天津地铁盾构隧道四线交汇掘进数值分析

为解决多条近接隧道施工时后行隧道开挖对先行隧道结构造成的不利影响,以天津地铁5、6号线四线交汇隧道为研究对象,选取典型复杂断面,采用数值软件FLAC3D,模拟富水地层中四线交汇隧道开挖时隧道结构之间的相互影响规律。结果表明： 该复杂断面处,后行隧道施工使先行隧道整体位移具有偏向开挖隧道移动的牵引趋势,且先行下部隧道竖向整体位移较横向整体位移变化更为显著。在渗流作用下,先行下部隧道施工产生的地表沉降量及沉降范围相比后行上部隧道较大,验证了富水地层中渗流作用对土体变形影响程度及范围均远大于开挖应力释放的影响。     

超大断面小净距隧道应力场演化研究

近年,对于超大断面小净距隧道应力场演化过程问题,国内外学者都进行了深入研究,并取得了实质性成果。该文综合考虑济南市东南二环绕城高速公路大岭隧道进口净距较小、埋深较浅等特点,选取大岭隧道进口段作为研究对象,借助Ansys、Auto CAD等软件,基于有限差分软件FLAC3D,构建了大岭隧道进口段的三维模型,开展了超大断面小净距隧道全工序施工数值模拟工作,对比分析了超大断面小净距隧道分别采用CD法及台阶法施工过程中隧道围岩变形规律,探究了CD法施工过程中隧道围岩塑性区分布及应力演化情况。模拟结果表明:采用CD法和台阶法施工时,隧道开挖破坏了隧道原有应力分布状态,导致拱顶围岩均出现较大速率的位移沉降量。其中,采用CD法施工时隧道围岩整体变形相对较小,但是横撑的拆除引起隧道围岩变形、应力的突变,易出现塌方等事故,需加强支护。此外,综合考虑超大断面小净距隧道采用CD法施工过程中先行洞与后行洞之间的相互影响作用,研究了隧道围岩塑性区时空效应及其应力演变过程,研究结果可为超大断面小净距隧道施工及隧道围岩力学稳定性评价提供参考。     

CD法开挖小净距公路隧道的优化研究

采用CD法对浅埋小净距公路隧道在不同开挖顺序下进行施工力学数值模拟。通过对不同开挖顺序时的围岩位移和应力进行分析和比较,数值结果表明:在采用CD法施工时,不同的开挖方式最终位移和应力相差不大。综合考虑开挖过程中围岩应力和位移可知,采用先封闭先行隧道,再开挖后行隧道远离先行隧道侧的开挖方式较为适宜。     

卵石层小净距隧道关键参数研究

针对卵石地层小净距隧道围岩整体性与稳定性差、施工中易坍塌、围岩相互扰动大的问题,通过FLAC 3D数值模拟和现场监测,对卵石层小净距隧道左右洞合理净距和先后行洞掌子面安全纵向间距进行了研究。得到如下结论： 1）当净距不大于6 m时,隧道地表沉降槽呈“V形”,沉降最大点位于中夹岩顶部;随着净距大于6 m,隧道拱顶部位地表沉降逐渐超过中夹岩顶部,地表沉降槽呈 “W形”。2）当2洞间净距不大于6 m（约1倍洞跨）时,2洞开挖后围岩压力叠加效应明显,极易发生失稳;当隧道净距大于18 m时,可按分离式隧道进行设计; 3）随着先后行洞间掌子面纵向距离的增加,后行洞施工对先行洞的影响逐渐减少,当纵向间距达到30 m（4.6倍洞跨）时,这种影响基本可以不予考虑。     

近接隧道施工工序的数值模拟研究

结合广州地铁六号线昌沙区间隧道,采用三维数值模拟方法,通过模拟上下台阶法施工过程,对比分析了临时仰拱的效果及右线施工对左线和地表沉降的影响,介绍了地表沉降、受力、位移及塑性区的发展情况,揭示了临时仰拱的作用和近接隧道施工对地表沉降和先行隧道的不利影响,为工程施工方案制定提供了参考依据。     

