流变性软土隧道施工与运营期群桩响应分析

在软土隧道施工与运营期间,隧道周围土体沉降会对附近建筑物产生不利影响。文章采用两阶3D段分析方法,借助有限差分软件FLAC探讨在考虑软土流变特性时隧道施工期与运营期的土体沉降与邻近群桩受力情况。在第一阶段,当隧道处于开挖阶段时,采用位移控制法分析隧道开挖引起的土体短期沉降,将模型中的土体沉降槽曲线、桩体挠度、沉降、弯矩、轴力与相关文献计算结果进行对比,验证数值模型的正确性。在第二阶段,当隧道处于运营期时,采用CVISC流变模型对土体长期沉降与群桩附加受力进行计算,探究CVISC模型中4个参数对土体变形及群桩响应的影响,并提出隧道运营期长期沉降拟合公式。     

基于不同固结度下地铁运营引起的地基土动力响应分析

地铁运营时,地基土会在列车荷载-轨道系统相互作用下产生扰动。基于此,文章建立了列车荷载竖向振动模型,计算得到了地铁隧道仰拱处的荷载随时间的变化规律;并采用三维有限元法分析了受施工影响下杭州地铁1号线某区间列车运行引起的地基土振动响应。结果表明:随着地表土体与隧道中心线距离增大,地表振动出现滞后性,且强度逐渐减弱;隧道纵轴线上,位于隧道上、下方不同深度处地基土的振动规律具有一定的差异;初始固结度越小,地表的振动响应越大,而隧道下方的土体受施工扰动的影响则较小。考虑地铁施工的扰动影响对合理分析地铁运营期间的环境振动具有重要意义。     

地铁隧道基底饱水风化软岩动力响应及长期沉降研究北大核心CSCD

为探究列车循环荷载作用下地铁隧道基底饱水风化软岩动力响应及长期沉降,选取南昌地铁基底不同风化程度泥质粉砂岩为研究对象,开展了室内动三轴试验,提出了考虑加载次数、动应力比、偏应力比等因素的全、中风化泥质粉砂岩的累积塑性应变数学模型,结合动力有限元软件进行动力响应分析。结果表明:在不同风化程度组合地层中,地铁隧道基底位于全风化软岩时,列车荷载产生的动应力、加速度竖向影响范围分别为16.0 m、7.0 m,位于中风化软岩时动应力、竖向影响范围分别为11.0 m、6.0 m;全风化软岩层的动应力和加速度峰值均大于中风化软岩层的;结合累积塑性应变数学模型,当地铁运营100 a,列车速度为110 km/h情况下,隧道基底位于全、中风化软岩累积沉降预测值分别为25.68 mm、17.98 mm;列车速度的改变对隧道底部风化软岩的长期沉降影响较小。     

黄土地区地铁行车荷载作用下地表响应的数值计算研究

文章以黄土地区的西安地铁2号线为背景,通过建立列车-轨道-地基系统分析模型,模拟地铁行车荷载;基于动三轴试验结果推导并导入长期循环荷载作用下黄土土体的材料力学模型;针对研究对象设置合理的计算参数,特别是人工非线性粘弹性边界条件等一系列数值计算条件,建立了考虑隧道与周围土层动力相互作用的数值分析模型,从而对黄土地区地铁行车荷载作用下地表振动响应规律进行了研究;并对列车单向运行和双向运行时在不同速度、不同加载情况下地表振动响应的变化进行了分析对比。     

盾构隧道施工引起周围土体超孔隙水压力的分析

盾构隧道施工在推进过程中将不可避免地对周围土层产生扰动,从而在土体中产生超孔隙水压力,导致后期固结沉降。文章基于修正剑桥模型,采用应力路径法,对盾构掘进产生的超孔隙水压力的大小、扰动范围以及分布规律等进行了计算分析,从而得出了盾构施工引起的周围土体超孔隙水压力峰值;同时,通过考虑开挖面土舱压力、隧道中心处土体的静止土压力及土体粘聚力等因素的影响,确定了盾构施工引起周围土体超孔隙水压力的影响范围;在不考虑纵向渗流的前提下,根据达西定律原理推导得出了隧道周围土体超孔隙水压力的分布规律。结合算例分析表明:采用应力路径法得到的隧道周围土体超孔隙水压力的峰值与隧道的埋深呈线性关系;随着隧道埋深的增加,盾构施工对土体的扰动范围及超孔隙水压力的峰值都在不断增加;但超孔隙水压力的变化趋势随隧道埋深的增加逐渐变缓,当H/D=1.5时超孔隙水压力的变化趋势近似为线性。     

