地裂缝环境下盾构隧道结构性状及适应性研究

为了揭示地裂缝环境下不同拼装方式盾构地铁隧道结构性状及适应性,以拟建西安地铁8号线为依托工程,考虑采用盾构隧道穿越地裂缝场地为工程背景,建立三维有限元数值模型,对地裂缝错动作用下不同拼装方式盾构隧道结构变形与内力及适应性进行分析。主要结论:地裂缝错动时通缝拼装盾构隧道沉降变形明显大于错缝拼装盾构隧道;拼装方式对管片衬砌结构内力分布规律的影响不大,均表现为拱底位置出现管片接头挤压破坏和两侧拱腰位置受剪最为严重,但数值上通缝隧道内力更小一些;通缝隧道的环间相对垂直位错量及影响范围均大于错缝隧道。从地裂缝场地盾构隧道适应性来看,当地裂缝位错量s≤10 cm时,两种拼装方式的盾构隧道均可用于地裂缝场地,而当地裂缝位错量s10 cm时,错缝拼装的盾构隧道更适合地裂缝场地。     

昔格达层高填方路堤沉降变形特性研究

研究目的:新建的攀枝花南站车站路堤填筑高度达到36 m,出于地质、地形条件限制和经济考虑,该处的高填方路堤工程的填料拟采用路堑开挖的昔格达层土,但受其成因机制、物理力学特性、构造条件及地下水等因素的影响,昔格达土工程性质极差,易产生不同程度的地质灾害。本文以成昆线攀枝花南站昔格达层高填方路基工程为依托,利用ABAQUS软件建立三维整体有限元模型,分析昔格达层高填方路堤在分层填筑过程中的沉降变形规律,从而为实际工程建设提供参考。研究结论:(1)昔格达地层为极软岩,产状平缓,具有水稳性差、透水性弱的特性;(2)在合理控制施工质量,做好排水措施的情况下,昔格达土可作为路堤填料使用;(3)昔格达层高路堤在分层填筑过程中,最大变形位置发生在填筑体高度的1/2h～1/3h处;(4)昔格达层路堤和路基表面的最大沉降量都随填方高度的增长而增长,路基的最终工后沉降量为4.2 cm,最大沉降速率为3.99 cm/a,基本满足规范的要求;(5)本研究成果对我国西南山区类似工程地质条件下的铁路、公路等工程建设具有借鉴意义。     

盾构扩挖地铁车站对邻近建筑物影响分析

广州地铁六号线东山口站采用盾构扩挖解决了城市地铁盾构在不具备设置接收井的条件下进行施工的难题。结合盾构扩挖法施工,研究了施工中对周围邻近建筑物的影响,采用有限差分软件FLAC3D对地层与建筑物的相互作用进行三维数值模拟分析。分析结果表明,在扩挖阶段,无论从建筑物的内力变化量上,还是建筑物基础沉降值或沉降差值上都要明显大于盾构阶段,并且建筑物底部结构的变形量大于顶部框架结构,结构底层柱和梁的内力变化趋势不同,应加强重点构筑物的监测,以防基础沉降差过大造成框架结构的破坏。     

低山丘陵区客运专线路基沉降变形控制技术研究

结合武广客运专线低山丘陵区路基工后沉降变形量控制施工,就控制路基工后沉降变形量的主要技术措施地基处理、路基填料选取、施工过程控制与沉降变形观测技术进行了探讨,并结合典型断面的沉降变形观测结果,验证分析了上述措施的合理性。     

现代有轨电车路基沉降与动应力测试研究

为研究现代有轨电车在实际运营过程中的路基工后沉降和路基结构层动力响应规律,分别采用静力水准仪和土压力盒监测路基不同位置沉降与动应力。沉降监测结果表明:路基工后沉降在施工完成30 d后已趋于稳定,最大工后沉降量为2.27 mm,能满足埋入式无砟轨道结构长期运营的要求。分别以不同速度进行行车测试,测试动应力结果表明:靠近轨道结构部分路基结构层动应力最大约10.5 k Pa,线路路肩位置和线路中心位置动应力均较小,约为2 k Pa,各个测点动应力变化受列车行车速度影响较小,受路基结构位置变化影响较大,但变化范围主要集中在基床结构层。     

