盾构始发与到达设计与施工决策分析系统研制

为了控制盾构施工的风险和提高盾构设计与施工的决策效率,采用资料分析、理论计算和软件开发的方法,对盾构始发与到达施工决策相关基础与应用问题进行了全面研究。得到以下研究成果:1)提出盾构始发和到达的风险分类,并以此为基础,研究了不同加固方案下盾构始发与到达施工存在的风险问题;2)通过对端头地层稳定性的研究,提出端头地层稳定性分析与判别方法,构建始发与到达加固方案知识库;3)建立一个包含100个工程的案例数据库,为决策系统提供了数据库支撑;4)基于工程案例数据库,研制具有地层稳定性判别、加固方法选择、加固范围确定、反力架支撑验算、风险分析、施组设计标准化等功能的盾构始发与到达设计与施工决策辅助系统,有助于工程设计与施工方案的科学分析与决策。     

岩石损伤强度理论与隧道设计施工应用探索

研究目的:介绍岩石损伤强度理论及工程应用尚存在的问题.探索研究成果在当前隧道设计施工中应用的可能性.对隧道"承载拱"形成机制、影响因素进行分析,探索提高围岩承载能力的途径.研究结论:(1) 岩石损伤强度理论的研究成果与方法对隧道设计与施工具有指导意义,可在理念层面加以应用;(2) 改善应力状态有助于提高围岩的承载能力;(3) 围岩的承载能力是时间的函数,可以通过施工措施加以控制;(4) 在地壳浅层,隧道设计荷载取决于应力状态和洞周围岩整体破坏的范围;(5) 应重视施工措施对围岩承载能力的负面影响,施工过程必然在围岩中产生正、反2种作用,施工要做的是将正向作用发挥到极至;(6) 尝试在宏观层面开展能量耗散与释放机制及相应超前探测技术研究,对加快隧道设计施工基础理论的科学化进程有积极作用.     

武广客运专线大瑶山隧道三维地表及地层建模武广客运专线大瑶山隧道三维地表及地层建模

为实现大瑶山隧道地表及地层的三维可视化,重点研究了工程中常用的AutoCAD格式的原始图形文件到地质建模软件所需的高效格式转换方法;以地表等高线和隧道地质剖面原始AutoCAD格式数据为基础,利用三维地质建模软件,建立了武广客运专线大瑶山隧道三维地表、地层和隧道模型。为今后隧道三维地层可视化的进一步研究与开发,奠定了良好的工作基础。     

不同地层条件盾构始发对地表沉降影响规律研究

针对盾构始发施工造成地表沉降过大、导致工程事故时有发生的问题,采用岩土通用软件FLAC3D建立盾构始发三维模型,对北京、杭州、南京和上海4个典型地区代表土层盾构始发施工的全过程进行模拟计算,总结出各典型地区盾构始发施工对地表变形的影响规律,并提出相应的施工建议。研究结果表明,相同施工条件下：1）不同地层盾构始发地表沉降差别较大,黏性土较砂性土沉降槽影响范围相对较大,中心点沉降量相对较小;2）典型地区均为黏性土条件下地表沉降较小,非黏性土地层条件下地表沉降较大且在横向基坑边界处地表差异沉降较大;3）典型地区从地表沉降控制效果由好到差排序为北京〉南京〉杭州〉上海。     

连拱隧道模型试验中的量测方法应用研究

为准确采集地质力学模型试验中的试验数据,以连拱隧道的模型试验为例,研究采用压力盒、数码图像分析系统、自制沉降板等仪器以及基于图像相关分析的模型试验变形场量测方法,进行应力、应变及变形场的量测。通过对量测结果的分析对比表明,数码图像分析量测技术应用于岩土工程的模型试验,所测变形场规律性好,与试验过程中各种现象拟合好,与对应点沉降板的测量结果很接近,并且与传统方法相比,量测变形场范围广,对模型试验本身基本无扰动和影响;在一定变形范围内,模型试验无需布设任何实际量测标点或描画网格,直接利用数码图像分析方法,是一种简便有效且经济实用的变形场非接触量测方法。多种量测方法的应用实现了真正意义上的连拱隧道三维地质力学模型试验应力及变形场的量测,取得了令人满意的效果。     

杭州地铁交叉重叠隧道盾构施工地表沉降三维数值分析

以杭州地铁1号线文艮盾构区间的左、右线交叉重叠区间隧道为研究对象,采用有限差分软件FLAC3D模拟先上后下和先下后上2种施工工况引起的地表沉降和隧道上浮下沉情况,通过分析比较2种施工工况对地表沉降横向影响范围、地表沉降的极值、先上后下施工上部隧道最终下沉量和先下后上施工下部隧道的最终上浮量,确定交叉重叠隧道先下后上的施工工况。     

大跨地铁隧道组合工法穿越断层时的围岩变形控制分析

以深圳轨道交通2号线新莲区间隧道为工程背景，针对大跨地铁隧道穿越断层的围岩变形与控制问题，采用FLAC3D数值模拟，分析双侧壁导坑工法与CD工法不同组合穿越断层的围岩变形规律与注浆控制效果。结果表明： 1）隧道穿越断层破碎带时，Ⅳ、Ⅴ级围岩交界并与断层相交的拱顶处以及Ⅴ级围岩与断层相交的拱腰处的围岩位移最大，是变形控制的关键部位； 2）双侧壁导坑法穿越断层对大跨地铁隧道的围岩变形控制较好，工程实际工法组合下围岩变形的最大影响范围为12.4 m，围岩位移控制较好，工法组合合理有效； 3）注浆加固对断层破碎带处围岩变形模式的影响与控制作用明显，注浆后围岩变形区域由未注浆的“枣核形”变为较均匀的“椭圆形”； 4）提出位移控制率均值的概念，以定量描述围岩的注浆效果，隧道穿越断层时3 m厚度注浆的围岩位移控制率均值达51%，围岩变形控制效果较优。     

新建地铁站基坑与既有车站结构间相互影响的数值分析

为解决新建地铁站基坑施工与临近既有车站结构间相互影响的问题,依托深圳地铁5号线前海湾站基坑工程和与其相邻的1号线鲤鱼门车站工程,采用FLAC3D有限差分软件,计算分析施工过程中前海湾站新基坑围护结构与鲤鱼门车站既有主体结构的受力变形情况。研究结果表明:既有鲤鱼门车站的存在对新基坑的开挖较为有利,可减小鲤鱼门站同侧的桩体变形(24.7%)和钢支撑轴力,使新基坑开挖更偏于安全;而新基坑开挖会使既有车站结构产生位移和一定转动,对既有车站的稳定和安全性影响较小。     

大型地铁车站综合修建技术的应用

本文以修建广州地铁公园前站应用的关键技术或新技术为中心，介绍了设计，试验，理论计算，等在大型地铁车修建中的综合应用，以期对今后国内类似地下工程的修具有一定的参考价值。