沉管隧道带垄沟碎石垫层清淤施工方法研究

为解决沉管隧道带垄沟碎石垫层基础清淤的问题,结合工程施工条件和施工工况,采用解析计算、物理模型试验和数值模拟计算相结合的方法,在不扰动碎石垫层顶部的基础上,研发新型的沉管隧道带垄沟碎石垫层基础清淤设备和施工方法,可以完成碎石垄沟和垄顶的清淤施工,保证碎石垫层基础回淤物的快速清除,降低工程施工受回淤影响的风险。     

高架桥骑跨式承台对地下隧道结构变形及受力影响分析

因线形条件制约,滨海大道远期高架道路采用小交角斜向跨越近期实施的市域铁路S2线地下隧道,为避免高架桥梁桩基与隧道结构相冲突,交叉段承台采用骑跨式承台,并使高架桥梁桩基与隧道保持一定距离。建立高架桥梁骑跨式承台基坑开挖及高架桥体加载数值模型,考虑承台与隧道顶板关系、桩基与隧道净距的影响,对隧道结构变形及内力进行数值分析,据此提出相关的设计优化及施工措施。研究结果表明:高架承台基坑开挖对隧道影响较小,但考虑地下水浮力作用,隧道结构局部桩基需按抗拔桩加强配筋;骑跨式承台采取措施与隧道结构隔离后,能极大减小对高架桥梁加载时对隧道结构变形及内力的影响;高架桥梁桩基与隧道净距在3 m左右较为合适,过小或过大均对隧道不利;考虑桥梁加载对隧道的影响无法完全避免,隧道结构设计时应考虑结构加强及局部内空增大,以便在结构变形后满足净空和修复要求;在条件允许时,建议结合远期规划,将高架桥桩、承台与隧道同期实施以避免对隧道结构扰动。     

城市下穿隧道纵坡坡度和速度对驾驶人心率增长率的影响

为研究城市下穿隧道纵坡段驾驶人生理和行为特征变化规律,选取22名驾驶人在早晨5：00至7：00非高峰时段,交通状况几乎无差别的环境下,开展城市下穿隧道纵坡段实车试验。利用MP150生理测试仪和ECU车速采集设备采集驾驶人的心率值和车速值,应用单因素方差分析对数据进行差异性显著检验;并分析城市下穿隧道纵坡坡度和速度对驾驶人心率增长率的影响规律,构建城市下穿隧道上下坡段坡度、速度和驾驶人心率增长率关系度量模型,量化了坡度、速度与驾驶人心率增长率之间的关系。然后采用单因素敏感性分析方法对模型中的2个自变量（坡度和速度）进行敏感性分析。结果表明：在城市下穿隧道上、下坡段行驶时,不同坡度范围下的车速和心率增长率有一定的差异性,车速和心率增长率均随坡度增大呈现先增加后减少的趋势;城市下穿隧道上、下坡段,车辆速度均是在3.5%~4.0%坡度范围下的达到最大,在城市下穿隧道上坡段行驶时,3.5%~4.0%坡度范围下的驾驶人心率增长率达到最大,而在下坡段行驶时,4.0%~4.5%坡度范围下的驾驶人心率增长率达到最大;驾驶人在城市下穿隧道下坡段行驶时,心率增长率均值均高于上坡段,驾驶人在城市下穿隧道下坡段行驶时比上坡段更紧张;驾驶人心率增长率对坡度敏感程度要高于其对速度的敏感程度,坡度的变动比速度更易引起驾驶人心率增长率的变动,驾驶人的心理紧张程度受坡度的影响较大。     

高速公路隧道明洞合理回填坡率与厚度分析

结合某高速公路隧道工程实例,以隧道进出口拱形明洞为研究对象,分析了明洞各典型截面在不同回填坡率、不同回填厚度下的内力变化规律及差异,并以拱顶截面安全系数为标准分析总结了各回填坡率下最大回填土厚度,计算结果具有一定普遍性。无特殊构造要求的明洞结构,洞室形状尺寸与该工程类似的均可根据洞顶回填坡率确定最大回填土厚度。     

