盾构隧道联络通道施工力学行为数值模拟分析

以广深港客运专线狮子洋隧道为依托,采用三维有限差分法FLAC3D,模拟盾构隧道与联络通道组成的空间交叉结构的施工过程。结果表明,由于联络通道的施工,使盾构隧道的变形由对称变形转为不对称变形,并使与联络通道相连接的交叉部管片产生应力集中,导致开洞侧管片及联络通道结构自身产生上下截面整体受拉的不利受力形式。应注意对开洞侧管片及联络通道靠近开洞口处混凝土进行适当的加厚并增加配筋量。     

盾构隧道管片施工力学性能三维数值模拟研究

研究目的:施工阶段的管片外部荷载系统和力学性能与正常使用阶段相比均表现出较大差异,大量工程经验表明,管片在施工阶段破损的概率要远远高于正常使用阶段。本文通过建立考虑环、纵向接头不连续性的三维盾构隧道有限元模型,针对注浆压力、千斤顶推力以及拼装方式三个施工要素进行研究,拟为盾构施工提供合理的意见。研究结论:分析结果表明,在施工阶段,由于管片外部荷载沿隧道纵向有差异且接头存在非连续性,管片的力学性能沿隧道纵向存在较大差异,各环变形特征也不尽相同,与传统均值连续模型相比亦存在较大差异,注浆压力、千斤顶推力对施工阶段管片力学性能有较大影响,管片在错缝、通缝拼装条件下表现的力学性能存在较大差异,综合来看,错缝拼装结构相比通缝拼装具有更好的结构整体刚度。     

盾构下穿施工对既有隧道影响的数值模拟分析

针对某盾构隧道下穿既有地铁暗挖隧道的施工力学行为进行了三维有限元数值模拟分析。研究结果表明:在盾构推进至距既有隧道边缘3 m前,隧道会发生隆起,且在此位置时隆起量最大,之后开始沉降,在盾构将要穿出既有隧道时,沉降增量最大;隆起量随盾构推力和既有隧道刚度增大而增大,而沉降量与之相反;盾构下穿时,既有隧道结构横截面上会产生扭转,扭转角的大小随盾构推力增大而增大,随既有隧道刚度增大而减小。为确保下穿过程上方隧道的结构安全和列车的正常运行,在距既有隧道边缘3 m时采取措施控制盾构推力和提高既有隧道周围土体的强度非常有效。     

近间距平行泥水盾构隧道推进方案三维数值模拟

为确定某近间距大直径泥水平衡式盾构隧道工程推进方案,运用数值模拟分析手段,对该隧道工程盾构同向推进和异向推进两种施工方案进行三维动态施工模拟,对比分析了不同推进方案所引起的地表沉降、深部土体位移和隧道附近土体受力.数值结果表明.同向推进方案比异向推进方案能更有效地减小对地表沉降和隧道附近土体扰动及紧邻隧道的影响.     

深埋双圆盾构隧道的横向地震响应特性研究

阐述反应位移法的基本原理和深埋双圆盾构隧道的地层荷载模式,并基于反应位移法和梁弹簧模型,对双圆盾构隧道仅受静载和静载与水平剪切地震荷载同时作用下结构的变形和内力等动力响应特性进行研究。分析表明:与对称静载作用下相比,在静载与地震荷载同时作用时,结构的变形和内力不再是对称的;弯矩和变形走势基本一致,两洞各自上半圆的迎地层位移侧和下半圆的背地层位移的衬砌基本都有向洞内的位移和内侧受拉的弯矩,两洞各自上半圆的迎地层位移侧和下半圆的背地层位移的衬砌基本都具有相反方向的位移和弯矩,与中柱底部连接处的弯矩集中现象得到消除;衬砌的轴力不再是全部为受压值,而是出现大范围受拉的情况,且拉力值较大,中柱的压力值减小十分明显;与中柱连接处的剪力集中现象消除明显,远离中柱处的管片衬砌剪力绝对值增大明显。     

