考虑隧道施工参数变化时地层变形的时空统一计算方法研究

目前隧道施工地层变形的计算没有考虑变形的时空发展过程,更难以考虑隧道施工参数变化对变形的影响。本文基于随机介质理论,从单元开挖引起的地层下沉出发,考虑隧道上部地层变形随隧道施工的时空发展过程,通过理论推导,建立能考虑隧道施工速度、地质条件、施工地层损失等施工参数发生变化时地层变形的统一计算公式。工程算例分析表明,本文推导的计算方法具有较好的可靠性。进一步通过工程实例计算,对隧道施工参数变化时地层变形的变化规律进行研究;当隧道施工过程中地质条件和施工参数发生变化时,在隧道地层变化的交界面处会产生沿隧道纵向的地层永久变形。     

复杂条件下超大跨地铁车站施工仿真技术研究

研究目的：研究复杂条件下超大跨浅埋暗挖地铁车站施工时,不同施工工序下开挖引起的地层扰动对地表沉降及拱顶下沉的影响规律。研究方法：以某超大跨浅埋暗挖地铁车站作为工程背景,利用ANSYS有限元软件作为开发平台,以浅埋暗挖隧道开挖支护理论为基础,采用平面应变模式,对双层两柱暗挖结构的三跨连拱隧道开挖支护全过程进行非线性仿真研究。研究结果：仿真计算结果与现场监测数据基本吻合,可以指导该类型隧道施工的地层沉降仿真研究、施工作业及信息化施工。研究结论：地表沉降影响范围约3倍洞径,最大沉降量为20.75 mm,拱顶最大下沉量为29.93 mm;超大跨隧道分部开挖“群洞效应”明显,在“上软下硬”围岩地层中,地层变形控制的关键工序是上部软岩断面的开挖支护,下部断面要减少爆破振动对地层变形的影响;大跨隧道开挖支护中,不同分部开挖引起的沉降量及沉降槽宽度是不同的。     

地铁隧道施工引起地表沉降主要影响角的分析

在我国城市地铁隧道施工引起地表移动的研究中,Peck法和随机介质理论法应用比较广泛。由于随机介质理论法应用经验相对较少,其相应的主要影响参数的取值方法也不是很成熟,通过对Peck法和随机介质理论法之间的关系的讨论,得到Peck法可以看作是随机介质理论法在应用于埋深较大、开挖断面较小的隧道的一个近似,并给出了随机介质理论法主要影响角的确定方法,大大加强了随机介质理论法在城市地铁隧道施工引起的地表移动及变形研究方面的实用性。在上述讨论的基础上,通过实际工程的验证,证明上述方法的有效性和可靠性。     

低岩跨比软岩地铁隧道上覆管线变形规律

为科学预测低岩跨比条件下软岩地铁隧道开挖后上覆岩土层及其管线的变形规律，针对隧道上覆岩层与土层客观移动规律的差异，考虑开挖时隧道围岩的施工扰动，构建低岩跨比隧道上覆岩土层的“类双曲”移动模型，据此提出地表沉降槽宽度的计算式，并基于Hoek-Brown强度准则给出隧道上覆地层损失率的确定方法，在此基础上运用弹性地基梁理论分析隧道上覆管线的变形规律。以南宁某上覆排水管、天然气管和给水管3种不同材质管线的地铁区间隧道工程为例进行验证。结果表明：地表沉降槽宽度随上覆岩层厚度增加而减小，随上覆土层厚度增加而增大；管线竖向挠曲位移、转角、弯矩及剪力与扰动程度正相关；管线转角、弯矩及剪力随其埋深和管隧夹角增加而增大，但竖向挠曲位移却随管隧夹角增加而减小；各管线沉降区域均主要集中于距隧道中轴线12 m范围内，竖向挠曲位移理论计算与现场监测结果误差均小于10%，且对天然气管和给水管的预测精度更高。     

浅埋隧道上覆建筑的稳定性研究

研究目的:研究浅埋隧道施工对上覆建筑稳定性的影响,为建筑密集地区浅埋隧道设计、施工提供技术依据.研究结论:论文以龙厦铁路石桥头隧道为例,系统分析、计算了浅埋隧道超挖、预留变形量、掌子面土体挤出等地层损失诱发的地表变形大小及对地面建筑变形稳定性的影响.研究表明,隧道正常施工产生的地层损失及其诱发的地表变形将使位于隧道DK 3+200附近上方的建筑变得不稳定.     

