征及其支护强度;分析并得出既有隧道扩挖与假设新建一座隧道在力学上的主要差异：采用同种施工方法时,因为已有衬砌的作用,在旧洞基础上扩挖将避免对围岩的大面积扰动,且能充分发挥围岩承载力;结合公路隧道设计规范给定的极限状态方程,计算出隧道衬砌的强度安全系数;从位移、应力和安全系数等方面分析并证明了隧道的稳定性,研究成果为类似的隧道设计施工提供参考．     

基于ANSYS确定小净距隧道合理净距的数值模拟

随着小净距隧道在工程实际中的应用,小净距隧道合理净距的确定成为工程所要解决的首要问题,应用二维弹塑性有限元方法,针对丹东大荒沟隧道的工程实例,对不同净距下小净距隧道围岩的位移、应力、塑性区进行模拟分析,并应用有限元强度折减法确定出不同净距下隧道的安全系数,最后通过隧道中心岩柱的塑性区是否贯通和安全系数的突变来确定小净距隧道的合理净距。     

软土地区天桥下基坑开挖深度的稳定性规律

为研究软土地区明挖基坑对附近多种建筑物和地层的影响,针对既有天桥下明挖基坑的实际工程,利用ANSYS软件建立三维模型,考虑地层的非线性变形特性,研究了基坑开挖深度对周边地层位移、车站上部天桥结构应力、变形以及车站轨道承台附近地表位移的影响规律,并探讨了“天桥效应”造成的局部影响。结果表明：随着基坑开挖深度增加,车站主体结构最大总位移、轨道桩基承台边缘沿轨道轴线方向的沉降均有所增加,而主体结构最大等效应力改变很小;天桥处轨道桩基的水平位移比其余部位位移小50%左右,天桥对轨道桩基有一定的保护作用,但其纵向不均匀变形会对轨道结构造成不利影响,因此建议施工时要合理控制“天桥效应”,通过数值模拟对施工进行动态仿真分析可为实际工程提供理论依据和参考。     

超高边坡开挖对既有隧道衬砌结构安全影响分析

以某临近既有隧道的道路改建高挖方边坡工程为研究对象，利用有限差分软件模拟分析了边坡逐级开挖过程中隧道衬砌结构变形与主应力的变化规律，计算了衬砌结构安全系数进而评价隧道结构稳定性，并结合现场测量数据分析验证仿真模拟的可靠度。结果表明：随着超高边坡逐级开挖，隧道衬砌结构各部位变形均增大，最大主应力从压应力变为拉应力而最小应力均表现为压应力；安全系数大幅度降低，Ⅲ阶段右拱腰存在局部破坏风险，Ⅳ阶段拱顶与左边墙易受拉破坏；模拟值高于实际值，减少边坡爆破施工可确保隧道运营阶段的安全性，可为相似工程提供一定参考价值。     

水下隧道开挖面三维渗流场解析及涌水量预测分析

开挖面前方地层水压力及渗水量值是水下隧道工程重要参数,也是开挖面支护力设计、超前堵水加固参数设计的重要指标. 针对以往二维渗流模型分析水下隧道开挖面前方三维渗流场的局限性问题,首先,建立考虑开挖面前方渗流等势面为空间曲面的水下隧道三维渗流解析模型;其次,推导以开挖面所在平面为分界线的全部未开挖区半地层空间的水头分布函数,得出开挖面渗水量及前方地层孔隙水压力计算公式;最后,分析超前加固厚度、土体与超前加固渗透系数相对值等因素对开挖面前方水压力及渗水量的影响. 分析结果表明:与以往考虑开挖面正前方为二维渗流场的理论模型相较,三维解析模型能更好地反映开挖面前方空间渗流形态,且涌水量与水压力计算结果误差在5%以内;当掌子面前方加固范围为2倍洞室直径,超前加固区与地层相对渗透系数取值50,为安全合理的超前堵水加固参数.