隧道管幕支护施工地表沉降预测方法研究

管幕顶管施工将对地层产生扰动,引起地层变形和地表沉降。目前常通过单管沉降叠加的方式进行群管施工地表沉降计算,未考虑管幕群管间相互作用。文章结合文林山隧道出口段采用螺旋出土套管顶进工艺进行管幕施工实例,基于随机介质理论和Mindlin解建立考虑地层损失和施工应力的单管顶进施工地表沉降计算方法,并引入群管施工地表沉降修正函数建立管幕群管施工地表沉降计算方法;采用提出的计算方法分析单管顶进施工和群管施工引起的地表沉降变化及分布规律,并通过FLAC3D数值模拟进行验证。结果表明:(1)管幕钢管顶进过程中地表先隆起后沉降,前方地表发生隆起,后方地表发生沉降;(2)管幕钢管顶进引起的地表变形由隧道中线向两侧逐渐衰减,影响基本在左右两侧12 m范围内;(3)后续顶进钢管引起的地表隆起小于第1根钢管,地表沉降大于第1根钢管。     

考虑盾构隧道壁后间隙与注浆分布模式的地表沉降随机预测方法

盾构隧道施工中的壁后间隙、注浆分布模式、开挖面土体变形是影响地表沉降的三个主要因素,而这些因素又与地层条件和施工工艺密切相关,但现有研究中对这些因素量化分析的成果较少。文章基于随机介质理论,将上述三个影响因素分别用等效间隙量Δ1、等效间隙分布角α和负土体损失量Δ2来表示,推导出了盾构隧道施工中三维地表沉降预测公式,并将计算参数Δ1和α对地表沉降的影响进行量化分析;同时,根据实际工程中的沉降监测数据对参数取值进行反演分析,得出了盾构隧道施工中预测地表沉降的三维解。将文章提出方法的计算值与实测沉降值、修正Peck公式的计算值分别进行对比发现,该方法能更真实地预测实际地表沉降的大小和分布特征,证明了提出方法的合理性和反分析参数的可靠性。     

岩溶隧道土质围岩段地表沉降估算方法研究

岩溶隧道土质围岩段在渗水条件下易产生地表下沉。为此,文章考虑掌子面渗水导致水位下降而引起的地表沉降,提出了一种潜水稳定渗流下的地表沉降估算方法。文章基于渗流和固结理论分析了渗水条件下围岩中土体单元的自重有效应力和渗流有效应力的变化,并以降水漏斗曲线为界线对围岩沉降区域进行划分;基于开挖横断面建立了二维平面并通过二重积分分析推导了在渗水条件下由渗流作用引起的隧道地表沉降估算公式。文章以广西壮族自治区六寨—河池高速公路瑶寨隧道为依托,分别采用现场实测与估算的方法对土质围岩段地表沉降进行预测,结果表明:两种方法所得结果整体上较为接近,但在距离开挖面3 m的水平开挖径向范围内,实测值大于估算值。研究内容可为渗水条件下岩溶隧道土质围岩段的地表沉降估算提供参考。     

基于地表沉降的岩溶发育区分析

受岩溶地质复杂性的影响,岩溶隧道施工中常常发生突水灾害,从而往往诱发地表沉降。基于此,文章提出了一种根据岩溶隧道突水诱发的地表沉降分析岩溶发育区的方法,其主要包括:以地表沉降图为基础分析地表沉降特点,在此基础上分析岩溶发育区的地质构造,并结合沉降区附近的地质资料分析岩溶发育区边界;根据沉降中心与河流的关系,分析隧道突水与河流的补给关系。文章依据龙厦铁路象山隧道YDK24+098岩溶突水诱发的地表沉降资料,通过对该隧道岩溶发育区的地质构造、隧道纵向岩溶边界、隧道突水与河流的补给关系的分析,验证了上述分析方法的可行性。     

基于Peck公式修正的盾构施工地表沉降预测研究

城市轨道交通盾构法施工所引起的地表变形是施工中必须重视的问题。文章以广州地铁某在建盾构隧道工程为研究对象,分析了盾构施工时引起地表横向、纵向沉降规律。基于Peck公式提出了一种利用插值法、最小二乘法的预测模型,并将该模型应用到信息系统进行地表沉降预测。结果表明,提出的预测模型能够在监测数据非极值的情况下,对地表沉降进行较好地预测。该研究成果可为工程实践及理论研究提供参考。     