超浅埋超高断面暗挖隧道地层变形控制技术

研究目的:通过建立ANSYS仿真模型,研究隧道开挖引起的地层扰动对地表沉降和拱顶下沉2个重要安全控制指标的影响规律,从而控制地层应力重分布对施工安全和结构稳定带来的不利影响;实施地层变形仿真结果与实测结果的对比分析和反馈设计,优化隧道开挖步序,从而实现复杂环境、软弱富水围岩条件下超浅埋超高断面暗挖隧道的成功修建.研究结论:通过仿真计算与实测变形绝对值对比,实测和仿真计算预测的地层竖向变形值在各级控制范围之内.故针对软弱富水围岩下的超浅埋超高断面隧道施工,建立以100%应力释放的平面应变模式的ANSYS仿真模型,适合现场施工过程控制和优化的需要;针对超浅埋超高断面暗挖隧道施工采用的CRD工法,仿真结果显示在软弱富水围岩条件下2、4、5和7部开挖引起的沉降量占总量的85%～90%,以此进行优化,即所述各部采用台阶式预留核心土法开挖,隧道断面以2、4和5、7部的分界面控制台阶高度,采用先贯通上部断面后贯通下部断面的分台阶CRD法施工,该方法安全可靠.     

采用随机介质理论改进方法计算平行双线盾构隧道的沉降

地下工程施工引起的土体沉降可能会对地面建筑以及地下构筑物的安全造成影响。先开挖的隧道对于后开挖隧道的沉降变形有影响,隧道断面的收缩变形也不是均匀的,因此在随机介质理论中加入了考虑隧道断面不均匀变形的系数,以及先开挖隧道对后开挖隧道的影响系数,采用随机介质理论改进方法,对双线并行盾构隧道造成的地面沉降预测进行了分析。结合工程实际,对比分析了随机介质理论改进方法的计算结果、一般计算方法的计算结果和实际观测数据。分析结果验证了随机介质理论改进方法的合理性。     

基于随机介质理论的浅埋偏压隧道沉降预测

研究目的:在偏压地形中,隧道开挖引起的地层损失可能导致倾斜地表和水平地表的沉降或隆起,造成地层及地面上建筑物发生不均匀沉降,影响建筑物的安全,因此有必要对隧道开挖引起的地表竖向位移进行估算与分析。研究结论:(1)论文基于随机介质理论,推导了浅埋偏压盾构隧道开挖地表沉降公式;(2)通过理论推导修正了地表沉降公式计算所需的断面收敛区域U'-V';(3)计算过程中,为简化计算,采用极坐标改进了倾斜地表和水平地表沉降公式;(4)浅埋偏压条件下,倾斜地层坡度α≥45°时,位移变化速率明显加快;此外,地表竖向位移最大值同开挖单元深度与沉降半径之比呈现出一种线性关系;(5)隧道轴线到斜坡表面的垂直距离d3.5R时,地表竖向位移变化也会加快,所以隧道修筑应尽量选择在d≥3.5R的位置;(6)该研究成果可为浅埋偏压隧道开挖的地表位移预测提供一种新途径,为地表位移控制提供技术支持。     

长昆客运专线雪峰山地区炭质板岩隧道地层变形规律初探

基于塑性大变形理论,运用有限差分法,建立了雪峰山炭质板岩隧道开挖数值计算模型,分析了地应力、隧道埋深、围岩级别以及开挖释放率对隧道开挖引起的地层受力和变形影响。结果表明：隧道开挖后的围岩变形和影响范围随着地应力水平的提高、隧道埋深的增加以及围岩级别的增加而明显增大,随着开挖释放率的增大,围岩变形先平稳增大,后急剧增加,变形曲线在释放率为70％～80％之间出现拐点。越靠近洞壁,围岩变形受上述因素的影响越明显,所以相应的变形差异越大。     

不同开挖步骤引起浅埋隧道地表沉降的数值分析

地铁施工扰动地层,必然造成相应的地层变形。结合沿海地区软土地区浅埋暗挖矩形隧道施工,使用有限元软件对分部开挖进行非线性数值模拟,分析矩形隧道初期支护在开挖过程中的地表沉降变形。分析结果表明,浅埋软土矩形大跨隧道在开挖过程中,群洞效应的作用和施工方案有密切关系,在此基础上提出了控制地层变形的技术措施,在天津地铁1期工程施工中得到了充分的利用并且取得了良好的效果。     

东秦岭特长隧道工程施工技术要点综述

介绍东秦岭特长隧道工程正洞及平行导坑的设计标准、施工技术要点。全面介绍该隧道施工测量与测试、隧道开挖与支护、防排水、施工通风与防尘、施工机具及配套、弹性整体道床等方面的技术 ,解决了GPS定位引导、长距离独头通风、有轨与无轨运输设备相配套、软弱围岩的超前防坍塌预支护、光面爆破、无滴渗防水、复合式衬砌、弹性整体道床的半机械化铺设等多项技术难题     