盾构机穿越地铁隧道施工技术研究简介

盾构机在未经加固的软土地层中近距离下穿正在运营中的靥#线隧道,对其周围土体变形状况、档机理以及地层后期沉降的研究,提出了进行有效控制的施工方法及参数,解决了盾构近距离穿越邻近地下构筑物的技术难题,为今后的类似工程提供经验借鉴.     

卵石地层地铁隧道近接施工位移特征研究

以北京地铁9号线某区间隧道近接既有铁路桥梁施工为背景,文章基于Hardening-soiJ本构模型采用三维数值计算与现场实测结果相对比的方式,研究卵石地层地铁隧道近接既有铁路桥施工的位移特征。研究得出的结论为:(1)卵石地层岩体较为松散,胶结性较差,围岩稳定性较低,可引入Hardening-soil模型模拟其应力-应变关系;(2)区间隧道开挖引发的竖向位移主要集中在隧道拱顶部位,并随着向地层深部的发展逐渐衰减;(3)地铁区间隧道施工引发的地表沉降可认为是两条单洞隧道地表沉降曲线的叠加,现场实测与数值计算得出的规律一致;(4)既有铁路桥结构最大位移值小于《铁路线路修理规则》的容许位移,现有开挖方式和支护参数满足既有结构安全运营条件;(5)地铁区间隧道开挖引发的地层、既有桥梁结构水平位移整体较小;(6)区间隧道开挖引起的土体扰动主要集中在隧道洞周5.4 m范围内。     

软土地层盾构隧道长期沉降离心试验研究

目前建设于软土地区的盾构隧道在长期服役过程中出现了较大的沉降及差异沉降,影响了管片的结构性能及运营安全。为研究软土地层中盾构隧道长期沉降规律,文章以佛山市轨道交通3号线为工程背景,通过离心模型试验研究盾构隧道在不同厚度的软土地层中长期沉降的发展规律以及隧道周边地基土加固对长期沉降的影响。结果表明:隧道下卧土层性质越差且厚度越大,隧道的长期沉降量越大,长期沉降发展时间越长;同时,隧道埋深较大也会使长期沉降量增大;隧道长期沉降和地表变形都会随地基土加固深度的增加而减小,但减小幅度会逐渐降低,加固深度为3 m,6 m和穿透软弱层时,隧道最终沉降量分别减少了16.7%,30.2%和41.3%,隧道正上方地表变形分别减小了25.4%,44.9%和66.3%。     

泥岩地层盾构隧道下穿既有成昆铁路无预加固施工安全分析

新建地铁隧道下穿既有运营铁路时,如何在无预加固措施下保证新建隧道和既有铁路的安全,是施工的关键。文章依托成都轨道交通9号线一期工程元华停车场东出入场线盾构隧道近接既有成昆铁路工程,采用有限元软件模拟最不利工况下的工程安全性,通过主动托换补偿地层应力损失的可行性以及岩土物理力学参数变化的敏感性。研究结果表明,在泥岩地层、无预加固、有列车荷载作用、注浆压力控制在0.30 MPa及以上条件下,盾构隧道近接下穿既有成昆铁路施工时,能主动托换补偿地层应力损失,限制围岩塑性区发展,满足铁路线路轨道10m弦高低偏差矢度值≤±0.5 mm的管理规定,确保盾构近接施工时的安全。     

福州软土地区土压平衡盾构隧道地表沉降特性分析

文章依托福州软土地区地铁2号线某土压平衡盾构区间隧道,对盾构施工地表沉降监测数据和掘进参数进行分析,总结了地表沉降的特点。结合沉降实测值,给出了地面沉降修正双曲线预测公式的参数。分析结果表明:无论是福州软土地区土压平衡盾构施工引起的地层损失沉降、固结沉降,还是考虑固结沉降的长期沉降均符合Peck公式;盾构掘进时可影响到刀盘前方3D~5D范围,产生少量隆起(沉降);地面沉降主要为盾尾脱离后3~5 d内的地层损失沉降和扰动土体的固结沉降,测量期间分别约占总沉降的65%和32%,实际上固结沉降占比较之更大;修正后的双曲线模型可为福州软土地层类似土压平衡盾构隧道工程条件下隧道中心轴线地面沉降预测提供一定的借鉴,参数a,b和c取值范围分别为-0.14~-0.67 mm/d,-0.028~-0.042 mm~(-1)和-0.89~7.67 mm。     