新建合宁铁路改良膨胀土填筑路基沉降规律研究

结合合（合肥）宁（南京）客运专线改良膨胀土填筑路基试验段,根据膨胀土地基上填筑路基的不同基底处理方式、不同边坡防护形式来设置观测断面,通过埋设沉降板、路基边坡变形观测桩,对路基沉降及变形进行观测,研究膨胀土地基的沉降变形、主要影响因素及改良膨胀土路基的变形规律,预测工后沉降。通过对比分析,发现改良膨胀土填筑路基成型初期沉降受载荷以及天气影响明显,随着时间的推移,变形逐渐趋于稳定,路基成型后期受天气影响不显著,路基表现稳定。说明石灰改良膨胀土具有良好的工程性质,改良灰土填筑路基具有良好的水稳定性和抗变形能力,从而为全线设计施工提供了依据。     

地铁车站基坑半幅盖挖法施工监测及分析

结合洛阳地铁1号线武汉路站深基坑半幅盖挖法施工过程,对支护结构和周边建筑变形进行监测分析,结果表明,半幅盖挖法所形成的不对称结构使基坑两侧地连墙水平变形和地面竖向变形特征均有不同;基坑明挖侧地连墙的水平位移较为一致,而盖挖侧的变化无一致规律性;地连墙水平位移最大值出现在基坑开挖底面以上0.22~0.42 H处,未出现在基坑开挖深度以下;盖挖侧地面变形量和附近建筑的竖向位移小于明挖侧,说明盖挖侧顶板对周围变形有抑制作用;基坑周边的施工荷载对围护结构的变形特征、混凝土支撑的轴力等均有明显影响,因此施工过程中应严格控制基坑周边出现超载。     

明挖卸荷施工对下卧既有地铁盾构隧道的影响研究

为研究明挖卸荷施工对下卧既有地铁盾构隧道的影响,文章以济南某明挖基坑近接既有地铁隧道为背景,基于midas GTS NX有限元软件,考虑3个方面因素并假设28种对比工况,开展数值模拟对比分析。得到不同因素影响下明挖卸荷施工对下卧既有地铁盾构隧道影响规律,并提出相应的建议措施。研究结果表明,明挖基坑与既有隧道夹角保持在45°及以上,可降低明挖卸荷施工对既有隧道的影响;明挖基坑与既有隧道竖向距离在0.5D(D为隧道直径)以上时,竖向距离对于控制隆起变形效果较为明显;在0.5D以下时,竖向距离对于控制隆起变形并不明显;明挖基坑横向卸荷面积对既有地铁隧道竖向变形影响随基坑加宽或加深而呈线性增加,基坑深度因素影响尤为显著。     

青藏铁路冻土路基路堤、路堑过渡带试验研究

根据青藏铁路北麓河试验段路堤、路堑过渡带近5年来的地温和变形监测资料,分析挖方段、零填段及填方段的冻土上限变化和路基变形特性。研究结果表明:挖方段,2002和2004年的多年冻土人为上限均为1.6 m,相对原天然上限下降量为0.5 m,但在2005年冻土上限有所回升,其变形主要表现为路基换填土层的固结变形;零填段,冻土上限上升量较大,2005年上升量达2.5 m,其变形主要来自活动层的压密变形;填方段,冻土上限有所上升,2005年上升量为0.7 m,其变形主要为天然上限以下冻土层的压缩及蠕变变形;到2005年12月,此过渡带路基均没有发生融沉变形,路基热稳定性好;从总沉降变形量来看,路堤断面变形量最大,零填断面变形量次之,路堑断面变形量最小,2004年11月后,总变形已基本趋于稳定。路基纵向变形比率最大为1.3∶1 000,小于线路设计坡度的3∶1 000,路基纵向沉降变形比较均匀,路面平顺性较好,能满足列车安全行驶的要求。     

竹筋格栅加筋山区挖填路基 受力变形研究

利用我国西部山区的竹材作为挖填路基的加筋材料,对湘西楠竹筋材的抗拉、抗弯强度进行测试,并与传统加筋材料的力学性能进行比对;基于Pasternak模型对挖填路基进行简化,对竹材加筋挖填路基抗弯变形性能展开研究;利用FLAC3D有限差分软件建立加筋挖填路基三维模型,就加竹筋格栅、加土工格栅及不加筋3种工况下的路基顶面差异沉降进行对比分析。研究结果表明:竹材能满足规范对筋材力学性能的要求;竹筋格栅加筋能有效减少路基顶面差异沉降,且其加筋效果优于土工格栅。研究成果可为控制挖填路基填挖结合部差异沉降提供技术支撑,为挖填路基的设计、施工提供参考。     

