不同施工工法对浅埋小净距隧道围岩稳定性影响的数值模拟研究

我国部分高速公路建设在山地丘陵地区,地质条件极其复杂,会遇到大量隧道工程,而有些隧道受到地形、线形规划等条件的限制,往往需要修建小净距隧道,而固岩稳定性对于施工尤为重要.本文以某浅埋小净距隧道为例,采用数值模拟的分析方法,研究隧道出口段分别采用交叉中隔壁法(CRD工法)和双侧壁导坑法施工对围岩变形和力学特性的稳定性影响,将不同施工方法开挖引起的隧道围岩变形和塑性区情况进行了对比分析.研究结果表明,CRD工法引起的围岩扰动相对较小,这将为比较选择更为安全可靠和经济合理的设计和施工方法提供较好的科学依据.     

大断面黄土地铁隧道CRD法施工诱发的地表沉降规律

以西安地铁3号线胡家庙站—石家街站区间(ZDK33+116~ZDK33+141)工程为例,采用FLAC数值模拟与现场实测相结合的方式对大断面黄土隧道CRD(交叉中隔壁)法施工诱发的地表沉降变化进行研究。通过对监测数据的分析,得到了CRD工法施工引起的纵横向地表沉降的变化规律。该变化规律可为黄土地铁隧道施工引起的地表沉降变化及其控制技术提供参考。     

上下层小净距重叠隧道复合仰拱支护工法研究

采用常规施工方案修建小净距重叠隧道时,存在施工风险高、工期长、经济性差等诸多缺点。以重庆铁路枢纽东环线鸡公咀、芭蕉沟重叠隧道为背景,提出一种适用于小净距重叠隧道施工的新方法,并从基本原理和数值计算两个方面对其可行性进行初步探讨,研究结果表明:(1)该工法通过复合仰拱形成了有效的支护承载体系,既降低了下层隧道二衬特殊加强、保护措施的工程投入,也加快了工程进度;(2)上下层隧道支护结构的变形值能够满足规范要求,截面承载能力具有一定的安全储备,夹岩应力状态稳定,重叠隧道支护体系安全可靠。     

小净距盾构隧道施工诱发邻近建筑物沉降分析

针对小净距穿越两栋建筑物的地铁盾构隧道施工引起地表沉降和两侧建筑物倾斜的问题,采用数值模拟方法分析盾构隧道施工对邻近建筑物及其桩基础的影响。结果表明：后行线（北线）开挖引起的隧道轴线上方地表沉降略小于先行线（南线）,两者叠加形成的沉降槽呈偏W形;开挖面位置一定时,桩顶沉降大于水平位移,桩底沉降与水平位移接近;随着开挖面接近桩,桩顶沉降和桩底水平位移逐渐增大,在开挖面通过2倍洞径后桩底水平位移逐渐趋于稳定,在开挖面通过6倍洞径后桩顶沉降逐渐趋于稳定;随着开挖面接近桩,桩顶及桩底水平位移朝向隧道,桩中部则远离隧道。     

锁脚锚杆作用机理及其在厦门翔安隧道中的应用研究

在系统研究锁脚锚杆作用机理的基础上，结合厦门海底隧道软弱破碎围岩地段锁脚锚杆的实际施工状况，建立锁脚锚杆力学分析模型，考虑锁脚锚杆在不同打入角度、有无注浆、设置垫块与否等因素，对拱顶下沉量进行数值模拟，并结合现场监测，对工作面开挖扰动区应力、位移场进行分析，系统地研究了锁脚锚杆受力和变形规律。据此分析了各影响因素与拱顶沉降的关系，优化锁脚锚杆的设计和施工方法。     

小净距平行地铁隧道下卧土体长期沉降规律研究

为研究小净距平行隧道下卧土体长期沉降规律,以上海地铁1号线人民广场站—新闸路站区间隧道为工程背景,采用ABAQUS软件建立平行隧道仿真模型.以人工激励函数模拟列车荷载,并采用反映动偏应力的长期沉降模型,结合分层总和法计算隧道及对称轴处土体沉降值,分析隧道净距、列车运营速度和隧道衬砌刚度对土体沉降的影响.结果表明:土体沉...     