双圆盾构隧道下穿原水管渠的施工监测

作为国内首次采用双圆盾构下穿重要原水管渠工程,通过对其施工过程进行跟踪监测,得出双圆盾构隧道下穿原水管渠施工时的管渠变形规律,为以后类似工程提供了有价值的数据参考。     

地铁盾构隧道开挖对邻近桩基影响数值模拟

以西安地铁某区间盾构隧道近距离穿越某立交桥桩基为研究对象,采用三维有限元模型对盾构隧道施工所引起的桩基应力和变形进行模拟计算．根据计算结果,针对既有桩基将产生沉降和倾斜,从而导致桩基产生附加的轴力和弯矩,提出了盾构隧道施工措施．     

地铁盾构隧道侧穿锦江大桥施工的三维数值模拟

研究目的:以地铁区间盾构隧道工程为对象,采用三维有限元法分析盾构隧道修建对临近拱桥桥墩位移和结构内力的影响,并与无加固工况的计算结果进行对比,论证采用旋喷桩加固地层的效果.研究结论:计算表明在不加固情况下,隧道修建将对桥墩沉降和拱结构内力产生显著影响.采用旋喷桩对地层进行加固后,桥墩沉降能够得到较好控制,其中最大沉降和最大不均匀沉降比无加固情况分别减少了38%和44%.同时隧道修建对拱桥结构内力的影响也得到显著降低,与无加固工况相比,结构内力降低25%～40%.该加固方法能够保证盾构隧道修建时拱桥结构的安全性.     

大坡度隧道斜井施工力学的数值模拟研究

大坡度隧道斜井施工难度大,选择合适的施工方法是保证工程安全、快速完成的前提.以某公路隧道大坡度斜井为研究对象,对斜井的开挖施工及支护结构安全性进行有针对性的研究,其研究成果直接为工程服务,并为今后类似地下工程的修建提供参考依据.     

盾构斜交下穿既有框架隧道数值模拟分析

在城市地铁建设中,经常出现新建隧道下穿既有隧道的情况,为研究新建盾构隧道施工对既有公路框架隧道的影响,以宁波地铁1号线世纪大道站—海晏北路站区间隧道斜交下穿浅覆土市政公路框架隧道工程为依托,采用三维有限元数值分析方法,研究盾构隧道在下穿框架隧道3个阶段(盾构到达既有隧道正下方前、穿越既有隧道正下方及穿出既有隧道后)施工过程中盾构机顶进力、壁后注浆压力对于上部框架隧道沉降、侧移及扭转影响的规律,计算结果表明,在盾构到达既有隧道正下方前及穿出既有隧道后,沉降量和扭转幅度在一定范围内随顶进力和注浆压力的增大而增大;盾构下穿既有隧道正下方阶段,沉降量和扭转幅度在一定范围内随顶进力和注浆压力的增大而减小。施工过程中宜随着盾构与既有隧道位置关系的改变,及时调整各项施工技术参数,减小对上部隧道的影响,保证盾构顺利掘进。     

隧道埋深对盾构穿越大面积清水库影响的数值模拟分析

盾构施工在城市中经常会遇到建构筑物,在穿越过程必须尽可能减少对周边环境的影响。针对无锡地铁2号线靖海公园站至广益新城站区间盾构穿越无锡市水厂2个自来水调压清水库的实例,运用数值仿真软件Hyper Mesh和有限元软件ABAQUS,对不同埋深条件下盾构掘进穿越大面积清水库过程中地表变形以及水库内部结构受影响情况进行了数值模拟分析和研究,并经工程实践证明,合理增大埋深是减少对建筑物影响的有效措施。     

双圆盾构偏转机理与纠偏技术研究

为了解决隧道间相互交叉、隧道与其它地下建筑的穿插重叠等问题,采用双圆质构可以在较为狭小的地下空间穿越,节省地下空间,同时也可避免设置联络通道,减小施工风险.通过分析双圆盾构机发生偏转的机理,制订了相应的纠偏措施,并结合上海轨道交通6号线云山路站——金桥路站双圆区间隧道工程实例,详细分析了双圆盾构施工中的纠偏控制措施,并...     