基于Mesri蠕变模型的路基工后沉降计算方法研究

路基工后沉降直接关乎铁路行车安全性及乘车舒适性,对工后沉降的可靠预测一直是工程界所追求的目标。本文基于Mesri蠕变模型理论引入路基荷载下受路基宽高比影响的附加竖向应力解析式,提出了一种天然地基条件下路基工后沉降计算方法。与依赖前期沉降观测资料的预测方法不同,本文方法适用性更为广泛,且具有模型参数少、物理意义明确、易于获取以及适合计算机编程等优点。通过与离心模型试验对比,路基工后沉降的计算值与离心机数据吻合较好,计算结果具有较高精度,验证了计算方法的可行性。经过对比发现,在铺轨完成后约2a,路基沉降逐渐趋于收敛,此时的沉降占工后总沉降的80%以上。研究成果可为初步设计阶段路基工后沉降预测提供一种简便算法,具有一定工程意义。     

基于动态神经网络法考虑区域沉降的高速铁路沉降预测

穿越地面沉降严重区域的高速铁路受工程沉降和区域沉降的耦合影响,准确预测高铁工后沉降的发展趋势对高铁安全运营有重要意义。通过分析影响工后沉降的因素,结合动态神经网络原理,以基准点、工作基点2个指标作为网络输入,以历史沉降数据作为延迟量反馈,用贝叶斯正则化算法训练网络,得到工后沉降的仿真非线性网络。应用此模型在沧州市沉降漏斗区进行沉降预测,以桥墩沉降量作为工后沉降的表征,和传统的双曲线法和灰色预测等模型对比。结果表明,动态神经网络考虑了区域沉降的影响,能更准确的预测工后沉降的发展趋势,具有很高的预测精度。     

盾构隧道近距离穿越燃气管道影响分析

盾构隧道近距离穿越燃气管道易引起管道及周边地层变形，控制效果不佳可能引发工程事故。依托某盾构隧道长距离穿越燃气管道工程，采用ABAQUS建立盾构隧道掘进对管线影响的三维有限元模型，研究地表和燃气管道受力及变形，并对比分析下穿过程不同掌子面支撑压力和同步注浆压力对燃气管道沉降影响规律。结果表明，掌子面支撑压力增大，燃气管道沉降量随之小幅减小；盾尾同步注浆压力增大，燃气管道沉降显著减小，同步注浆压力控制在1.1～1.3倍静止土压力范围可满足燃气管道变形控制要求。经现场实测验证，燃气管道最大沉降速率仅为0.25 mm/d,小于变形控制标准。     

交通荷载下斜坡软基路堤变形破坏机理分析

以福州绕城高速公路东南段的斜坡软基填方路堤为研究对象,运用PLAXIS 3D软件模拟填方路堤在设计行车荷载、汽车超载、交通行车方式等条件下路基整体变形及加固桩体的内力特征。结果表明:斜坡软基填方路堤受倾斜基底的控制和不均匀软土层厚的影响,会产生较明显的侧向变形;不同的交通行车方式下路基变形破坏特征有明显差异,且软基加固桩体的应力响应规律不同,使得软基加固桩体出现拉、剪、弯等多种受力工况,体现出明显的水平受荷桩的受力特征,极大地削弱了软基加固的整体稳定性,公路汽车超载显著加剧了路基整体侧滑和加固桩体破坏的可能性。     

超大直径顶管群下穿京沪铁路的设计研究

研究目的:超大直径顶管群曲线顶进穿过京沪铁路路基,不可避免对管道周围土体产生扰动,通过仿真计算研究不同顶进次序对铁路路基及轨道的变形影响,以及对该变形的影响进行评估,并结合地质资料提出袖阀管注浆加固路基方案,以指导顶管群安全穿过运营铁路。研究结论:(1)考虑不同顶管顶进次序的相互影响,顶进所引起的铁路路基最终变形呈沉降槽形式,变形区域边界线水平倾角近45。;(2)不同顶进次序引起的路基变形差别主要体现在不同位置发生的时间不同,最终变形差异并不大;(3)顶管作业对铁路的影响主要从路基沉降量和轨道短弦矢度值进行评估,仿真计算表明轨道短弦最大矢度值未超过要求;(4)沉降槽曲线表明路基面最大沉降量已超过10 mm,可通过袖阀管注浆加固以满足既有路基技术要求;(5)该研究成果对于采用非明挖方式下穿铁路结构的安全评估及设计具有参考价值。     

