盾构隧道壁后注浆球孔压滤扩散模型

假设饱和软土地层中从管片注浆孔进行壁后即时注浆时,浆液直接接触周围土体,形成以注浆孔为中心的半球形浆体,与周围土体发生压滤效应,应用达西定律和弹性理论对球形浆体扩散过程进行理论推导,建立盾构隧道壁后注浆球孔压滤扩散模型。计算分析壁后注浆时隧道周围土体孔隙水压力、有效应力及注浆对管片产生的附加压力。分析结果表明:孔隙水压力随着远离注浆孔而逐渐消散;土体径向有效应力随着远离注浆孔逐渐减小,土体切向有效应力随着远离注浆孔先增大、后逐渐减小;注浆对管片产生的附加压力随着注浆压力的增大而增大。     

考虑饱和度变化的高速铁路非饱和路基固结分析

饱和度对非饱和土的固结特性有明显影响,研究饱和度对固结变形的影响规律,有助于科学预测高铁基础工后沉降。基于Fredlund双参数理论和已有的一维固结解析解,求得非饱和土的一维固结速率。在考虑饱和度和渗透系数关系的情况下,结合典型算例,分析饱和度对固结特性的影响。研究结果表明:超孔隙气压力、超孔隙水压力的开始消散时间以及土体的开始变形时间均随着饱和度的减小而后延;高饱和度条件下的超孔隙气压力和低饱和度条件下的超孔隙水压力的消散速率更小,且消散过程更长;不同饱和度条件下的土体固结曲线在中前期都表现出相同的变形规律,但饱和度越大,土体固结时间就越短。     

考虑水-土耦合的盾构隧道地表沉降试验研究

考虑水-土耦合情况,进行不同隧道埋深、支护压力和掘进速度条件下盾构隧道施工致地表沉降的大型三维物理模型试验,总结不同条件下的地表沉降规律,分析孔隙水压力和围岩压力的变化特性,归纳不同条件下的地表沉降曲线;探讨隧道埋深、支护压力和掘进速度以及孔隙水压力对地表沉降值的影响,推导地表横断面沉降槽计算的经验公式,并将研究成果应用于北京地铁10号线部分区间的地表沉降预测.结果表明:随着隧道埋深增加,地表沉降值减小,地表横向沉降槽影响范围加宽;沉降值随支护超压比增加而增大;掘进速度变化对地表沉降的影响程度较小;施工扰动围岩及孔隙水压力消敞对地表沉降值有较大影响;基于物理模型试验的经验公式预测值与FLAC~(3D)数值模拟预测值、现场实测值均较为吻合.     

盾构隧道同步注浆浆液压力消散规律研究

基于达西定律、力学平衡原理和广义虎克定律,推导盾尾空隙内浆液的固结方程,以软土地区典型的盾构隧道同步注浆参数为例,分析浆液压力消散规律。结果表明:浆饼(浆液固结层)厚度与土体剪切模量、泊松比成反比,与注浆压力成正比,与浆液固结前后孔隙比的变化密切相关;不计地层渗流阻力影响时,浆液压力的消散与浆饼厚度的形成主要集中在浆液注入盾尾空隙后的2.1h以内;地层渗流阻力可以延缓浆液的固结过程,但不能影响其最终固结状态;土体剪切模量的增大有利于促进浆液压力的快速消散;孔隙水压力的增大能明显抑制浆液压力的消散;注浆压力的增大对初始时刻浆液压力的消散具有明显的促进作用,但却会相应延长压力消散的时间。     

西安地铁隧道盾构开挖面支护力安全范围分析

研究目的:本文以西安地铁2号线某区间隧道工程为依托,根据具体的地质情况,运用FLAC3D数值仿真模拟软件以隧道开挖面上方地表点和洞顶点沉降为衡量标准,确定施工中开挖面支护力的安全范围,从而防止隧道穿过埋深变化较大的地点时地表出现过多的沉降和隆起。研究结论:(1)盾构隧道的开挖面存在最小支护力和最大支护力,即支护力具有合理的安全范围。当支护力超出范围时,隧道周围土体易发生破坏,或埋深较浅时地表出现较多沉降和隆起现象。(2)隧道埋深大于1.5倍洞径后,地表点已不能有效反映隧道周围土体变形,应该用隧道洞内测点来监测控制土体变形。(3)开挖面支护力的安全范围随埋深的增加而增加。当埋深较浅时,支护力的安全范围很小,可采用地面堆载的方式来等效达到增大隧道埋深的目的,扩大支护力安全范围,降低施工难度。     