装配整体式盾构管片结构及力学性能研究

传统盾构隧道管片由预制管片和螺栓连接而成,需要依靠围岩荷载才能形成稳定的结构体系。接头的存在也会造成管片结构整体刚度偏低、抗变形能力减弱,影响隧道结构的安全性和耐久性。本文提出一种装配整体式盾构隧道管片结构,该装配整体式管片由预制T型管片和叠合区混凝土组成。盾构施工阶段进行T型管片拼装,隧道洞通后采用喷射或现浇方式进行叠合区混凝土施工。基于ABAQUS软件对比分析装配整体式管片和传统管片的力学性能。结果表明：在施工阶段,装配整体式管片和传统管片的内力相近,但装配整体式管片的变形稍大。当隧道附近有基坑开挖时,T型管片与叠合区混凝土共同承担隧道荷载,叠合区混凝土刚度大,对T型管片具有保护作用,并且装配整体式管片的后期变形小于传统管片,表现出更好的整体性和抗变形能力。装配整体式盾构隧道管片结构适用于非均质或大变形地层,且能更好地应对邻近施工和邻近穿越等工况,可为盾构隧道工程建设提供新的技术方案。     

基于离散元数值模拟的砂卵石地层盾构掘进刀盘磨损特性研究

砂卵石地层由大量颗粒组成,其本质是离散的、非连续的,属于典型的不稳定地层,颗粒之间孔隙大,无黏聚力,单轴抗压强度普遍较高,刀盘旋转切削时,刀盘与颗粒摩擦非常剧烈,刀盘磨损严重。为研究砂卵石地层盾构掘进刀盘磨损特性,依托兰州市轨道交通1号线,采用颗粒流离散元软件EDEM,研究不同刀盘形式和覆土厚度下盾构机刀具磨损特性。结果表明,刀具磨损不均匀,主要体现在刀盘外围刀具磨损严重,中心处刀具磨损较小。相同掘进参数条件下,辐条式刀盘磨损较小,为面板式的0.7~0.8倍;覆土1.5D(D为盾构机外径)时刀具磨损量约为覆土1 D时的1.15倍。     

砂卵石地层盾构推进对地表沉降影响数值分析

在成都地铁项目工程中,盾构穿越大面积砂卵石地层在我国尚属首例.利用有限元软件ANSYS建立三维数值模型,研究了盾构在不同埋深、等代层厚度、掘进压力等工况下的沉降规律,提出了相关参数控制性建议,可为类似地层盾构隧道的设计施工提供参考.     

隧道火灾三维数值模拟的瞬态分析

用连续方程、动量方程、能量方程及气体组分方程描述隧道内气流流动状态,采用湍流粘性系数模型中考虑浮力影响的湍流模型方程(K-ε方程),对某实验隧道火灾进行三维数值模拟瞬态分析,研究隧道火灾特性和烟气的速度场及温度场发展规律。研究结果表明,在横截面上先被加热的是拱顶,随着时间推移,高温烟气不断对其进行对流换热,整个横截面温度逐渐升高,且分布发生变化,经过一定时间后,分布形式基本确定,并向稳态逼近。采用3 m.s-1的机械通风,隧道内没有出现烟气逆流区,很好地抑制了气流的回流,满足隧道火灾通风要求,为上游人员及车辆逃离提供了气流通道。     

盾构法施工在西安地铁建设中的应用

论述盾构法施工的优点以及盾构法在城市地铁建设中的应用 对西安地铁2号线和1号线的盾构施工所穿越的地层情况、投入的盾构机类型、数量和技术参数、施工进度及过站方式等进行总结和分析,为以后西安地区地铁建设过程中盾构机的选型、改造、盾构施工计划合理编制等方面提供参考依据