某海底隧道风化槽突水机制细观模拟及工程应用

根据某海底隧道F1风化槽结构地质特点及其与隧道的位置关系,概化隧道突水地质模式,通过颗粒流数值仿真对隔水岩层突水通道的形成过程、突水的影响因素进行了分析。结果表明,保证临界隔水岩体的完整性和稳定性是防止突水的关键;海底隧道穿越风化槽突水通道的初步预测与定位,是海底隧道穿越风化槽注浆加固设计的基础。基于以上分析,采用复合注浆方法对F1风化槽进行了堵水和加固,取得了较好的工程效果。     

基于微震监测的高速铁路大跨度过渡段隧道开挖损伤区分布特性及演化规律

基于微震监测技术具有识别岩体损伤位置、程度和大小以及破坏进程的优势,以新建京张高速铁路八达岭长城站大跨度过渡段隧道为研究对象,在隧道地表与洞周布设微震测点,实现立体式、全方位的微震事件监测。根据监测结果,分析围岩损伤区分布特性及演化规律。结果表明:根据微震事件分布密度,可将微震事件分为高密度区、中密度区和低密度区;微震事件累计分布频率为60%的边界可作为高密度区与中密度区的交界,累计分布频率为80%的边界可作为中密度区与低密度区的交界;微震事件高密度区对应为围岩高损伤区,围岩高损伤区受围岩级别和隧道跨度的双重影响,给出基于这2个参数的隧道不同位置处围岩高损伤区深度预测公式;围岩损伤程度采用微震事件的平均矩震级参数标度;围岩损伤区深度与围岩变形之间存在较强的正相关性及阶段性。基于围岩高损伤区深度,进行预应力锚索(杆)设计,结合围岩变形结果,验证了锚索(杆)设计参数的安全性。     

海底隧道衬砌结构受力特点及断面形状优化

针对青岛胶州湾海底隧道工程,选取设计参数不同的8个衬砌结构断面,基于荷载-结构模型,采用ANSYS有限元程序,分析衬砌结构受力特点.结果表明:衬砌结构仰拱半径不宜过大,减小仰拱半径可以有效减小衬砌结构仰拱、拱脚处的弯矩;衬砌结构拱脚半径不宜过小,增大拱脚半径虽可以有效减小衬砌结构拱脚、拱底处的弯矩,但同时会增加拱顶的弯矩;衬砌结构拱顶半径不宜过大,增大拱顶半径可以减小衬砌结构仰拱、拱脚处的弯矩,但将增大拱顶、拱肩处的弯矩.基于上述研究结果,根据相关规范设计要求,以各衬砌结构断面各单元最小安全系数最大化为目标函数,对青岛胶州湾海底隧道位于海域段V级围岩段衬砌结构断面形状进行优化,优化得到的衬砌结构断面,各处内力值(弯矩、轴力)更加均匀,安全系数离散性小,便于衬砌结构配筋设计.     

大断面隧道下穿高速公路施工方案优化研究

金牛山隧道在大跨、浅埋及复杂地质等工程条件下穿越京福高速公路。在隧道施工过程中,为保证施工方案的可靠性,采用数值模拟手段对施工中可能采用的双侧壁导坑法、CD法、中导洞法及台阶法四种施工方案进行优化研究,并提出相关的施工要点。研究结果为金牛山隧道下穿高速公路的施工提供了技术支撑和安全保障,也为今后类似工程的设计、施工和研究提供了有益的借鉴和参考。     

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。     

隧道病害地质雷达检测结果自动处理系统

作者在对探地雷达自动生成的数据文件结构分析的基础上,运用VB6.0编程语言以windows2000为操作平台编制了探地雷达检测结果自动处理系统FDD(Following Data Disposition),用以代替人工完成对数据文件数据的读取、编辑与检测成果的导出工作,大大简化了检测数据后处理过程.文中介绍了该软件的结构与功能,并通过实例说明其使用方法.     