不同工法下双孔隧道施工引起地表沉降的随机预测研究

由于城市双孔隧道施工的复杂性,隧道开挖对地表沉降的预测及控制成为一个亟待解决的问题。本文基于传统随机介质理论,利用极坐标转换,得到双孔隧道施工地表沉降规律公式。以广州某双孔隧道施工为例,对采用CRD法、CD法和双侧壁法施工的双孔隧道,分别建立PLAXIS 3D模型,并将其理论预测值与数值模拟值进行对比分析。研究结果：不同工法下地表沉降预测结果整体趋势与数值结果基本吻合;采用CD工法和CRD工法引起的最大地表沉降理论值与数值模拟值较为吻合,双侧壁导坑工法下的双孔隧道施工引起的地表沉降的随机预测解与数值模拟解相差最大。     

特大跨度隧道双侧壁导坑法施工步距优化分析

大型机械在特大跨度隧道施工中易产生导坑施工步距加大等问题。以厦门机场高速公路巷东隧道工程为例,采用数值分析结合现场实测的方法,针对双侧壁导坑法施工中存在的导坑尺寸偏小、无法满足机械化施工操作空间、工效低等问题,通过扩大各导坑上下台阶的步距,增加掌子面与二衬的间距,提高了洞内机械化作业水平。数值分析表明,优化方案中初支轴力只有个别点的压应力增加较多,大部分的轴力及剪力变化幅度在4%以内,初支弯矩极值降低6%;围岩位移及初支结构内力极值变化都不大,处于合理范围内。地表沉降监测表明,最大沉降值为9.1 mm,最大变化速率为0.5 mm/d,均未超过允许范围,且沉降总体上趋于稳定。     

富水土砂分界地层隧道施工工法研究

在砂质黄土与全风化红砂岩形成的富水土砂分界地层中开挖隧道易出现涌水溜砂、围岩滑塌等现象.为保证隧道安全快速施工,以浩吉铁路阳城隧道为工程依托,采用室内试验、数值模拟、现场监测等研究方法,探究土砂分界地层隧道施工工法适用性.研究结果表明:按照围岩变形从大到小排序,依次为两台阶法、三台阶法、三台阶预留核心土法、CD法、双侧壁导坑法.3种台阶法墙脚处均存在较大应力集中,CD法、双侧壁导坑法施工成本高、进度慢;三台阶预留核心土法较三台阶法能有效减小掌子面挤出.三台阶预留核心土法辅以降水、旋喷桩加固等组合措施,可保证富水土砂分界地层隧道安全快速施工.     

隧道复杂地质段沉降数值模拟研究

控制地表沉降对于地铁隧道的施工意义重大，本文以南京地铁二号线一段复杂地质段隧道为例。采用FLAC3D软件模拟隧道开挖中围岩变化。结合实际开挖过程，对施工沉降产生的具体原因进行分析，并对控制沉降的手段进行对比．说明控制地层水土流失和采用合适的注浆手段以确保加固效果极为重要。     

双线盾构施工引起地表及建筑物沉降规律研究

结合武汉地铁3号线19标段双线隧道施工,利用数值模拟和现场测试的方法,研究盾构施工过程中建筑物及地表沉降变形特征,并根据同一建筑物不同部位的沉降差判定施工过程中建筑物的安全性。研究结果表明:地表沉降在建筑物处明显增大,建筑物所在位置及其周围土体呈现整体倾斜变形;隧道横向上建筑物长宽比越大,地层滑移角及沉降槽宽度越大;建筑物和基础的沉降变形与隧道施工动态相关,基础的不均匀沉降导致建筑物安全性降低。由此可知,盾构施工对上部建筑物的影响非常显著,研究成果可为今后类似工程设计施工提供参考。     

谈高速铁路黄土隧道CRD法施工中的几个问题

为了研究长段落大断面黄土隧道CRD法开挖安全问题,依托郑州至西安高速铁路工程实例,开展地表及初期支护沉降量测,临时支护内力及拆除临时支护过程的沉降、内力变化测试分析。研究结果表明:CRD法能保证大断面黄土隧道的开挖安全;砂质黄土浅埋段地表沉降值多在20cm以上;临时竖撑横向摆幅达9.8cm;逐榀拆除临时支护时拱部下沉2mm,拆除范围大于1倍隧道开挖宽度时,拱部下沉增长显著,达到拆除前下沉量的40%。研究结论:设计中应加强临时横竖撑刚度;相比三台阶法,CRD法不利于仰拱尽快封闭而控制最终沉降,地表沉降控制效果不明显;控制拆撑长度。     