基于仿真分析的软岩隧道喷层厚度优化探讨

以西部某千枚岩软岩隧道为工程背景,采用三维有限元数值模拟手段对不同喷层厚度条件下围岩的洞周位移、喷层混凝土内力进行对比分析,对其随喷层厚度增加的变化规律进行研究。结果表明：喷射混凝土厚度的大小对软岩隧道围岩变形的控制作用不明显;喷层厚度的大小对下台阶开挖后的内力影响显著;喷射混凝土厚度对围岩变形控制具有一定作用,但仅限于一定厚度范围内,当喷层厚度超过一定量值后,喷层对于围岩变形控制效果将不再明显,但其对喷层内力的影响却更加显著。     

基坑工程明挖对下卧软土公路隧道的影响分析

软土地区公路隧道受上方开挖卸荷作用产生受力变形是城市基础设施建设面临的热点和难点问题。提出了基坑开挖引起下卧盾构隧道横向响应的简化计算模型,假设隧道横断面上下方土体抗力的分布形式为不相等的三角形分布,利用力法求解了隧道横断面变形与内力。通过有限元分析验证解析模型的可靠性,并分析了地基基床系数、隧道半径及隧道衬砌厚度等因素对隧道横断面响应的影响。研究表明：隧道拱顶土体基床系数变化对隧道衬砌附加内力有较大影响;隧道变形主要受衬砌厚度与隧道外径的比值影响,而衬砌附加内力则主要与隧道外径相关。     

基坑开挖对临近地铁隧道力学性状的影响研究

基坑开挖对临近既有隧道影响的计算与评价是基坑工程实施过程中必须考虑的关键问题之一,以某基坑开挖为算例,按照隧道-土体-基坑围护结构共同作用,建立了三维非线性有限元模型。计算了基坑边线与隧道轴线成0°、30°、60°和90°夹角的4种工况,分析基坑与隧道轴线不同交角条件下,基坑开挖对隧道结构变形和内力的影响。结果表明：随着基坑开挖深度的增加,基坑开挖引起隧道结构变形和内力的改变更加明显;随着与基坑距离的增大,隧道结构受基坑开挖的影响逐渐减弱;隧道与基坑的相对位置不同,基坑开挖引起隧道结构的受力变形差异明显,随着二者交角的增大,隧道结构的竖向变形逐渐增大,侧向变形逐渐减小,而轴力和弯矩变化较为复杂。     

长大深基坑围护桩施工力学特性分析

围护桩支护形式在基坑工程中得到了日益广泛的应用,其变形大小和内力分布直接关系到基坑施工过程的稳定.以武广客运专线上的金沙洲隧道明挖段基坑为工程背景,采用空间数值有限元方法,对长大深基坑施工过程围护桩的变形、受力情况及其空间分布特征进行了具体分析,结果表明:围护桩的变形与内力最大值均随土体开挖逐步增大,在空间上以波状形式由放坡坡底向坡顶推进,且与放坡面基本平行;而在开挖深度方向上,内力与变形大小受横向支护刚度与地层软硬差异影响较大,横向刚度越大,支护越及时,变形越小,基底附近土体软硬程度差异越大,内力突变越明显.可见横撑的及时施加和基底部位土体软硬差异是基坑围护桩稳定的关键因素,设计与施工过程中应着重考虑.     

深中通道隧道埋深和口门宽度论证

探讨了珠江口矾石水道在远期深圳～中山跨江通道(下称"深中通道")投入使用的情景下所需的隧道埋深和口门宽度,以避免深中通道影响珠江口各航道的安全通航,综合考虑珠江口现状通航条件和远期港口发展规模,综合考虑通过隧道水域的最大船舶的航道设计水深、航道施工超深及安全富裕深度等因素,计算各隧道的通航安全深度。同时,以矾石水道为例,考虑防洪要求、航道隔离带等因素,对内伶仃洋内各隧道的口门宽度分别进行了计算,并最终给出内伶仃洋内各隧道的通航尺度。     

盾构隧道近接施工对既有市政隧道的影响分析

以双线盾构隧道下穿既有市政隧道施工为研究对象,在有效模拟盾构施工顶推力和脱环瞬间应力释放的基础上,考虑土体、既有结构、盾构机体、新建结构多体的相互作用,研究了单线和双线贯通对地层变形、既有隧道内力和变形、围护桩变位以及盾构隧道自身内力的分布特征。研究表明:盾构下穿时,既有矩形市政隧道水平向附加拉应力主要出现在隧道底板,竖向最大附加拉压应力出现在两管盾构隧道中心上方隧道边墙底部位置;在盾构隧道正常施工条件下既有隧道是安全的。     

