考虑流固耦合效应的双模盾构施工对地表变形的影响

为研究考虑流固耦合效应的盾构施工对地表的影响,文中以穗莞深城际西宝区间大直径双模盾构在复杂地层中施工为背景,采用midas GTS NX软件建立三维有限元模型,探究渗流作用下TBM模式在硬岩中掘进时的地表变形规律。结果表明,对于位于裂隙发育、富水性及透水性中等的硬岩隧道,隧道开挖引发的地下水渗流会加剧隧道周围及地表的位移变化,因此,在计算盾构施工对围岩及地表带来的影响时,应当考虑流固耦合效应。     

渗流作用下盾构隧道地表变形规律研究

在泥水平衡盾构工法中,通常会用密封舱的泥浆来平衡开挖面的水土压力,从而达到控制地表变形的目的,因此,泥浆压力的选取十分关键。为了解决工程中泥浆压力的选取问题,采用理论分析方法,结合泥水盾构隧道开挖面平衡稳定原理,对泥浆在开挖面上的3种形态进行对比分析,结果表明,“渗透模型”在工程中广泛存在,且渗透作用会导致开挖面稳定性减弱。基于“渗透模型”,采用FLAC^3D软件进行流固耦合计算,结果显示,渗流作用下地表最大沉降随泥浆压力的增大而减小,当泥浆压力达到一定限值后(本工程背景下为400 kPa),地表最大沉降值不再减小,该研究解决了合理确定泥浆压力控制地表沉降的难题;通过分析盾构掘进过程中岩土体应力状态分区和地表沉降云图,构建了地表沉降范围预测模型,模型理论计算结果与数值模拟结果吻合良好,该模型可用于泥水盾构隧道施工引起的地表沉降范围预测。此外,在泥浆压力为400 kPa时,采用数值计算方法进行了泥浆渗漏计算,结果表明泥浆渗漏上边界距水库底面7.5 m,不会对保护区水体造成污染。该研究结果可为泥水平衡盾构施工中泥浆压力的选取、地面沉降范围的确定以及泥浆渗漏的影响这3个施...     

不同地表倾角下台阶法施工对大断面隧道变形的影响分析

依托简浦高速公路长秋山大断面隧道工程,运用有限差分软件FLAC3D对该隧道采用三台阶工法的动态开挖进行了模拟,分析了不同地表倾角下台阶长度对隧道洞周位移的影响规律。结果表明:浅埋大断面公路隧道三台阶法施工,隧道洞周位移大小顺序为:仰拱隆起 拱顶沉降 水平收敛;不同地表倾角下,隧道拱顶沉降及仰拱隆起变化主要发生在台阶长度为4~6 m之间,说明短台阶或超短台阶法能够较好地控制隧道的洞周变形,更为适合软弱围岩大断面隧道的施工;台阶长度从10 m开始,隧道洞周位移逐渐收敛,可作为浅埋大断面隧道台阶法施工下洞周位移的"起始收敛点";隧道地表倾角对隧道洞周位移的变化影响较大,因此,实际施工中应根据地表的不同倾角,选择更为合理的台阶长度进行施工,确保软弱围岩大断面隧道的安全施工。     

盾构隧道施工地表沉降数值分析研究

隧道施工引起的地层损失所导致的地表沉降变形预测和控制，是隧道工程领域重要的研究课题之一。以盾构隧道开挖引起地表沉降变形为研究对象，采用有限元数值分析软件模拟盾构隧道施工过程，分析盾构隧道引起的土体应力场、位移场变化，对比分析不同的地层损失、不同的土体本构模型、土体排水和不排水条件下隧道施工引起的地袁沉降变形规律，并进行了不同影响因素的敏感性分析。结果表明，地表沉降槽近似正态分布曲线，地表沉降的主要影响因素依次为隧道埋深、内摩擦角、压缩模量、粘聚力和泊松比；提出了盾构隧道施工引起的地表沉降计算模型，并采取有针对性的措施来减少地表沉降，减小对周围环境的不良影响。     

地铁隧道盾构施工地表沉降的预测分析

总结并分析了地铁区间隧道采用盾构法施工中引起地表沉降的规律、过程及原因,同时介绍了以经验法为主且目前广泛应用于变形分析的peck沉陷槽预测公式,并结合我国某城市地铁隧道的修建过程中产生的地表沉降现象,验证了该分析方法的实用性和可借鉴性。     

