隧道施工对框架结构及地表位移影响的数值分析

研究目的：隧道施工对邻近建筑物影响的现有研究方法通常首先计算地表位移，然后将地表位移施加于建筑物模型上，忽略了建筑物自重和刚度的影响。建立隧道从框架结构正下方穿越的三维有限元模型，分析地表在隧道开挖和既有框架结构共同作用下的位移变化规律，分析隧道施工对梁、柱和桩体位移及受力的影响，为隧道下穿既有框架建筑物的设计和施工提供参考意见。研究结论：框架结构的自重会显著增大地表沉降值及其范围，其刚度会显著限制地表侧向位移；隧道施工对框架结构的竖向位移影响较大，对其侧向变形影响较小；中梁弯矩变化较小，边梁的的最大负弯矩有较大幅度的增加。中柱的轴向压力降低，边柱的轴向压力增加。在实际工程中，应加强对边梁弯矩和边柱轴力的监控．     

地铁车站施工引发的地表沉降及既有隧道上浮变形分析

以北京地铁四号线西单站的地铁开挖过程为例，采用FLAC^3D工程分析软件，对地铁开挖过程及其引发的地表及既有隧道的变形规律进行了数值模拟分析，对施工中的监控量测提出建议，得出穿越既有线的沉降及上浮规律。     

某地铁区间隧道下穿既有地铁车站变形数值分析

用专业软件FLAC3D对某复杂交叉隧道进行模拟,得出了拟建隧道施工时既有地铁车站的变形规律及变形大小,找出了两个施工风险点:即盾构隧道的正上方的区域(扰动最大的区域)和地铁车站主体的单双层过渡段沉降缝处(沉降有突变)。     

地铁隧道结构位移远程实时监测及数据处理技术

地铁运营期间隧道结构的实时监测,是保证列车安全运行的重要技术手段。将静力水准仪和位移计结合起来,建立一个全方位的位移(变形)实时监测系统,很好地解决了地铁隧道运营安全监控问题。由于列车振动及空气动力的影响,会使传感器发生震荡,导致监测信号当中含背景噪声,利用小波分析技术很好地消除了背景噪声,保证了监测数据的准确。     

盾构隧道近距离穿越燃气管道影响分析

盾构隧道近距离穿越燃气管道易引起管道及周边地层变形,控制效果不佳可能引发工程事故。依托某盾构隧道长距离穿越燃气管道工程,采用ABAQUS建立盾构隧道掘进对管线影响的三维有限元模型,研究地表和燃气管道受力及变形,并对比分析下穿过程不同掌子面支撑压力和同步注浆压力对燃气管道沉降影响规律。结果表明,掌子面支撑压力增大,燃气管道沉降量随之小幅减小;盾尾同步注浆压力增大,燃气管道沉降显著减小,同步注浆压力控制在1.1～1.3倍静止土压力范围可满足燃气管道变形控制要求。经现场实测验证,燃气管道最大沉降速率仅为0.25 mm/d,小于变形控制标准。     

基坑开挖引起下卧地铁区间隧道上浮控制研究

基坑开挖对其下部的地铁区间隧道有明显的影响.上海轨道交通7号线浦江南浦路站--浦江耀华路站区间的中间风道基坑工程位于地铁区间隧道的上方,坑底距隧道顶的最小距离仅为9 m.基坑开挖对该地铁区间隧道上浮影响的分析与计算成为该工程的关键.为此建立了该基坑工程的数值分析模型,对实际施工工况进行模拟,动态地分析了施工过程中开挖卸荷对地铁区间隧道上浮的影响:下行隧道上浮较上行线要大.提出了相应的控制措施:地铁区间隧道变形值超过允许值,需对隧道周围土体进行加固处理,或者采用堆载的方法.建议加载大小为160 kN/m2;若采用坑底加固的方法,加固弹性模量为30 MPa.     