东秦岭特长隧道阶段性施工通风方案的研究与实施

结合东秦岭隧道通风实践 ,详细介绍长大双线隧道带平行导坑施工阶段性通风设计与实施方案     

盾构法过江隧道埋深的确定方法

作为加速城市化进程和改善交通现状的重要途径,地铁线网日益密集,地铁建设进入高潮阶段,随之而 来的地铁区间穿江过海的情况逐渐增多,所以该类地铁隧道的设计技术问题需要重点深入研究。以哈尔滨地铁某 过松花江区间为依托,对过江隧道埋深的主要控制因素及过江隧道合理埋深进行研究。过江区间盾构隧道上方覆 土层过薄,可能会出现塌方或者涌水等严重事故。通过分析过江隧道埋深的主要控制因素,如两端车站埋深、隧 道纵向线路坡度、施工期间安全覆土、运营期间抗浮要求等,得出过江盾构隧道的设计埋深,总结出一套完整的 盾构法过江隧道埋深的确定方法,以期为类似工程提供借鉴和参考。     

类矩形盾构隧道与圆形盾构隧道振动特性对比分析

以宁波地铁3号线一期工程采用的类矩形盾构隧道为研究背景,分别建立类矩形盾构隧道和圆形隧道有限元模型,并对两种隧道结构的振动特性作了对比分析。研究结果表明:与圆形盾构管片相比,类矩形盾构管片自振频率更高,对控制管片结构与轮轨振动的共振更为有利;无论是道床中心、隧道壁还是线路正上方的地面位置,类矩形盾构隧道的振动水平均要小于圆形盾构隧道;当振动由隧道壁向地面传递时,圆形盾构隧道的振动衰减得更快;考虑地铁设计选线因素,在地面建筑敏感点位置,类矩形盾构隧道可以减少Z振级3～6 dB。类矩形盾构隧道在自身结构和线路规划等方面对地铁振动的控制均具有优势。     

大断面矿山法隧道开挖对小净距盾构隧道的影响分析

以厦门地铁1号线集美中心站站后停车线隧道工程为背景,采用FLAC3D三维有限差分软件,对此大断面矿山法隧道开挖对小净距盾构隧道的影响进行了三维数值分析。分析了CRD(交叉中隔墙)四步开挖法、CRD六步开挖法(靠近盾构隧道部分后开挖)及CRD六步开挖法(靠近盾构隧道部分先开挖)对盾构隧道的影响,揭示了盾构隧道位移和管片弯矩的变化规律:大断面矿山法隧道开挖时对先施工的小净距盾构隧道产生4~9 mm的位移值,盾构管片产生80~170 kN·m的弯矩值。另外,CRD四步开挖对盾构隧道不利,盾构隧道的位移和弯矩分别增大约33%和6%,并且靠近盾构隧道的部分对盾构扰动更大,因此,推荐使用CRD六步开挖法(靠近盾构隧道部分后开挖)。最后对比分析了盾构隧道的现场监测位移值和数值模拟结果。     

麦积山特长隧道施工配电、通风技术

随着我国公路和铁路建设的不断发展,长大隧道越来越多,施工难度也越来越大。作为隧道施工配电、通风系统,应根据隧道施工的难度和隧道实际情况采取合理的布设方案,为顺利施工创造良好环境。结合麦积山隧道施工实例,详细介绍了施工过程中通风和配电方面的措施。     

地铁隧道清洁车发展概况与展望

对地铁隧道清洁问题现状进行了分析,对比3种主要的地铁隧道清洁方法,对地铁隧道清洁车的发展现状及产品进行调研,对其中的吹气系统、吸尘系统、除尘器、风机等关键技术进行研究,进而对地铁隧道清洁车的发展做出展望。     

某高速公路隧道水害原因分析及治理

公路隧道运营过程中极易发生水害,针对宝牛高速公路某隧道的水害现象进行实地勘察和取样分析,综合提出了简单易行的解决方案,并取得了良好的治理效果。     

高强快速锚杆技术在东秦岭特长隧道施工中的应用

介绍高强快速锚杆技术在东秦岭特长隧道施工中的应用 ,尤其在铁路施工规范及检验标准无具体规定的情况下 ,参考其他行业相关标准 ,对锚杆锚固剂性能指标在检验控制方法、施工参数的确定、工艺流程等方面进行了有益的探索     

列车荷载作用下隧道铺底结构疲劳寿命分析

针对我国既有铁路隧道铺底结构破损严重的现状,在试验研究和数值计算确定隧道铺底结构疲劳危险部位的基础上,采用动力有限元方法计算得到列车动载作用下隧道铺底结构疲劳危险部位的弯拉应力时程曲线,而后根据疲劳累积损伤理论,采用Tepfers的混凝土单对数疲劳方程求出隧道铺底混凝土结构的使用寿命及其损伤度。计算中考虑了10 cm2、0 cm3、0 cm厚素混凝土和20 cm厚钢筋混凝土4种不同的隧道铺底工况,计算结果同模型试验结果的变化规律一致。根据计算结果得出20 cm厚钢筋混凝土铺底结构使用寿命较长的结论。