法马坡半隧道结构设计

隧道洞口段结构型式主要受路线影响,可供选择的结构型式往往较少,有时在某些特殊地段将出现"大挖大刷"边坡现象。为了保持边坡稳定性和保护周边环境,在隧道选线遇到洞口横坡陡、偏压严重等复杂地质条件情况时,应该考虑采用半隧道结构型式设计和施工。本文针对云南普立(黔滇界)至宣威高速公路法马坡半隧道结构段,介绍了该半隧道的结构设计,并采用地层结构法对该结构进行了数值模拟,同时对现场监测数据进行了分析,结论表明该半隧道结构应用于该特殊地段合理可行。该工程经验对类似工程有借鉴意义。     

考虑收敛变形的通缝拼装盾构隧道纵向等效抗弯刚度计算分析

为了研究运营地铁通缝拼装盾构隧道长期沉降过程中衬砌结构横向变形对其纵向变形和受力的影响,基于上海轨道交通8号线西藏北路站—中兴路站运营盾构隧道现场试验监测数据,对等效连续化模型进行修正,考虑隧道收敛变形对结构纵向变形的影响,并将该计算方法与现有计算方法进行对比分析。结果表明:1)弯曲状态下,环缝位置不考虑剪切作用时,随着隧道收敛变形的增加,拱底环缝张开量最大值、管片拉压应力和螺栓拉应力均略有减小。2)结构纵向变形曲率半径越小,隧道收敛变形对其影响越显著。3)在大曲率半径隧道结构纵向变形状态下,隧道收敛变形对结构纵向变形的影响可以忽略;不考虑轴向拉伸导致结构纵向变形条件下,结构弯曲导致的拱底环缝张开量较小。     

基于大质量法的太湖隧道三维地震动响应分析

以太湖隧道为工程背景,运用大质量法建立类矩形隧道结构的三维地震动分析模型,研究在水平地震作用下隧道结构的内力变化规律及位移响应规律。研究表明:1)类矩形断面结构在水平向地震作用下的结构内力在侧墙底部最大,且弯矩是主要控制内力;2)过渡段1和过渡段2是隧道结构在地震作用下受力的薄弱点,且过渡段1产生的内力最大;3)从浅埋段至深埋段,隧道结构顶底板层间位移角逐渐增大,最大层间位移角均小于规范限值。研究成果可为太湖隧道的抗震设计提供参考。     

河床冲淤作用下公轨合建盾构隧道纵向力学性能研究

为研究河床冲淤作用下公轨合建盾构隧道的纵向力学性能，以某公轨合建隧道为工程背景，建立三维实体地层-结构模型，对隧道和内部结构的变形、内力以及地表的沉降进行了分析，研究了河床冲淤作用下盾构隧道的纵向受力及变形规律。研究结果表明。(1)内部结构能够增大隧道的刚度，减小隧道的不均匀沉降；河床淤积高度达到13 m时，考虑内部结构时隧道的竖向位移较之无内部结构时减小了9.4%;河床冲刷深度8 m时，考虑内部结构隧道跨中位移仅回弹了30.2%。(2)内部结构能够分担河床淤积所产生的部分荷载，使得管片内力减小，提高隧道的承载能力；在河床淤积作用下，考虑内部结构隧道最大MISES应力较未考虑内部结构时减小了27.2%。(3)隧道与内部结构在受到河床冲刷作用时发生回弹，当管片在横向上恢复的变形与内部结构在横向上恢复的变形不协同时，内部结构就会在上层侧墙与管片连接处产生挤压，产生较大的应力值，因此该部位应作为关键部位进行适当加强。(4)隧道的内部结构能够减小由于河床淤积所引起的地表沉降以及河床冲刷所引起的地表回弹。(5)内部结构在变形缝位置时的MISES应力值大于其他部位，在施工时应当注意内部结构变形缝的...     