改进CRD方案施工过程围岩安全稳定性分析

将有限元强度折减法应用于隧道工程围岩稳定性的分析,对改进的CRD法施工阶段围岩的安全、稳定性进行深入研究。结合哈大客运专线笔架山浅埋隧道改进CRD法施工方案,考虑围岩–结构的相互作用,应用有限元软件ANSYS动态分析施工过程中围岩的安全系数,通过等效塑性应变参数研究隧道的失稳形式。研究结果表明:有限元强度折减法可有效应用于隧道开挖阶段的安全定量评估。     

西安地铁隧道中隔墙加台阶法施工诱发的邻近桥桩变形及其控制措施

采用FLAC3D软件预测了地铁中隔墙加台阶法施工诱发的邻近桥桩变形规律,结果表明:桥桩最大水平变形和倾斜率均超出变形允许值,必须对既有桥桩采取加固措施才能确保其在地铁施工期间的安全使用。提出了采用袖阀管注浆技术控制桥桩变形的措施,并制定了现场监测方案。实测结果表明,加固措施能够确保桥桩变形在允许范围内,证明了提出的变形控制措施合理有效。     

盾构曲线段施工地表沉降监测与变形规律研究

研究直径 10． 0 m 的土压平衡式盾构机曲线 段的施工地表沉降变形规律。以北京地铁某盾构区间 曲率半径 Ｒ = 350 m 和 Ｒ = 354 m 两处曲线施工段为监 测对象,以几何水准测量为监测方法,通过对监测数据 的分析得到如下结论: 沉降变形主要经历前期沉降、盾 尾脱出后沉降、注浆隆起、稳定沉降、后期沉降 5 个阶 段,最终变形值分布包络图近似呈偏正态分布,对称轴 线偏于曲线内侧。     

西安地铁3号线通化门站——胡家庙站区间暗挖段工法比选

根据西安地铁3号线通化门站—胡家庙站区间暗挖段工程特点,提出了台阶法+临时仰拱、中隔法(CD法)和交叉中隔法(CRD法)三种可行工法。运用FLAC数值模拟方法对三种工法引起的地表沉降进行了预测分析,确定台阶法+临时仰拱法为最优施工工法。实测结果表明,暗挖施工引起的地表沉降满足变形要求,提出的暗挖段施工工法合理有效。     

大断面黄土隧道双侧壁导坑法施工诱发地表沉降及隧道变形规律研究

以西安地铁3号线某区间双侧壁导坑法隧道工程为依托,采用FLAC3D模拟与现场实测相结合的方式,研究双侧壁导坑法施工引起的地表及隧道变形规律。研究结果表明:地表横向沉降曲线关于隧道中轴线对称分布,影响范围左右各30 m,可见,上导洞的开挖是造成地表沉降的主要原因;采用超前小导管注浆加固土体,有效控制了拱顶下沉;隧道开挖后两帮收敛值迅速增大,开挖面超前监测断面20m时收敛趋于稳定;模拟结果与实测数据吻合较好,说明FLAC3D数值模拟软件能有效预测地层变形。     

粉细砂地层大断面隧道暗挖注浆试验及地表沉降规律研究

粉细砂稳定性差,暗挖施工时容易引起较大的地表沉降。通过粉细砂特性分析及室内试验得到注浆加固前后土体的物理力学参数,试验结果表明:注浆加固对土体的含水量、黏聚力、内摩擦角和压缩模量均有明显的改善。运用加固后的土体物理力学参数,通过数值计算和现场监测分析,对粉细砂地层浅埋暗挖大断面施工地表沉降规律进行研究。结果表明:上导洞施工时对地表沉降的影响最大,施工时应重点加强此部位的注浆;上、下导洞施工时应错开距离不宜小于10 m;上导洞上台阶施工时应预留核心土;临时支撑分段破除长度不宜大于10 m;粉细砂地层深孔注浆加固设计时,除拱顶范围外,侧墙和拱脚一定范围也应进行注浆加固。实践表明理论分析与现场监测结果吻合,沉降满足设计及规范要求。     

地铁区间三联拱隧道施工工况分析研究

以北京地铁十号线某区间三联拱大断面隧道为例建立模型,采用有限元的方法模拟隧道施工过程,对施工沉降进行了超前预测,尤其对各个步序沉降比例进行了定量分析,并据此制定了合理的施工流程和减小沉降的技术措施。