隧道顶部空腔充水对初期支护结构位移影响分析

以某岩溶隧道为工程背景,利用有限差分软件FLAC^3D,对隧道顶部空腔充水工况下隧道初期支护结构位移特征进行了数值模拟研究,同时分析了空腔内水压以及充水溶腔与隧道间距的变化对隧道初期支护结构位移的影响。结果表明：初支结构最大水平位移位于充水空腔中心区段左右两侧拱肩和拱腰之间的区域,其值在1.0 mm左右且向隧道外侧变形;轴向位移以充水空腔的中心位置为对称面,沿着隧道轴向前后呈对称分布,在距充水空腔的中心左右两侧各约7～10 m的拱顶区域有最大的轴向位移,其最大值为0.54 mm;充水空腔底部对应的初支结构拱顶区域有最大向下位移,其值约为11mm,是普通区段的1.5倍。随着空腔内水压逐渐增大以及充水空腔与隧道间距离的逐渐减小,初支结构特征位置处的水平位移、轴向位移和竖向位移均有不同程度的增大;沿着隧道的轴向,初支结构越靠近充水溶腔其三向位移受影响的程度就越大。     

喷锚技术在深基坑工程中的应用及位移分析

喷锚支护结构在深基坑边坡临时性支护工程中发挥了重要的作用,可是对于喷锚支护边坡位移计算目前还缺乏公认的合适方法。结合具体工程,采用数值模拟方法计算喷锚支护边坡位移并与基坑的监测数据进行对比,定量分析了由于基坑开挖引起的水平位移与沉降。     

隧道位移监测新方法的可行性探索

本文根据新奥法隧道施工中位移监测的特点，结合现代测量仪器的发展，探索了两种隧道位移监测的新方法：三维位移监测系统和隧道周边收敛的自由测站监测系统。其中，前者可以及时、快速、精确地在一个测站为多个监测断面提供可靠的三维变形量；后者可以大致在同一个测站上，以足够的精度为多个监测断面提供隧道周边收敛信息，其工效能比传统方法成倍提高。     

地铁隧道盾构法施工对桩基变形与内力的影响

通过数值仿真试验,分析了盾构法隧道施工引起的单桩桩身变形、轴力、弯矩随不同的桩洞距离、桩端与水平洞轴线的相对位置、桩型的变化规律,对群桩进行了数值仿真试验。试验结果表明,开挖后桩身发生倾斜变形,桩身内力发生明显变化,且桩端与水平洞轴线的相对位置与桩端土性的不同对桩身内力变化有明显的影响;开挖引起的双桩的桩身内力相对于对应位置的单桩均减小,且由于前桩的遮挡作用,隧道开挖对双桩后桩的影响大大减弱。     

不衬砌水工隧洞围岩稳定性数值模拟分析

针对高渗压作用不仅会改变岩土体的应力状态,同时可能会使岩体劈裂、破坏岩体的原有结构的现象,基于流固耦合分析理论,利用快速拉格朗日有限差分法对隧洞围岩稳定性进行分析。从考虑渗流效应时围岩开挖稳定性、内水作用下围岩力学特性方面开展研究,得到围岩开挖后应力场、位移场分布特征,开挖卸载对渗流场的反馈,内水作用下隧洞的破坏特征和水力特性演变趋势。研究结果表明:对隧洞施工过程中采取安全措施,富水条件下的隧洞工程防排水提供一定的理论参考。     

紧邻地铁车站的深基坑位移控制措施效果分析

针对深基坑开挖时邻近地铁车站的保护问题,结合毗邻在建的宁波轨道交通2号线外滩大桥站绿地中心深基坑工程项目,通过Midas/GTS有限元软件对4种措施下邻近地铁车站位移控制的效果进行了对比分析。结果显示,增加围护墙刚度和采取坑内土体加固措施能有效减小基坑开挖导致的车站位移,增加支撑道数对车站位移控制同样有利,而增加围护墙嵌入深度的位移控制效果有限。     

隔离桩施工对邻近铁路桥墩位移影响分析

地铁盾构近距离穿越既有桥梁时可采取隔离桩作为地基加固措施,但当隔离桩距离既有桥梁较近时,需分析隔离桩施工对既有桥梁结构的影响。以南京某城际铁路高架桥为研究对象,采用数值模拟和现场监测分析了隔离桩(钻孔灌注桩)施工对铁路桥墩的影响。研究表明:隔离桩钻孔引起铁路桥墩上浮,隔离桩浇筑引起铁路桥墩下沉,隔离桩施工最终导致铁路桥墩下沉;隔离桩施工过程中,铁路桥墩向加固区轻微偏移,最终水平位移较小,在可控范围内;在南京地区采用施一隔五的施工顺序进行钻孔灌注桩施工时,对铁路桥墩的位移影响较小,也在可控范围内。     