强夯加固粉土地基超孔隙水压力增长规律研究

黄河冲积平原地层以粉土和粉质黏土为主,为研究该地区强夯加固地基的超孔隙水压力增长规律,进行了强夯现场试验。通过对超孔隙水压力的现场监测及试验结果的统计分析得出:夯击次数和地层埋深影响超孔隙水压力增长规律;其增长模式符合指数曲线模型,基于该模型推导出的超孔隙水压力增长计算公式经验证是合理的;随着夯击次数增加,浅层土体最先出现液化,随后液化区域逐渐加深;地下水位较高时,可以实施降水以降低临界液化深度,从而实现连续多次夯击。     

高速铁路路基工程PHC桩沉桩挤土效应研究

研究目的:通过对上海虹桥综合交通枢纽虹桥高速铁路站区路基先张法预应力管桩沉桩施工过程中孔隙水压力变化、深层土体位移及桩顶标高的的监测,掌握沉桩过程对预应力管桩桩周土体的挤土效应,研究和采取有效降低挤土效应的具体措施,控制和降低沉桩过程对周围土体结构的影响程度。研究结论:监测发现,距打桩施工区的水平距离越近,受挤土效应的影响越大,超孔隙水压力累计增长量越大;深度越深,超孔隙水压力累计增长量越大。通过对超孔隙水压力及深层土体位移的监测,合理调整了桩基施工的速率和施工工序。管桩的挤土效应比较明显,位移主方向是打桩前进的相反方向。采取提前偏移措施投放桩位,可以减少打桩施工对已完成桩位的影响。在需要控制土体位移量的区域,严格控制打桩速度和打桩方向,同时采取跳打工艺,可以有效降低打桩的挤土效应。     

强夯作用下地基超孔隙水压力的变化规律现场试验研究北大核心

通过在济（南）乐（陵）高速公路试验区地层不同深度埋设孔隙水压力计,观测并分析强夯过程中超孔隙水压力的变化规律。结果表明：在1 500 k N·m夯击能夯击后,强夯最大影响深度可达8.5 m,有效加固深度约为6 m,有效加固深度系数为0.490;浅层超孔隙水压力增量大于深层超孔隙水压力增量;强夯径向影响宽度可达6 m,有效加固宽度为2-4 m;单点夯后6 h超孔隙水压力趋于稳定,24 h超孔隙水压力基本消散。另外,通过室内标准贯入度试验验证了该地基采用强夯处理后加固效果明显,7 m深度内土体地基承载力大幅提高。     

强夯作用下地基超孔隙水压力的变化规律现场试验研究

通过在济(南)乐(陵)高速公路试验区地层不同深度埋设孔隙水压力计,观测并分析强夯过程中超孔隙水压力的变化规律。结果表明:在1 500 k N·m夯击能夯击后,强夯最大影响深度可达8.5 m,有效加固深度约为6 m,有效加固深度系数为0.490;浅层超孔隙水压力增量大于深层超孔隙水压力增量;强夯径向影响宽度可达6 m,有效加固宽度为2~4 m;单点夯后6 h超孔隙水压力趋于稳定,24 h超孔隙水压力基本消散。另外,通过室内标准贯入度试验验证了该地基采用强夯处理后加固效果明显,7 m深度内土体地基承载力大幅提高。     

海域低渗透性土层盾构隧道外荷载特征

选取珠海横琴马骝洲西线隧道WK2+600断面为监测断面,对潮汐作用下盾构管片结构上的外荷载进行跟踪测试。测试结果表明:当隧道埋深大于波浪作用下超孔隙水压力的影响深度时,孔隙水压力不受波浪周期的影响,潮汐荷载通过静水压力的形式作用于衬砌结构上;隧道贯通后的水压力低于理论静水压力;对于修建在低渗透性地层中的水下隧道,若外水压力取全水头则结构设计偏向于安全。围岩压力的变化与水位的变化密切相关,并且受波浪周期的影响;隧道外荷载通过土压力波动的形式响应波浪荷载。