埋深和盾构推力对盾构隧道的地表变形影响分析

引入等代层概念,对不同埋深、不同盾构推力对地表沉降的影响进行了研究,详细介绍了应用ANSYS进行盾构法隧道地表沉降计算的建模方法和相关技巧,并将计算结果与类似工点的实测数据进行了比较分析。     

盾构施工地表沉降变形模糊控制的Matlab实现

从盾构掘进的自动控制技术着手,分析总结了盾构施工地表沉降变形的模糊控制原理。对控制器进行结构设计,然后结合 Matlab的模糊控制工具箱中的工具,选取控制器合适的输入和输出变量,利用人工控制的经验并结合专家知识,得出了具有实际意义的盾构模糊控制规则,最后通过 Matlab离线计算出模糊控制器的控制表,完成模糊控制器的设计。     

基于MIC-LSTM的盾构施工地表变形动态预测

在盾构施工过程中准确预测施工引起的地表变形,对于保障盾构施工的顺利掘进具有重要意义。基于此,提出盾构施工地表变形MIC-LSTM动态预测模型。首先,确定影响地表变形的主要因素,并采用最大信息系数法(MIC,maximal information coefficient)确定各个影响因素和地表变形之间的相关程度,进而对各个影响因素赋权;其次,将赋权后的各个影响因素和盾构中心处过去最近10个监测时刻的地表变形数据作为输入变量、未来3个监测时刻的变形数据作为输出变量来构建长短期记忆(LSTM,long short-term memory)神经网络动态预测模型;最后,为验证所构建的MIC-LSTM动态预测模型的实用性,依托昆明地铁5号线盾构施工项目,将预测结果与LSTM、RNN(recurrent neural network)以及BP(back propagation)神经网络的预测结果进行对比。研究结果表明:所构建的盾构施工地表变形动态预测模型具有较高的预测精度。     

地铁盾构隧道施工引起地表沉降的数值模拟

以昆明轨道交通某区间盾构隧道施工过程中地表沉降的现场监测数据为基础,运用FLAC3D有限差分软件建立模型,对盾构施工开挖过程进行模拟,计算隧道开挖引起的地表沉降量。讨论了不同围岩应力释放条件下地表变形规律,以及隧道围岩在相同应力释放条件下在掌子面施加支护力前、后地表变形间的联系,同时将模拟计算得到的变形数据与工程实测数据进行比较分析。     

小曲率半径隧道盾构推进的轴线控制

盾构沿小半径曲线掘进,难度最大的问题是隧道轴线控制。该文通过小半径曲线隧道盾构掘进土压的分析,采取小半径曲线隧道盾构掘进措施,提高了小曲率半径盾构隧道施工质量。其重要途径是采用铰接盾构;勤测勤纠;合理控制盾构推进参数。     

盾构隧道施工引起地层变形的预测控制

首先研究了如何模拟计算盾构隧道施工引起地层变形的主要原理,特别是首次采用了三维法向弹性抗力系数变化模拟软土挤入盾尾空隙的复杂动态过程。在此基础上,编制了相应的三维有限元计算程序,结合上海市某重点隧道工程项目进行实例演算,得到了一些有益于实际工程施工的结论。     

试论盾构隧道施工地表沉降规律及控制措施研究

在使用盾构法进行隧道施工时,常常会导致隧道上部的地表出现沉降,并在隧道的运营过程中,这种沉降现象依然会持续发展,对隧道的地下设施以及隧道四周的地面建筑都会造成较大的影响。所以,降低施工对周围土体的干扰,分析隧道施工时地表的沉降规律至关重要。基于此,对盾构隧道施工地表沉降规律以及控制措施进行探讨研究。     

狮子洋隧道陆地段盾构施工横向地表沉降研究

为了预测盾构隧道施工引起的地表横向沉降,针对狮子洋隧道陆地段DIK42+660断面地层,通过理论分析,利用Peck公式对该断面地表横向沉降量进行计算;通过数值模拟,利用ANSYS建立地层的有限元模型,并从数值模拟结果中获取地表单元的横向沉降量;最后通过与现场监测结果对比,对理论分析和数值模拟的地表横向沉降量预测方法进行评价。研究结果可为盾构隧道地表沉降的预测提供有效的方法。     

考虑人为因素的隧道盾构施工风险系统综合评估

以人为因素为基础,对隧道盾构施工风险的多指标人、环境、技术、机械、管理等因素评估进行探讨。在分析人子系统、环境子系统、机械子系统、管理子系统各自内涵的基础上,结合相关规范、专家法和隧道实际施工技术,构建评价指标体系,确立评估流程。即考虑学术背景、职称和从事专业时间等因素量化专家自身的权重,根据专家法确定指标层的值,评估指标层风险、各子系统风险和人机环境系统的相关因素风险。将该模型应用到某隧道盾构施工风险评价中,根据评估值提出了具体的改善措施,结果表明该模型是合理可行的。     