基于动荷载的交叠盾构隧道两阶段安全分析

为研究富水砂层地铁隧道在动荷载作用下施工和运营阶段共同作用的安全问题,以南京地铁5号线下穿既有地铁1号线为例,建立交叠隧道数值模型,分别对两阶段共同作用下的地铁沉降及运营期疲劳寿命进行了探讨和分析。结果表明:(1)下穿施工期间隧道沉降最大值为7.5 mm,采用洞内微扰动注浆+内张钢圈的设计方案可有效控制本阶段隧道变形;(2)5号线运营后,1号线隧底第1年沉降占比最大,约占10年期总沉降的65%,后沉降变化速率逐步收敛;(3)新建地铁5号线通过壁后注浆可大幅降低1号线长期运营沉降,确保1号线长期运营安全;(4)交叠处管片疲劳寿命最小,远离交叠区疲劳寿命越来越大,本工程整体性能满足结构设计使用年限要求。     

深圳地铁富水软弱地层工程性质及开挖后沉降特征研究

为研究富水软弱地层工程性质及开挖后沉降特征,文章通过室内试验对深圳地铁国贸至老街区间隧道的地层物理力学参数进行了测定和分析,结果表明:(1)该区域地层存在较大孔隙和微裂隙且相互贯通,土体压缩性高,固结沉降大;(2)地层倾向于散粒体,含水量大且含砂多,施工排水易冲刷夹带松散颗粒而导致地层损失难于控制;(3)地层强度低,隧道开挖时围岩稳定性差。以上因素导致此类地层具有开挖影响范围广、地层沉降大并易发生地表塌陷的显著特征。实测地层沉降验证了试验结论的正确性,国贸至老街区间隧道开挖引起的地表沉降最大值约为193.5 mm,地表沉降槽宽度约为80 m,并发生了2次地表塌陷事故。可见,隧道开挖引起的地层沉降与地质条件密切相关,通过地层物理力学特性预测隧道开挖引起的地层沉降是必要的和可行的。     

软土地区土压平衡盾构停机实测分析

文章结合杭州软土地层某一地铁区间盾构掘进过程中的两次较长时间停机事故,研究了土压平衡盾构在软土地层中停机期间地层的变形特性。分析结果表明:在盾构停机过程中,沉降影响范围超过5倍盾构直径,远大于正常掘进情况下3倍盾构直径的影响范围;盾构前方土体呈现整体沉降的规律,其沉降槽不能被Peck正态分布公式拟合;在盾构重新启动时,与正常掘进相比,盾构千斤顶总推力急剧上升。究其原因认为,在停机过程中,受扰动结构性软土强度恢复影响,导致盾构与土体之间摩阻力大幅增大所致。本文结果对研究软土地区盾构施工因故停机期间地层及盾构响应特性有一定借鉴意义。     

考虑施工扰动影响下地铁工后沉降及孔压变化数值分析

目前,地铁施工引起的地基土变形和孔压变化已受到广泛重视。文章依据Henkel提出的三向应力条件下的超孔隙水压力理论,求得隧道起拱线处初始超孔隙水压力,通过MIDAS-GTS建立三维有限元模型,对杭州地铁工后固结进行数值模拟,分析了受施工扰动影响的工后不同时间段内地基土沉降和孔压分布规律。结果表明:施工完成后,土体中的超孔压分布呈左右对称分布,且孔压的消散程度与地基土固结度基本一致;固结沉降主要发生在盾构掘进初期,最大值出现在地表处;固结度越高,由地铁运行所引起的孔压变化量越小。     