基于NNBR模型的纵向地表沉降动态预测

针对现有预测地表沉降方法的不足,结合土压平衡式盾构一个掘进周期中不同阶段引起地表沉降的状况不同,提出了应用最近邻抽样回归模型(NNBR模型)对纵向地表沉降进行动态预测的方法。文章初步总结出土舱压力和平均掘进速度、注浆压力和平均掘进速度、监测时间可分别作为开挖面前方变形、盾尾空隙沉降、固结沉降三个阶段的主要预测因子,并列出了相应阶段的相似计算公式。利用该方法对某一工程实例的固结沉降阶段进行了预测,在样本数较少的情况下,预测结果最大相对误差只有14.04%,从而论证了基于NNBR模型的动态预测方法的准确性和可行性。     

基于灰色理论的顶管施工道路沉降评价方法

在进行道路顶管施工中,需要对道路沉降情况进行评价,评价结果容易产生较大的误差,无法为施工提供参照,因此开展基于灰色理论的公路顶管施工道路沉降评价方法设计研究。通过构建道路沉降区段预测模型、建立道路顶管施工道路沉降层次化评价体系、基于评价矩阵的道路沉降评价结果量化,完成对此方法的设计。选择某地区取水管道工程作为此次实验的工程实例,通过实验结果证明,设计的方法在实际应用中,不仅可以实现对道路顶管施工点沉降值的精准预测,也可以降低沉降评价结果的误差率,为道路顶管施工提供借鉴。     

长江漫滩地区基坑施工对周边地表沉降及地下管线影响的现场试验研究

深基坑工程地下水位的降低会造成基坑周围地表沉降;而对于地下水丰富地区的基坑工程,由于基坑内大面积降水,坑外地表沉降的现象更为严重,并对周围地下管线会产生较大影响。文章以南京青奥线梅子洲过江通道接线工程为背景,介绍了长江漫滩地区基坑施工的工程概况和监测点的布置及监测结果,并对监测数据进行了研究分析,总结出了深基坑工程周围地表及地下管线的沉降原因和沉降规律,提出了应对措施。     

基坑开挖沉降影响区内墙体受力研究

提出了基坑开挖沉降影响区内墙体分析的等代荷载法及其计算模型，分析了参数E／G及L／H对墙体剪切效应的影响，证明了开挖初期剪切效应对墙体的应力和变形起控制作用，剪切裂缝先于弯曲裂缝出现，并介绍了根据墙体应力应变分析结果判断墙体破坏情况的一般方法。     

浅埋偏压隧道地表沉降规律及其预测方法

隧道地表沉降是围岩稳定性判断的重要依据,也是隧道施工监控量测的重要环节。浅埋偏压隧道地表沉降规律相对于非偏压隧道更为复杂,也更容易诱发安全事故,因此有必要进行深入研究。首先,文章基于最大主应力偏转理论,对偏压隧道偏压程度进行量化分析,提出了隧道偏压系数的概念及其计算方法。其次,建立等效分析计算模型,将浅埋偏压隧道地表沉降视为偏压地形和偏压荷载共同作用的叠加,并给出了分析计算方法和步骤。最后,通过现场实测资料进一步对浅埋偏压隧道地表沉降规律进行分析,并对预测结果进行验证。结果表明:偏压系数与地表偏压角、隧道埋深和地层侧压力系数有关;地表沉降曲线在偏压作用下会发生扭曲,最大沉降区域和影响范围都向深埋侧偏移;当偏压程度较大时,偏压作用易导致深埋侧地表出现开裂,浅埋侧地表出现错台。     

基于有限元的煤矸石路基施工期沉降计算

在平原区修筑高速公路,路基填料是影响施工进度及工程造价的一个重要因素,煤矸石用于填筑路基时不仅有着良好的路用性能,但由于煤矸石相对于一般填土来说,自重较大,煤矸石路基的差异沉降问题严重制约着工程质量。本文采用ANSYS有限元软基对煤矸石路基不同时间和填土高度条件下地基沉降进行仿真模拟,并结合某高速公路工程实例对仿真结果对比分析,对煤矸石路基的设计施工及差异沉降处治具有重要意义。     

隧道原位扩建CD工法地表沉降预测研究

近年来,越来越多的隧道面临改扩建问题,隧道扩建工程往往呈现出大断面、小净距、隧道群等特点,而原位扩建隧道的地表沉降规律也呈现出自身的特性:地表沉降槽曲线沿隧道中心线不对称、存在局部突变值等.对泉厦高速公路大帽山隧道原位扩建工程采用CD工法施工引起的地表沉降实测规律分析,基于Peck公式及叠加原理,提出了适用于隧道原位扩建施工产生的地表沉降的简便预测函数关系式,并验证了函数关系式的适用性.应用研究表明:该函数关系式能正确反映隧道原位扩建施工地表沉降规律,计算值与实测结果较为吻合.研究成果为隧道原位扩建工程地表沉降的预测提供了新的思路与方法.     