隧道施工引起地表变形预测的半解析法

基于弹性力学Mindlin解,假定隧道围岩为均质弹性体,给出了用于预测隧道施工引起地表变形的半解析法。该方法是采用三点勒让德-高斯求积法利用点荷载下的Mindlin位移解,推导了均质弹性地层中隧道开挖施工引起地表变形的半解析计算公式,可以模拟并预测隧道开挖面不同支护方式引起的地表变形。通过对地铁隧道工程的实例分析并与Verruijt方法计算出的地表变形比较分析,结果表明：用该方法计算出的地表变形预测值与实际沉降曲线较吻合,较用Verruijt方法计算出的结果更精确。     

地铁盾构隧道施工引起地表沉降机制及数值分析

针对黄土地层中盾构施工引起地表沉降问题,通过理论分析和数值模拟方法,探讨了盾构隧道地表沉降机制,分析了盾构隧道地表沉降预测解析方法,研究了等代层模量与土舱压力对地表沉降槽宽度和最大沉降量的影响。研究表明:盾构隧道施工工艺中,土舱压力和等代层是主要影响地表沉降的因素,然而,盾构施工地表沉降预测方法中未考虑这两个因素的影响。土舱压力与等代层模量对地表最大沉降量影响较大,对地表沉降槽宽度和范围影响较小。在实际盾构隧道开挖施工过程中土舱压力应在0.8~1.2倍静止土压力之间,对地表最大沉降影响较小。研究成果对完善盾构施工地表沉降预测方法和施工工艺具有一定的理论价值。     

城市盾构隧道施工地表沉降BP神经网络预测应用研究

基于成都轨道交通17号线明光站—九江北站区间的相关监测数据,采用了回归分析方法,利用Matlab拟合Peck法中的相关参数,对DK68+849,DK68+869断面的地表沉降进行了预测分析。同时,通过建立BP神经网络模型,调整相关的网络设置参数来调整模型的MSE值,最终得出最佳预测模型,利用训练出的BP神经网络模型对地表的最终沉降量进行了有效的预测。     

天津地铁6号线双线平行盾构隧道施工间隔对地表土体变形影响研究

研究双线盾构隧道在不同施工间隔下施工时地表的变形规律,对控制地表整体变形及不均匀变形十分重要。依托天津地铁6号线双线盾构隧道下穿天津西站站场实际工程实例,以铁路线设施的关键变形控制指标为评判依据,研究盾构左右线不同施工间隔下的地表变形分布特性,对比分析间隔距离与地表沉降和不均匀沉降的关系,为双线盾构隧道工程选择合适的施工间隔提供依据,以保证工程安全及地表铁路设施的正常运行。结果表明,不同施工间隔的影响主要表现为掘进过程对地表土体变形的扰动程度及扰动范围的明显差异:对于地表沉降变形而言,施工间隔越小,掌子面处地表土体沉降越快,且左线完全先行时,地表土体的纵向变形范围约为20 m,相较两洞同时施工时变形范围减小约25 m;对于地表不均匀变形而言,左线完全先行施工条件下,地表轨向变形、水平变形、轨距变形最大分别约为1、0.6、0.2 mm,相较两洞同时施工时分别减小0.8、0.2、0.15 mm。因此,对于双线盾构隧道而言,两洞同时施工时最不利于地表变形的控制,而一条隧道完全先行掘进的方案最有利于地表变形的控制。     

浅埋盾构隧道施工对地层变形影响研究

以上海地铁6号线11标深源体育中心站—世纪大道站浅埋盾构隧道工程为依托,借助理论分析和有限元数值模拟等研究方法,从横向地表沉降与土压力分布的角度,重点分析了浅埋盾构隧道施工对地层变形和土压力分布模式的影响。     

土层参数及盾构施工参数对地表变形的影响分析

盾构使用不同的施工参数或在不同的土层中掘进时,所引起的地表变形一般是不同的。这是因为不同的施工参数对周围地层的扰动程度有所差异,不同的土层有着不同的物理力学性质。为此以上海地铁多个盾构隧道区间标段为背景,通过大量的地质资料调研和实测数据整理,分析了施工过程中土层参数与地面沉降之间的关系和盾构主要施工参数对于地面沉降的影响。