寒区隧道三维温度场数值分析

根据考虑相变瞬态温度场的控制微分方程,应用Galerkin法推导出三维有限元计算公式并编制了计算程序,对一座已经建成的寒区隧道进行了算例分析。分析表明沿隧道轴向的初始温度不是均匀的,并且沿轴向也有热量传递,隧道围岩冻结深度沿轴向分布与隧道内大气平均温度沿轴向分布的规律不同,因而,对寒区隧道进行三维温度场分析是必要的。为了保持寒区隧道围岩的原始热状况,防止因冻胀和融沉而发生破坏,采用铺设合理保温材料的方法是行之有效的。从而,为寒区的实际工程设计提供理论依据和计算方法。     

悬挂式单轨车桥耦合动力分析

为研究悬挂式单轨运营过程中桥梁和车辆的动力响应变化规律,以某悬挂式单轨双线7跨30m简支梁方案为工程背景,运用通用有限元软件ANSYS建立桥梁有限元模型,分析桥梁的动力特性;然后在多体动力学软件SIMPACK中建立车桥耦合动力学模型,研究双线列车以运营速度对开通过桥梁时桥梁和车辆的动力响应,并分析轮胎刚度和列车编组对桥梁和列车动力性能的影响。分析结果表明:双线列车以65km/h的速度对开通过桥梁时,桥梁跨中的整体横向位移响应最大值为19.03mm,表明桥墩横向刚度较小;轮胎刚度对车桥系统的加速度响应有显著影响;3辆车编组过桥时,桥梁的竖向和横向响应值明显比1辆车编组大,因此,在车桥耦合动力仿真分析时,必须考虑列车编组对车桥系统动力响应的影响。     

城市隧道下穿电缆隧道时的数值计算分析及变形沉降预测

针对城市隧道下穿电缆隧道进行了数值计算,分析了隧道开挖过程中电缆隧道的变形沉降和应力分布,以及地表沉降槽的开展情况的建议措施。计算结果与施工实际结果比较接近,为该工程施工提供了依据和指导作用,也可供类似工程参考。     

竖向荷载作用下粘弹性地基的单桩沉降

将流变理论引入桩基分析,采用Merchant粘弹性模型来描述地基土体,并通过推广的李氏比拟法,推导出在竖向荷载作用下粘弹性地基中的单桩沉降计算公式.理论分析和工程实例都表明,地基土体采用粘弹性模型比弹性模型更合理,更经济,流变理论在桩基分析中的应用值得进一步研究和发展.     

反应位移法在明挖地铁车站抗震计算中的应用

为研究不同计算模型的精确度及实用性,针对不同的反应位移法模型,以某明挖地铁车站为例,在不同地震作用下进行ANSYS建模计算,并与时程分析法计算结果进行对比分析,总结不同模型对结构内力的影响。发现反应位移法比经典反应位移法计算复杂,结果偏差较大;强制反应位移法计算量最小,但在地震作用较大时精度较低;整体反应位移法精度高、计算量小,用于明挖地铁车站的抗震设计可以提高工作效率和计算精度。     

盾构法施工引起的地层变位分析

研究目的：在城市隧道施工过程中，地层变位的大小往往成为决定施工成败的关键因素之一。通过对因施工引起地层原始应力状态改变、土体损失、管片衬砌变形等进行分析，合理设定盾构掘进参数，建立有效土压平衡，减小对地层的扰动和地层损失，保证施工质量。研究结论：以北京地铁4号线19标段盾构工程为例，对施工开挖造成地层原始应力状态改变、地层损失引起的地层位移进行了分析，并对施工现场进行监控量测。分析和量测数据验证，合理设定土压、同步注浆、掘进速度等掘进参数，建立有效的土压平衡，即可将各项变形控制在规定的范围内。