盾构区间重叠隧道下穿高速铁路轨道群加固技术体系研究

在重叠隧道盾构掘进中会因多次扰动导致轨道沉降大,影响行车安全。文章针对深圳地铁7号线笋洪区间盾构重叠隧道下穿高铁26条轨道群实例,构建了"轨道支撑+路基加固+夹层土体加固+下隧道内支撑"的技术体系,并采用以自动化监测为主、人工监测为辅的监测方法进行了轨道沉降监测。监测结果表明,盾构重叠隧道下穿引起的高铁正线轨道的最大沉降量为-5.9 mm,小于控制值10 mm,确保了运营安全,并验证了构建的加固技术体系的可靠性和实用性。     

盾构隧道中细砂液化特性的小型振动台试验研究

文章以福州地铁5号线沿闽江段盾构隧道2-5中细砂地层为试验对象,开展了9个正交设计工况下的小型振动台试验,探究闽江砂土液化特性。结果表明:激振初期不同深度处的超孔隙水压(及超孔隙水压比)均快速累积至峰值,后略微下降并保持平稳直至激振结束;各地震动因素对砂土液化的影响程度依次为输入波振幅输入频率砂土饱和度;浅部砂土地层的液化可能性更大,在设计地震、罕遇地震、巨震作用下分别发生轻微液化、中等液化、完全液化。该试验结果可为后续数值模拟的参数标定提供依据,为闽江沿岸的工程建设提供参考。     

砂-粘土复合地层盾构隧道地表沉降规律研究

文章依托深圳地铁11号线宝—碧区间盾构隧道工程,基于现场实测地表沉降数据和数值模拟分析,探究砂-粘土复合地层盾构隧道施工引起的地表沉降规律。采用高斯峰值函数对隧道横断面沉降数据进行拟合,得到沉降槽宽度系数、最大沉降量和地层损失率等表征横断面沉降特征的重要参数。与软土地层和砂卵石地层沉降槽宽度系数比较,砂-粘土复合地层沉降槽宽度系数小于软土地层且大于砂卵石地层。采用数值模拟计算结合实测数据的方法,研究了在砂-粘土复合地层中隧道埋深、上覆地层条件和隧道洞身处地层条件对地表沉降的影响。研究结果表明,地表沉降受上覆地层条件影响显著,与接近地表地层性质密切相关。     

邻近隧道及周围地层受深基坑开挖影响的现场监测研究

深大基坑施工诱发的运营隧道变形以及周围土体沉降等施工问题,在我国城市轨道交通施工安全控制和风险评估中受到日益关注。文章基于上海市交响乐团在建基坑工程,结合运营隧道以及基坑围护结构监测数据,分析了基坑不同开挖阶段周边地表沉降、地下连续墙变形、运营隧道收敛变形以及竖向位移的规律和特点。实测结果表明:周边地表总体呈下沉趋势,大致呈抛物线型分布;坑外土体侧斜和围护墙体侧移具有基本相同的变化规律,且均向基坑内侧移,开挖深度对土体侧移的影响并不是简单的线性关系;隧道的水平附加收敛表现为向外拉伸,随基坑开挖的进行,收敛变形增幅明显;隧道净沉降曲线与基坑周围土层、围护结构变形曲线的变化趋势具有较好的一致性;地下连续墙两侧SMW工法加固可有效控制隧道、坑外地表以及地下连续墙的变形。研究成果可为正确制定软土城区基坑施工对邻近地铁隧道的保护措施提供一定的理论依据。     

地铁隧道上方基坑卸荷回弹及控制的试验和探讨

通过土体室内试验及对工程实践实测数据的分析,研究探讨位于地铁隧道上方的软土基坑卸荷回弹的特性和控制回弹的措施,以保证基坑下卧土层中地铁隧道的运营安全。     

杭州地铁1号线盾构掘进对周围土体扰动分析

文章以杭州地铁1号线红普路站—九堡站区间段右线隧道盾构掘进为工程背景,对盾构掘进过程中周围土体的变化情况进行了试验性监测研究,其监测内容包含地表沉降、分层沉降、水平位移和孔隙水压力。通过监测数据分析表明:地表沉降主要集中在盾构通过前接近监测断面和盾尾离开监测断面这一期间;在盾构通过时,隧道盾构外侧土体存在明显沉降,而在盾构通过前、后,土体均有不同程度的隆起,并且横向水平位移较大,受挤压效果明显;盾构切口到达和盾尾离开时,孔隙水压力都会出现突然增大随后迅速减小的变化规律,反映了土体挤压、恢复和松弛等扰动状态。