下穿公路隧道大管棚施工地表沉降研究

在采用管棚支护的隧道施工中地表沉降主要由管棚施工地表沉降和隧道开挖地表沉降组成。文章结合厦门高崎下穿公路隧道的工程实际,运用现场量测和理论分析的手段,对大管棚施工引起的地表沉降规律进行了研究;现场监测数据也证明,通过公式计算能有效地预测大管棚施工引起的地表沉降,其计算分析结果具有一定的实用价值。     

浅埋暗挖地铁隧道地表沉降研究现状

地铁隧道施工的突出特点是地质条件差、干扰因素多、周围环境复杂。相应地,地表沉降则成为浅埋暗挖隧道工程面临的主要安全问题。随着地铁隧道修建理论和技术的发展,国内外学者围绕地表沉降的预测与控制展开了较为深入的研究和探索。文章围绕国内外地表沉降预测与控制的研究现状,对浅埋暗挖地铁隧道的变形预测、施工方法、监测与信息反馈技术展开分析,并提出了今后的发展方向。     

地层特性对盾构法隧道施工地表沉降的影响研究

在软土地区进行地铁隧道盾构法施工时,地表沉降很难得到有效的控制。文章通过三维有限元法模拟地铁隧道盾构法施工过程,分析了软弱土层分布对地表沉降的影响,并通过实测结果分析研究了盾构法施工中土层物理力学特性对地表沉降的影响。研究表明,软弱土层分布在地表至隧道底部以下0.23D范围内时(D为隧道外径),可对地表沉降产生不同程度的影响;其中,软弱土层分布在隧道埋深范围及拱顶0.23D范围内时,对地表沉降的影响最为严重,影响率超过9.910 3%;相同情况下,隧道轴线上方的软弱土层比下方软弱土层对地表沉降的影响更加明显,隧道轴线上方软弱土层对地表沉降的影响是隧道轴线下方软弱土层的1.5～6.35倍;地表沉降最大值分别随盾构断面土层压缩模量加权平均值、粘聚力加权平均值增大而减小,地表沉降最大值与土层内摩擦角加权平均值无明显关系;沉降槽宽度系数i随土层内摩擦角加权平均值增大而减小,与土层压缩模量加权平均值、粘聚力加权平均值无明显关系。     

邻近建筑物盾构隧道开挖引起的地表沉降预测研究

城市地铁区间施工主要以盾构法为主,但盾构法施工会使周围一定范围内的既有建筑物受到影响。目前对邻近建筑物地铁隧道施工引起的地表沉降分布规律研究偏少,且Peck经验公式在预测沉降时忽略了建筑物的存在及其刚度的不同对沉降分布曲线的影响。文章通过分析盾构隧道开挖邻近建筑物时引起的土体变形规律,得出如下结论:当地表沉降分别呈"塞形分布曲线"、"偏态分布曲线"和"正态分布曲线"的变化时,隧道分别在位于建筑物正下方、扰动范围内以及扰动范围外的三种工况下进行施工,同时给出了"塞形分布曲线"和"偏态分布曲线"的计算公式及相关参数。通过分析算例验证盾构隧道开挖位于建筑物不同位置处引起的地表沉降呈"塞形曲线"、"偏态曲线"和"正态曲线"分布的合理性,可为邻近建筑物隧道施工及设计提供理论指导。     

盾构穿越无水砂卵石地层对地表的沉降影响研究

为顺利推进盾构施工进度,基于现场的无水卵石地层的分布特征、地层强度以及土层参数等工程地质特征,运用FLAC^3D软件进行数值模拟盾构开挖过程,得出盾构开挖穿越该地层对沉降产生影响,并以此做出沉降曲线来进行深入分析,并提出改进措施。     

南昌地区盾构施工引起的地表沉降分析

隧道施工影响下的地表沉降是有规律可循的。综合运用统计学分析方法,对南昌轨道交通1号线7个区间隧道的697个地表沉降测点的数据进行统计分析。得出了盾构法施工轨道交通区间地表沉降值的分布规律和地表沉降槽宽度参数反弯点距离、地层损失率的一般特征,给出了地表沉降槽曲线反弯点距离与等效轴向埋深的关系,提出了较为合理可行的地表沉降控制标准。     

地铁车站中洞法施工地表沉降变形规律研究

文章以北京地铁14号线陶然桥站中部暗挖主体工程为研究对象,通过几何水准测量监测方法,对中洞法施工各施工工序引起的地表沉降变形规律进行了分析和总结。结果表明,沉降变形主要经历5个阶段,即柱洞初期支护施工沉降阶段、中洞初期支护施工沉降阶段、中洞二次衬砌底板与扣拱施工沉降阶段、侧洞初期支护施工沉降阶段及二次衬砌结构施工沉降阶段。其中第Ⅰ阶段与第Ⅳ阶段沉降值占最终沉降值比重最大,最终沉降横断面曲线呈轴对称,以中洞中线为对称轴线。