列车振动荷载作用下隧道围护结构性能实测分析

为有效缓解既有线路列车经过软土明挖隧道产生振动荷载对围护结构性能的影响,确保隧道工程安全可靠,采用现场实测和数据分析方法,研究不同列车、不同距离、不同深度情况下既有线列车振动荷载对地层振动的影响,从而确定列车振动影响范围、围护桩振动速度、锚索轴力以及桩身位移．实例分析表明,列车经过时,围护桩的水平振动速度较大,竖向振动速度相对较小,下行车引起的振动速度大于上行车;东西对应测点的锚索轴力变化规律基本一致,西侧锚索轴力大于东侧锚索轴力;桩身水平位移随着深度的增加先增加后减小．通过对列车振动荷载作用下的锚索轴力及桩身位移进行实测分析,可为锚索性能变化规律提供基础数据,从而为隧道工程设计和施工提供有价值的参考．     

紧邻既有线深基坑围护体系动力响应分析

紧邻既有线深基坑采用桩锚围护体系,国内尚属少见,缺乏相关测试及分析资料。依托石家庄六线隧道工程,基于一致粘弹性人工边界建立紧邻既有线深基坑桩锚围护体系动力响应有限元模型,考虑施工过程及锚索预应力对围护体系初始应力状态的影响,采用激振力函数列车荷载模式,通过计算结果与现场围护桩振动实测结果的比较,验证了有限元分析的可靠性。通过现场实验及数值模拟分析了不同列车时速、既有线距基坑边不同距离、基坑围护桩不同直径等条件下,桩及锚索的动力响应特性。结果表明:列车振动引起的围护桩及锚索附加动荷载效应较小,一般条件下可不予考虑,但距离较近且高速行驶时,围护结构振动幅度急剧增加,为保证运营安全,应采取限速措施并设定安全距离。     

相邻基坑对拉锚索支护结构参数敏感性分析

利用软件FLAC3D进行参数的敏感性分析,考虑锚索竖向间距、桩直径、相邻基坑间距、锚索预应力、桩间距、桩嵌固长度6个因素对对拉锚索支护结构性能的影响,具体为桩身弯矩、锚索轴力、桩后土体位移3个方面。分析结果表明:预应力锚索的设置使桩身弯矩局部呈"波浪形"但随着桩直径的增大,桩身弯矩呈现出"波浪形"的这一特点逐渐变弱;桩的有效抗弯长度随着桩径的增大而变长;可以通过增大预应力的方式,显著减小桩身的控制弯矩,从而减少桩的配筋,有效地节约工程造价;桩身弯矩沿桩深整体呈"S形",且控制弯矩都位于嵌固段;当嵌固长度满足一定深度后,嵌固长度变化对桩身弯矩、预应力锚索轴力、桩后土体位移没有影响。     

红砂岩地层大型车站深基坑桩锚支护结构变形分析

结合江西省赣州市赣州西站预留地铁车站深基坑工程,对红砂岩地层深基坑桩锚支护的桩顶水平位移、深层水平位移、锚索轴力和地表沉降进行现场监测分析。结果表明:桩顶水平位移、深层水平位移、锚索轴力和地表沉降时空效应显著,基坑中部变形大于坑角,长边大于短边,且从中部向坑角逐渐减小;桩体水平位移曲线呈两头小、中间大的“弓”形,最大位移出现在桩体埋深1/2 ~ 2/3 处,与锚索最大轴力所在位置的深度一致;锚索轴力随基坑深度变化呈类抛物线形分布,轴力损失和增长主要发生在基坑开挖阶段;坑外的地表沉降主要呈凹槽形分布,最大沉降发生在距坑边8． 5 m 左右处;基坑周围地表最大沉降值与深层最大水平位移之间存在着较为明显的线性关系。     

灰土挤密桩处理湿陷性黄土中的数值模拟

通过非线性有限元分析,模拟了夯扩灰土挤密桩群桩复合地基的实际工况,得出了桩身轴力随荷载及深度变化的规律、桩间土压力分布规律和沉降随荷载变化规律。     

竖向荷载下挤扩支盘桩数值模拟计算与分析

结合挤扩支盘桩和土体的实际参数,基于Marc有限元软件,采用六面体单元模拟挤扩支盘桩和桩周土体,建立了桩-土相互作用的三维空间模型,分析了竖向荷载作用下挤扩支盘桩和桩周土体的位移变化规律、桩身轴力传递规律及支盘端承力的变化规律,并与同直径等截面桩的极限承载力进行了对比.研究结果表明:在竖向荷载的作用下,桩顶的位移最大,离桩越远,土体的水平位移越小;桩身轴力在支盘处的变化较大,支盘承受了大部分荷载;各支盘端承力不能平均分配,应充分考虑各个支盘的位置和支盘端土体的力学特性,设计合理的支盘间距,才能最大限度地提高支盘桩的承载能力;挤扩支盘桩的极限承载力约为同直径等截面桩的2倍.     