铁路填石路堤大粒径填料填筑过程沉降分析

对试验段现场填石路堤大粒径硬质填料填筑过程进行研究,分析填筑过程中路堤的受力变形及大粒径硬质岩填料对路堤沉降的影响。结合现场埋设元器件测得的实测值与有限元数值模拟结果的对比分析,提出控制铁路填石路堤沉降应采取的措施。     

浅埋暗挖矩形隧道施工方案比选研究

针对某新建地铁浅埋暗挖矩形隧道的工程特点,采用FLAC3D软件对各导洞不同开挖顺序的施工方案进行数值模拟。通过对比分析地表沉降、隧道拱顶沉降、底板隆起位移、初期支护内力等指标,寻求区间隧道周边地层变形及结构受力的特点和规律,从而选出最优的施工方案。研究表明:矩形隧道断面6导洞(先中间后两边)非对称开挖顺序可有效控制地层变形和结构受力;地铁区间隧道地表沉降曲线呈现"凹槽"形状,在隧道横断面方向影响范围约为4倍开挖跨度,掌子面开挖过后监测断面处地表沉降量所占比例约为60%;隧道拱顶沉降和底板隆起位移大部分发生在掌子面位于监测点前后10 m范围内,各导洞开挖顺序对支护结构内力影响较小;工程应用实践表明采用推荐的6导洞施工方案是安全可行的。     

地面堆载引起的邻近地铁隧道变形分析

为研究地面堆载引起的地铁隧道变形,首先采用Boussinesq基本解计算地面堆载作用在隧道上的竖向附加应力,再将隧道简化为搁置在利夫金地基上的Timoshenko长梁,考虑土介质的连续性和隧道剪切效应,给出地面堆载引起的邻近地铁隧道变形的计算公式,然后将公式计算值与使用EulerBernoulli梁模型计算结果和工程实测数据进行对比,最后对隧道变形影响因素进行了分析。结果表明:使用Euler-Bernoulli梁模型计算明显高估了隧道沉降量和内力,本文计算方法结果更精确;相对于堆载宽度,堆载长度的变化对隧道变形的影响更显著;距地面堆载中心的水平距离较小时浅埋地铁隧道沉降较大;隧道沉降量随地面堆载密度增大而逐渐增大,但堆载对隧道的影响范围不受其影响。     

高填方双层衬砌式明洞土压力和结构内力特性研究

采用现场测试和数值分析方法对高填方双层衬砌明洞的土压力和结构内力进行研究,分析明洞上方和两侧土体的沉降差分布,结果表明:明洞垂直土压力系数在回填过程中先增大再减小最后趋于稳定,明洞上方与两侧土体沉降差使其土压力值高于土体自重;在相同的填方高度下,基础刚度对明洞荷载有较大影响,混凝土大坝基础明洞的土压力系数可达基岩基础明洞的1.5倍以上,内外侧土柱沉降差前者达到后者的6倍。在回填土达到拱顶前,衬砌结构内力变化缓慢,回填土达到拱顶后结构内力线性增大,且混凝土大坝基础明洞轴力值达到基岩基础明洞的1.2～1.6倍,弯矩值则为1.6～2.4倍;此外,外层和内层衬砌的轴力比与二者的厚度比基本一致,轴力分配与组合梁类似。     

既有隧道改造为地铁的施工力学效应研究

研究目的:哈尔滨利用既有人防隧道工程改造为地铁在我国尚属首次,隧道的改造采用了单侧扩挖与双侧扩挖的施工方式,结合数值分析与现场监测,对施工过程中的应力分布状态与拱顶、地表沉降状况展开研究,为隧道的安全施工提供理论指导和决策依据。研究结论:结合现场结构和施工工艺,借助监控量测和数值模拟手段,分析了施工过程中应力场的分布与地表沉降规律,得到以下结论:(1)单双侧扩挖施工造成的地表、拱顶沉降小于规范要求,证实施工方法是合理的;(2)应力最大值的出现位置:单侧扩挖出现在破除边墙的一侧靠近拱顶部位(最大值为2.65 MPa),双侧扩挖出现在破除边墙处和仰拱边墙交界处(最大值达到2.79 MPa);(3)单侧扩挖与双侧扩挖对隧道结构的沉降影响有明显的差异,具体表现在结构的最大沉降值及产生部位均有不同;(4)通过对比发现,两种施工方法对地表沉降的变化影响不大;(5)该研究成果能够为城市地铁建设积累经验,对类似项目的施工具有较高的指导价值。