双连拱隧道地震动力响应影响因素分析

采用FLAC3D动力数值模拟,分析中墙厚度、衬砌刚度这两个结构自身要素的变化对双连拱隧道地震动力响应的影响规律;同时对地震动力作用下双连拱隧道断面位移、内力的变化规律进行分析研究,找出了地震动力作用下双连拱隧道的变形和受力薄弱部位。     

基于变分法原理的浅埋隧道围岩压力上限研究

浅埋段隧道上覆岩土厚度随埋深发生变化,且受地形条件影响,有必要考虑埋深对隧道支护结构设计的影响。为得到变化埋深条件下洞口浅埋段的围岩压力分布和影响长度,基于Hoek-Brown 破坏准则,采用极限分析上限理论,得到浅埋段隧道上方塌落体的构成曲线,并基于变分法原理获得浅埋段隧道极限支护力(反力为围岩压力)沿隧道轴向的变化规律曲线。通过分析,得到以下结论: 1)围岩压力随上覆土厚度增加而呈曲线增加; 2)依据围岩压力随距离(埋深)的变化关系可以得到浅埋段的有效影响范围,超过影响范围的围岩压力几乎不随埋深变化,可以视为深埋段; 3)围岩压力和浅埋段临界范围不仅与岩土材料参数有关,也受到隧道断面宽度和地表坡度的影响。     

基坑开挖对既有公路隧道的影响分析和保护措施

昆明轨道交通某地铁车站基坑开挖上跨某高速公路隧道,基坑坑底距隧道拱顶的最小距离为8.0 m,基坑南侧为高陡边坡,环境复杂,施工风险大。为研究基坑开挖对下卧大跨公路隧道结构的影响,提出了考虑土中残余应力和基坑支护结构影响的附加应力计算方法,建立了隧道隆起变形分析的解析计算模型和三维数值模拟验证模型,分别计算了无隧道保护措施、采取地层加固、同时采取地层加固和抗拔桩3种不同工况,研究不同保护措施下隧道附加变形和附加内力的大小、分布形态及其变形控制效果,并与实测结果进行了对比分析。结果表明:隧道附加变形的解析解和数值模拟结果接近,且与实测值吻合较好。基坑开挖对下方公路隧道的影响大,导致隧道出现不均匀纵向隆起变形并明显改变隧道结构受力大小和分布形态,影响范围约4～5倍基坑开挖宽度。注浆加固措施对控制隧道隆起变形和附加内力的效果明显,而设置抗拔桩的效果稍弱。隧道保护措施的改变对隧道结构内力分布形态的影响小。     

跨断层带隧道结构力学与地震动响应特性研究

通过分析现场实测应力数据,首先对雅康高速跨断层破碎带的紫石隧道进行了支护结构的力学特性研究,然后进一步通过三维数值仿真分析,对紫石隧道进行了地震动力响应研究。研究内容包括地层位移响应、衬砌结构与围岩的加速度响应及二衬结构的内力分布特征等。研究结果表明:穿越断层破碎带隧道二衬需要分担50%～60%围岩压力;内力最大的截面为拱顶和拱脚处;隧道衬砌内力前30d快速增长,30d后增速降低,90～100d后趋于稳定,二衬弯矩在截面上呈"云状"分布;地震作用下,隧道断层破碎带段围岩位移和加速度的动力响应均比普通围岩更为明显;断层破碎带与普通围岩接触面存在较大的位移错动量,且该处加速度响应不同步,容易引起错动破坏;隧道各段衬砌横断面上的内力分布特征基本相同,但断层破碎带段有更大的内力极值,内力极值位于断面共轭45°方向;隧道抗震设防既应考虑断层破碎带段,也应考虑其与普通围岩的过渡段等。     

山岭隧道浅埋盖挖段施工过程的数值模拟

为研究不同设计参数对山岭隧道浅埋盖挖段支护结构承载变形特性的影响规律,以宁波309省道改线工程中的杜鹃谷隧道浅埋盖挖段为依托,采用ANSYS分析软件进行隧道开挖支护数值模拟分析,探讨不同围岩特性、隧道埋深与盖拱拱脚底板尺寸等不同设计参数对盖拱内力、初衬与二衬内力以及拱脚底板沉降量的影响规律,揭示不同工况下隧道浅埋盖挖段支护结构的承载变形特性,获得各设计参数的建议取值范围,为今后类似工程设计提供借鉴。     

钻爆法双层隧道的衬砌结构设计与分析

以某钻爆法双层隧道项目为例,采用同济曙光、midas Civil结构设计软件对隧道二次衬砌进行建模分析。通过研究车道板、车辆荷载及围岩级别对衬砌结构的影响,得到主要结论:车道板及车辆荷载作用对双层隧道衬砌结构的影响不可忽略;对于围岩级别较差或浅埋隧道,车道板可有效控制衬砌边墙的变形,并大幅减小衬砌结构内力峰值;对于围岩级别较好或深埋隧道,车道板无法改善衬砌结构内力,甚至导致内力水平增加。