地铁车站PBA法围护桩受力机制研究

以新疆地区某PBA法(浅埋暗挖洞桩法)地铁车站为工程依托,主要采用数值模拟的方法,结合对现场监测结果的分析对比,对地铁车站围护桩在不同施工阶段受力特点进行分析。研究结果表明:围护桩承载位移变化曲线在扣拱开挖和中板施作阶段增长速率较大,该阶段的轴力和水平位移占比分别为65%和72%;围护桩的承载位移变化曲线可以分三个阶段,即快速增长阶段、缓慢增加阶段、稳定持平阶段;围护桩桩径和桩间距对桩体水平位移影响较小,对轴力和弯矩影响较大,通过参数优化,可得到最优方案。     

运营期地铁列车振动下软黏土的动力响应及变形研究

为研究软黏土在长期列车振动荷载下的动力响应特征及变形规律,以天津地铁6号线左江道站—梅江风景区站区间为研究背景,采用土体循环移动弹塑性本构模型,选取合理的列车荷载,建立三维有限元模型,揭示隧道周围软黏土的加速度响应和位移响应,并结合实测数据分析隧道周围峰值加速度的衰减规律。研究表明:在隧道径向上平均峰值加速度呈非线性迅速衰减,列车振动对软黏土的影响范围为2.5倍隧道直径;列车振动对隧道周围环境的影响主要以竖向振动为主,地层变形空间分布形式与加速度响应规律一致;列车振动荷载加载初期,土体的变形增速较快,随着时间的增加,振动引起的土层变形趋于稳定。研究成果可为运营期地铁隧道的环境监测和地层变形评价提供有益参考。     

大直径管桩-钢管复合桩基承载特性现场试验研究

为研究大直径管桩-钢管复合桩基承载特性,依托温州港状元岙港区码头二期工程桩基建设,选取工程桩S1、S2为试验桩,分别开展了竖向静载和水平静载原位试验,测得竖向静载的截面应变值ε,及水平静载下桩顶水平位移Y、桩顶转角θ;计算了竖向静载时不同截面桩身轴力Qaxial、桩端阻力Qpu、桩侧摩阻力Qs,及水平静载时泥面处桩的水平位移Y0、泥面处桩的转角θ0;分析了竖向静载及水平静载过程中桩顶位移S随着竖向荷载Q的改变而变化的规律,以及竖向刚性系数K、不同截面桩身轴力Qaxial和桩侧摩阻力Qs的变化规律.研究表明:竖向静载下桩顶荷载-桩顶位移(Q-S)曲线呈缓变形;试桩S1、S2竖向承载力均不小于10500 kN,满足工程设计要求;桩侧摩阻力Qs随桩入土深度z的增加而逐渐发挥,其分布形式呈"驼峰型";在最大竖向静载Qmax下,试桩S1、S2桩端荷载分担比分别为9.55％、8.45％,均属端承摩擦桩;在水平静载H下,试桩S1、S2的水平承载力均满足设计要求;试桩S1、S2的桩身最大弯矩Mmax分别为820、1038 kN·m,均出现在泥面以下3.0 m附近.大直径管桩-钢管复合桩能满足项目工程要求.     

软土堤岸预应力桩锚支护体系工程特性分析

江苏省连云港盐灌船闸下游软土堤岸航道支护工程采用预应力桩锚支护+ 支护体后侧粉喷桩局部加固的支护体系。采用数值分析法分析不同影响因素对支护体后侧粉喷桩局部加固后堤岸预应力桩锚支护体系变形受力特性的影响。基于现场试验数据,对有限元数值分析模型进行验证,探讨桩径、锚固深度、锚固力及桩体抗弯刚度等因素对桩身变形和弯矩分布规律的影响。结果表明:桩体嵌固深度的增加有效地控制了桩锚支护结构的水平位移和弯矩,随着锚索锚固力的增加,桩锚支护结构的水平位移减小,但弯矩增大;桩径和桩体抗弯刚度变化对支护结构的水平位移和弯矩的影响效果不明显。     

刚/柔性组合墙面加筋土挡墙受力机制分析

基于刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离心模型试验,建立了原型挡墙三维精细化数值模型,分析了连接件端板埋深、拉杆刚度、竖向层间距、筋材刚度、加筋长度以及墙体高度等因素对上覆荷载下挡墙受力机制的影响.研究结果表明:端板埋深、筋材刚度、连接件层间距,以及加筋长度等对连接件荷载分担比影响不大,而拉杆刚度增大使得连接件荷载分担比增大明显;组合墙面水平荷载随挡墙高度的增加而增大,可采用朗肯主动土压力计算;挡墙工作状态时连接件荷载分担比随连接件与筋材刚度比的增大而增大,当刚度比达到8.6时,连接件荷载分担比约为60%,并趋于稳定.      

