地铁深基坑渗流应力耦合研究

研究目的:武汉地区深基坑事故中,九成以上是因为地下水控制失效造成的。其中,承压水含水层在长江一级阶地中普遍存在,且含水层厚度很大,承压水头很高,成为武汉地区深基坑工程的一大特点。针对武汉长江一级阶地地铁深基坑,研究其降水与开挖施工过程中引起的地面沉降以及基坑稳定等影响与变化规律具有重要的现实意义。研究结论:对深基坑降水与开挖的流固耦合效应进行了分析,建立了渗流场与应力场耦合计算模型。使用FLAC3D对武汉长江一级阶地深基坑降水与开挖施工过程进行了渗流应力耦合模拟;计算结果表明,地表沉降形成了二次函数曲线分布形态的沉降凹槽;地下连续墙以下渗流速度最大,容易发生渗透破坏;相较于不考虑流固耦合计算,考虑耦合的计算结果与工程实际规律更为吻合,能更好地的预测与信息化施工。     

大埋深裂隙岩层中土压平衡盾构下穿水道施工安全性分析

广州—佛山环线沙堤隧道在大埋深裂隙岩层中采用土压平衡盾构法下穿佛山水道,采用FLAC 3D软件建立流固耦合数值模型,分析隧道下穿水道施工安全性。研究结果表明:下穿施工时引起地下水渗流,其中横断面方向影响范围约为隧道洞径的3. 6倍,纵断面方向影响范围约为隧道洞径的2. 4倍;在一定支护压力下开挖面具有一定的自稳能力,支护压力较小时在水压力的作用下开挖面易发生失稳破坏;在大埋深裂隙岩层中采用土压平衡盾构法施工时,应保证土仓的止水能力。     

降雨入渗对路堤边坡稳定性研究

降雨是边坡浅层破坏主要因素.在模拟降雨入渗对边坡的稳定性时,通常没有考虑入渗-产流和流体-固体的耦合过程,只是通过施加流量边界或零水头边界,求得暂态孔隙水压力的分布,采用非饱和土极限平衡理论计算边坡稳定性.实际上,降雨入渗过程是地表径流-地下渗流和流体-固体的固结过程.建立了在降雨情况下地表径流-地下渗流和非饱和土渗透固结方程,通过数值模拟对边坡在降雨下的稳定性进行了分析,并通过算例论证了在降雨情况下路堤边坡破坏情况.     

尾矿坝渗透稳定性分析

尾矿坝是矿山的控制性建设工程之一,渗透作用对坝体稳定性的影响具有特殊性。浸润线过高或渗透作用过强是造成上游式尾矿坝失事的主要原因。本文针对白岩尾矿运用数值模拟方法分析其在现状、加高3.5、7.0及10.5 m 4种坝高工况下,正常水位、洪水水位运行2种水位工况下地下水渗流场及浸润线的变化规律。研究结果表明:洪水位工况较正常水位工况浸润线明显抬高,渗流溢出点升高,发生渗透破坏的可能性增大;正常水位工况下堆积坝越高浸润线抬升越明显。建议后期施工时加强对尾矿坝坝内浸润线的长期监测。     

不衬砌水工隧洞围岩稳定性数值模拟分析

针对高渗压作用不仅会改变岩土体的应力状态,同时可能会使岩体劈裂、破坏岩体的原有结构的现象,基于流固耦合分析理论,利用快速拉格朗日有限差分法对隧洞围岩稳定性进行分析。从考虑渗流效应时围岩开挖稳定性、内水作用下围岩力学特性方面开展研究,得到围岩开挖后应力场、位移场分布特征,开挖卸载对渗流场的反馈,内水作用下隧洞的破坏特征和水力特性演变趋势。研究结果表明:对隧洞施工过程中采取安全措施,富水条件下的隧洞工程防排水提供一定的理论参考。     

渗流作用下砂层冻结模型试验研究

在地下水渗流地层进行冻结法施工时极易发生工程事故,为评估冻结效果,确保施工安全,应对冻结壁发展规律及其厚度计算进行深入研究。基于相似准则,通过室内模型试验,研究静水和不同渗流速度下饱和砂层冻结温度场分布规律,同时基于巴霍尔金温度场解析解,提出适用于渗流条件下冻结壁厚度的计算方法。研究表明:静水冻结时,饱和砂层冻结温度场呈对称分布,冻结壁交圈后温度场和巴霍尔金温度场解析解基本一致;渗流冻结时,冻结壁交圈时间变长,交圈位置偏向下游,上下游温度场差异性明显,渗流速度介于2.3～2.5 m/d时,冻结壁难以交圈;所提出的渗流条件下冻结壁厚度公式计算结果和模型试验实测值较为吻合。研究结果对渗流地层冻结规律认识及冻结效果评估具有指导意义。     