大断面隧道仰拱底鼓破坏模式

仰拱作为隧道重要的组成部分,其底鼓变形是影响路面及轨道平顺性的关键因素,与车辆的安全运行息息相关,为确定大断面隧道仰拱底鼓的基本破坏模式,弄清仰拱底鼓产生机理,采用室内模型试验与扩展有限元数值模拟相结合的方法,对不同加载模式下仰拱底鼓的基本破坏模式进行研究,将试验结果与扩展有限元结果进行比较,验证试验中破坏模式的准确性。将围岩压力分为底部受力占优,侧面受力占优以及底部和侧面受力同时占优3种情况,以确保模型试验加载方式的可靠性,并对其破坏机理进行分析。研究结果表明：大断面隧道仰拱底鼓破坏的基本模式可以分为U-W形破坏、U-LJ形破坏以及U-H形破坏3种;U-W形底鼓时仰拱底部承受较大的顶升力,引起仰拱隆起变形,以仰拱中心受弯破坏为主,仰拱两侧拱腰处与上部衬砌相连,对其隆起有一定的阻碍作用,导致中心部位隆起速度明显高于两侧,最终形成W形的破坏形态;U-LJ形破坏时仰拱承受较大的水平轴力,导致仰拱出现剪切破坏,最终形成W形的破坏形态;U-H形破坏时仰拱在底部和侧面荷载的挤压下,仰拱与边墙的连接部位受剪破坏,无法有效传递轴力,最终导致仰拱与边墙脱开;仰拱中心以及仰拱与边墙连接部位为仰拱的易损薄弱位置;研究成果可为隧道仰拱结构的设计和施工提供理论依据,对保证隧道的安全运营具有重要意义。     

北京地铁浅埋暗挖区间隧道塌陷机理

结合北京典型地质条件和区间隧道的断面形式,将城市浅埋暗挖隧道分为超浅埋隧道和浅埋隧道两种,对于超浅埋隧道,隧道的破坏形式主要是整体下沉和塌陷,隧道的破裂角接近80°;对于浅埋隧道,破坏形式以滑裂破坏为主,规范给出的滑裂角为45°φ／2,但通过对北京地铁事故的调查研究发现,隧道滑裂角大于45°＋φ／2,因此应用土力学原理和Mohr—Coulomb破坏准则推导出新的地层滑裂角．结果表明,浅埋隧道的破裂角与隧道的覆跨比、矢跨比有关,且比45°＋φ／2大10°～15°．运用FLAC3D软件计算分析隧道破坏时塑性区分布情况和破坏过程,并与实际工程监测数据对比,发现新的滑裂角更接近实际工程的破坏情况．     

北京地铁施工安全事故分析及防治对策

当前我国城市地铁建设发展迅速,但也出现了各类施工安全事故频发的严峻事实．基于这一现状,以北京地铁近年来新建线路施工中出现的具体工程事故案例为背景,结合新建地铁的工程特点及施工难点,分析了事故发生的主要原因,通过对现有事故资料的整理分析,按其发生的主要原因分为5种类型：地层过量变形引起坍塌、不良地质体突发灾害、施工诱发地下管线破坏、工程施工管理不力、施工设备及操作技术过失引发的事故．针对每一类事故,制定相应的防治对策及方案,进而提出适合于我国城市地铁施工安全控制和风险管理的具体措施,以期为城市地铁及其他地下工程安全建设提供重要参考．     

地铁车站大断面风道施工对地面建筑物的影响及控制

在城市隧道穿越工程施工前,应制定详细的建筑物安全性控制程序,其中包括建筑物安全现状评估、隧道施工对建筑物影响预测及施工过程控制、工后评估及结构状态恢复等.北京地铁5号线天坛东门站西北风道大断面风道施工需要在松散不良地质条件下穿越天坛公园＂青山居＂仿古建筑及旅游服务部等建筑,施工难度大,施工风险极高.根据建筑物安全性控制的要求,对地铁隧道施工的影响进行了数值模拟预测及对比分析,阐述地层变形模式和相应的控制措施.另外,为严格控制地面沉降及建筑物安全,在对该工程特点和控制方案系统分析的基础上,提出采用树根桩隔断墙和洞内超前注浆、掌子面注浆及控制开挖、墙基下方地层注浆加固等综合技术,有效控制了地面沉降和建筑物沉降,保证了隧道施工顺利完成.