超大断面隧道施工监控量测技术

轨道交通TBM调头段新奥法施工具有开挖断面大、变形控制要求高等特点,常规的监控量测方法实施受限.文章介绍了全站仪非接触测量的方法,借此判断围岩的变形情况并进行数据回归分析;同时还对地表沉降、围岩压力、锚杆轴力和爆破振动等进行了常规监测.在确保施工安全的同时,判定实施二次衬砌支护的时机,供类似超大断面隧道监测参考.     

岩体各向异性与预应力锚索抗滑桩相互作用的数值模拟分析

从横观各向同性理论出发，数值模拟岩体各向异性对预应力锚索抗滑桩受力的影响，探讨了岩层的方向性、抗滑桩长度和预应力锚索安装角的变化对预应力锚索抗滑桩受力的影响。     

既有桩基影响下隧道开挖地层变形规律研究

为了研究城市隧道沿线邻近既有桩基的情况下,隧道开挖导致的地层变形规律,本文通过一个透明土物理模型试验并采用基于PIV技术的土体内部断层三维变形量测系统监测变形,得到了在既有桩基影响下,隧道施工过程中的地层规律。研究结果表明:隧道开挖引起的周围土体变形区域主要位于隧道上方及上方左右两侧,变形主要以竖向沉降为主,水平变形为辅,砂土地层呈现出整体较均匀变形模式,竖直与水平方向变形均大致对应隧道轴线对称;砂土地层中,隧道掌子面在桩基-隧道中心轴线前时,隧道周围地层变形较小,即隧道开挖的影响还未到达(刚到达)该区域;掌子面位置经过桩基-隧道中心轴线切面后,该切面上地层发生持续变形,直至掌子面位置距离该面约2倍直径后重新达到稳定平衡状态,变形基本完成。     

Dynamic Behavior of Double-Row Pre-stressed Anchor Piles under Earthquake Conditions

To investigate the seismic performance of the double-row pre-stressed anchor piles (DRPAPs) on the Yuxi-Mengzi railway, FLAC3D was used to construct a three-dimensional model. Using Koyna earthquake records as input motions, dynamic time-history analyses were carried out. In the analyses, we compared earth pressure on the front and back of the piles and deformation of the piles under different seismic forces with or without anchor cables. With the anchor cable present, the earth pressure on the back of the pile s free section increases, but that on the back of the pile s anchorage section decreases. Also, with anchor cables, the earth pressure on the front of the upper pile decreases, and that on the back of the lower pile decreases.     

坡形浅埋隧道爆破振动效应及理论模型验证

为研究位于边坡地形和浅埋土岩复合地层条件下的山岭隧道施工爆破振动效应和振动影响范围,验证并获得准确适用的振速理论模型,以国道317线下穿县城密集区的德格隧道为依托,利用现场爆破振动监测和回归分析对4组常用理论模型进行验证,同时,通过三维数值模拟及与理论模型计算、现场实测结果的比较,围绕爆破振速、振动影响范围以及存在的爆破振动效应进行分析. 研究结果表明:4组常见理论模型计算拟合度在0.15～0.86之间,其中,唐海、朱传统和周同龄理论模型公式对应不同爆心水平距离、高程差时各有优势;理论模型计算得到的爆破振动影响范围比数值计算结果更接近现场实测结果;在隧道成洞区28 m范围内爆破施工引起的“空洞效应”明显,地表垂向最大振速由起爆点处的1.98 cm/s增大到了2.23 cm/s;爆心所在横切面内顺坡向一侧距离开挖中线10～20 m范围坡面上“边坡效应”显著,最大垂向振速达1.83 cm/s之后随爆心距增大而线性减小;在逆坡向一侧5～10 m范围内随高程增加将出现“高程放大效应”,因此,上述范围内的地表建筑应作为现场监测重点并做好防震措施.      

地铁列车引起的大地振动传播规律研究

建立列车一轨道连续弹性双层梁平面模型,模拟地铁列车运行时引起的轨道结构振动,采用快速傅里叶变换法并结合Matlab软件编制程序,求出作用在隧道基底的荷载值,在此基础上,建立“隧道一土层”三维有限元模型,计算并分析了不同列车速度、不同隧道埋深等工况组合下地铁列车引起的大地振动传播规律。     

水平岩层公路隧道监控量测分析

公路隧道施工过程中遇到水平产状的岩层时处理不当极易出现围岩失稳、坍塌等事故,这些事故将对隧道施工人员、设备安全造成不利影响。以石塘隧道为工程背景,分析该隧道地表沉降、拱顶下沉及周边收敛、围岩内部位移、锚杆轴力、围岩与初期支护间压力监控量测结果,研究其变化规律。研究结果用以指导该隧道后续施工和设计方案优化,并可为类似水平岩层隧道设计、施工及监测提供借鉴。     

变阻抗桩纵向振动的半解析解

考虑桩周土体的三维波动效应,分析成层黏性材料阻尼土中桩顶受任意轴向激振力作用时变阻抗桩的纵向振动特性,求得桩顶频域响应解析解、复刚度和速度导纳,分析了底部土层模量变化和桩身阻抗变化对桩纵向振动特性的影响。