五道水库砾质黏性土心墙与基槽的接触渗透变形试验

为研究砾质黏性土与基槽之间的相互作用,通过砾质黏性土与基槽的接触渗透变形试验,研究二者之间的破坏形式及原理,介绍了渗流破坏的判别及临界破坏坡降,并通过结果分析,确定了不同情况下的临界渗流比降。     

钻孔桩咬合深搅桩支护的技术研究

以南京地铁西延线区间隧道的深基坑工程为背景,对软土层条件下的钻孔桩咬合深搅桩的支护方法展开探讨和研究,着重阐述含水软土层中该围护型式的关键施工技术和监测结果,指出在设计围护结构插入深度时必须考虑抵抗渗流破坏的能力,同时安全的插入深度也是防止维护结构“踢脚”失稳的保证。     

海底隧道施工过程中围岩稳定性的流固耦合分析

以厦门翔安海底隧道为工程背景,基于流固耦合理论,对穿越海域风化槽段施工过程中的围岩稳定性进行数值计算,研究不同施工阶段隧道围岩位移场和渗流场分布规律及支护结构的受力特征。研究结果表明:地下水的渗流作用对海底隧道的围岩变形影响很大,引起较大范围的海床沉降;超前导洞开挖对围岩渗流场的影响作用最为直接和明显,且由渗流引起的海底隧道围岩变形在向上传递过程中折减较小;海底隧道洞周变形和海床沉降主要集中在两侧导洞下部和中部核心土上部开挖过程中;海水水位变化对海床沉降、拱顶沉降、拱底回弹量及围岩塑性区分布范围均有一定影响;注浆圈加固效果直接影响海底隧道开挖后围岩位移场和渗流场的分布,且注浆加固区厚度及渗透系数存在1个经济合理值;海底隧道拱腰横向支撑节点的应力集中较大,出现较大的塑性破坏区;海底隧道支护结构受力分为3个阶段,且拱脚、横支撑支点处受力较大。     

隧道下穿新大力寺水库施工稳定性分析

针对水库水的渗流对浅埋暗挖隧道开挖及后期运营的影响问题,采用数值模拟的方法,研究了在各种渗透系数条件以及隧道开挖与地下水渗流影响下的隧道稳定性。分析表明:水库水的渗透以及隧道开挖会对上覆土体的稳定性造成较大影响,甚至可能会导致坍塌事故的发生。随着隧道的开挖,水库水开始发生渗流现象,并造成围岩塑性区快速发育,其中以拱顶位置塑性区范围最大;围岩渗透性越强,隧道顶拱和拱腰部位的渗透应力越小;随着渗透系数的增大,隧道的孔隙水压力、围岩位移、塑性区范围均出现较大的增长,并可能引起隧道的渗流失稳破坏。     

基坑三维渗流对紧邻区间隧道影响的数值分析

基坑工程施工改变地下水渗流场，导致紧邻区间隧道受力和变形发生改变。为此，应用数值分析手段，采用流—固耦合计算模式，对某基坑施工过程的渗流场和变形场进行三维模拟，分析了场地的水位下降规律和区间隧道的变形规律。并通过建立能反映止水条和螺栓作用的三维管片环实体计算模型，计算了管片变形和接头纵缝张开量。研究结果表明：该基坑施工诱发的最大水位下降约为2m；水位下降2m时管片的纵缝张开增量为0．13mm，为纵缝张开控制总量的4．3％。因此，认为该基坑施工诱发的三维渗流对紧邻地铁区间隧道的影响较小。     

寒冷地区冻融破坏对地铁隧道的影响及应对措施

随着东北、西北等寒冷地区的城市群大规模兴建地铁交通设施,使地铁隧道设计和施工过程中必须研究和解决寒冷地区极端气候条件下的冻融破坏和侵蚀作用.由于冻融作用对隧道结构破坏的严重性和常见性,需要在结构设计、施工工艺等方面采取有效措施减少和预防相关病害发生.     

四川九龙县斜卡水电站大坝基坑降水分析

斜卡水电站首部枢纽坝基覆盖层厚度大,并且有一层可液化砂土,厚度12～23.4m。在坝基基坑开挖时,降水是否引起坝基覆盖层渗流潜蚀破坏是工程成败的关键。本文采用理论计算和数值模拟对该基坑的涌水量及井点降水设计进行了分析,结果表明在坝基上游降水到砂土以下3m,下游降水到砂土以下1m不会产生渗流潜蚀破坏。     

铁路隧道建设与水环境关系分析

研究目的:隧道建设在我国正伴随着铁路事业迎来新的发展,但是长期以来隧道建设和自然环境之间始终存在着难以调和的矛盾.本文试图从隧道建设与地下水环境相互影响的正反两方面着手,分析地下水环境影响隧道施工与运营的成因,以及隧道建设对地下水环境与隧址区生态环境影响的成因,为隧道工程建设提供相关的参考.研究结论:隧道建设与生态环境是相互影响制约的矛盾体.隧道建设过程中,当隧址区岩溶暗河发育、地下水力联系紧密时,隧道开挖应力场与渗流场耦合作用强烈使得围岩出现过大塑性变形,容易发生突水、突泥等生产安全事故.隧道建成后长期疏干地下水,改变了应力场与渗流场的原有平衡,使得地表水枯竭,引起地面沉降,造成生态环境的恶化.     

盾构隧道长期渗水对地表沉降及管片内力的影响

以上海地铁盾构隧道为例,建立盾构隧道渗流模型,设置不同渗流程度及水位边界条件,分析长期渗流条件下隧道周围土体的孔压分布规律、地表沉降规律和管片内力变化规律.分析结果表明:渗流越严重,孔压降低越明显,地表沉降越大;孔压、地表沉降和管片内力的变化规律一致,且在保持地下水位不变的条件下,三者达到稳定状态的时间几乎相同;渗流使管片内力发生明显改变,管片内力的改变量与渗流的严重程度和地下水位变化情况密切相关;在渗流严重且没有外部水源补给情况下,长期渗流使地下水位不断下降,导致隧道拱腰处的管片内力增加量最显著,对地铁盾构隧道的安全运营造成严重威胁.     

精细管理在铁路营业线施工中的运用

由于铁路营业线施工要临时破坏铁路线路的完整性,具有现场破坏大、技术要求高、线路设备恢复期长的特点,稍有疏忽就会发生质量问题和安全事故。论述精细管理在营业线施工安全控制中应用的必要性,在施工中进行精细目标管理、标准管理、过程控制,可有效提高施工的质量和安全管理水平。     

邻近水库富水断层破碎带隧道注浆圈参数研究

隧道穿越富水断层破碎带施工风险较大,常采取超前全断面预注浆进行处理.本文依托皖南一工点通过建立渗流数值模型分析了注浆圈不同厚度、渗透系数下隧道周边地下水渗流规律.结果表明:未支护条件下开挖,渗流达到稳定状态后地下水压力呈漏斗状分布;隧道涌水量随着注浆圈厚度增加而减小,注浆圈厚度宜控制在5～8m;减小注浆圈的渗透系数可有...     

临近既有线的地道软土深基坑支护技术

庄桥站旅客地道为临近既有线软土深基坑工程,面临列车动载大、软土侧压力大、土体渗流明显等基坑危害.通过优化设计,解决基坑支护安全性与经济性的矛盾.同时,在施工过程中,通过实时监测、变形预警和信息化施工等手段确保方案落实,减少动载振动影响和开挖时空效应.     

三维离散机构在盾构隧道渗流稳定分析中的应用研究

基于极限分析上限定理,利用三维离散破坏机构对渗流作用下盾构隧道开挖面稳定性进行研究。通过将渗流效应等效为孔隙压力做功,提出三维离散破坏机构下的渗流稳定性分析方法,推导相应的孔隙压力功率公式。结合开挖面附近的孔隙压力分布方程,计算三维离散破坏机构中总孔隙压力功率,根据内外功率互等原理进一步推导渗流条件下开挖面临界支护力的表达式,通过优化计算得到临界支护力的最优上限解。利用数值模拟及已有算例对得到的临界支护力结果进行验证,证明了本文方法的有效性。利用该方法研究水位高度、开挖面透水性等因素对临界支护力的影响,并初步分析隧道破坏范围的变化情况。本文还提供了计算图表,便于工程上快速计算及分析。     

雅砻江锦屏二级深埋隧洞围岩渗流特性初步研究

研究目的:锦屏二级工程地质条件复杂,4条长达17 km的引水隧洞具有超埋深,大直径特点。为更全面分析锦屏二级隧洞围岩渗流特性,采用有限元方法,建立渗流简化模型,重点研究深埋引水隧洞不同条件下的渗流场特征。研究结论:研究表明,不同灌浆圈厚度及渗透性对围岩渗流特性影响较小,运行期施工排水洞及A,B线辅助洞封堵会引水隧洞围岩渗压增加明显;成果可为锦屏二级深埋隧洞的设计及施工提供参考依据。