浅埋小净距隧道合理净距及围岩稳定性分析

以贵州盘兴高速公路司家寨小净距隧道工程为例,采用有限差分法对不同净距下的小净距隧道进行了数值模拟研究,对比分析其拱顶沉降、拱底竖向位移、中夹岩竖向位移及剪应变增量的变化规律,探讨Ⅴ级围岩下的隧道合理净距以及围岩稳定性。结果表明:净距较小时隧道左右洞开挖的应力叠加效应明显,随着净距的减小,计算的各数值明显增大,围岩特别是中夹岩极有可能发生屈服破坏甚至失稳;小净距隧道选择净矩D为10 m较为合适。隧道的最大变形出现在拱顶、拱底靠近中夹岩柱方向约20°左右位置,而中夹岩的最大变形主要出现在中岩体靠近开挖断面位置且处于上下分布。     

大断面浅埋地铁施工对地表影响的模型试验

以广州地铁站前停车线为工程背景,通过室内大比例相似模型试验,结合数值模拟计算,研究大断面浅埋地铁在上下台阶法不同开挖步骤中产生的洞周位移、地表和地层的位移响应。结果表明:通过相应的辅助工法和合理的施工工序,台阶法能有效控制上台阶开挖引起的洞周位移和地表沉降,从而控制整个隧道开挖对周边环境的影响,保证隧道快速、安全施工。     

隧道施工不同台阶长度开挖数值模拟对比分析

针对某隧道工程,采用FLAC 3D模拟台阶法施工,并分别对超短台阶、短台阶和长台阶进行模拟对比分析,分析了3种工况下隧道开挖引起的拱顶沉降和地表沉降异同。得到以下结论:采用超短台阶法能有效减小隧道顶部的沉降,相对于短台阶法和长台阶法,采用超短台阶法时的拱顶沉降分别减小了10. 8%和15. 2%。上台阶开挖过程中沉降量大于沉降总量的一半,且随着台阶长度的增大,上台阶开挖引起的沉降比例逐渐增大,这与上下台阶距离较近且二者施工相互影响较大有关。隧道正上方地表沉降值最大,地表沉降曲线沿隧道中心左右两侧近似对称分布。相对于短台阶和长台阶,采用超短台阶可以有效降低地表沉降11. 5%和14. 6%。合理的减小台阶开挖长度,能有效减小隧道开挖引起的地表沉降。     

地铁隧道施工竖井降水开挖引起的地表沉降分析

为评估城市地铁隧道竖井施工产生的地表沉降,结合深圳地铁5号线某暗挖区间竖井施工,采用有限元和流固耦合方法对该竖井的降水及开挖施工进行三维数值模拟分析,得到竖井降水和开挖引起地表沉降的变化和分布。根据地表沉降计算结果可得到如下结论:1)竖井单纯进行开挖而不降水引起的地表沉降远小于开挖和降水耦合作用引起的总沉降;2)距竖井越近,开挖引起的沉降占总沉降比例越大;距竖井越远,降水引起的沉降占总沉降的比例越大;3)在地表最大沉降处降水产生的沉降占到了总沉降的65%。     

基于正交设计的大断面隧道分部开挖步距敏感性研究

为了研究大断面分部开挖法隧道分部开挖步距敏感性,基于正交设计原理,通过AQAQUS有限元软件建立三维动态开挖支护数值模型,对三种大断面隧道分部开挖法:中隔壁台阶法、CRD法及CD法进行了不同开挖步距下的计算,对比研究各工况下大断面隧道施工过程中拱顶沉降、地表位移及支护结构应力变化规律,揭示不同开挖步距对大断面隧道围岩与支护结构的变形及受力状态影响规律,同时对大断面隧道分部开挖步距的选择提出参考意见。     

大断面隧道穿越既有地铁的顶板安全厚度研究

某大断面隧道从地铁下方穿过,且地表为城市一级主干道,隧道的开挖会对地铁衬砌及地表道路产生影响,隧道与地铁之间的净距控制非常关键。分别探讨了在不同净距下隧道开挖之后地铁衬砌位移及地表沉降位移,并参考一定的标准,并得出隧道与地铁之间最小安全距离。     

浅埋大断面大跨度连拱隧道施工变形现场监测试验研究

结合浅埋大断面大跨度隧道工程实践,对浅埋大断面大跨度连拱隧道施工变形进行现场监测试验,分析隧道施工全过程及在不同开挖工序下的施工变形特点。研究结果表明：1)左、右洞上台阶开挖引起先行隧道变形较大,引起的后行左洞变形较其它工序要大;2)后行隧道施工对先行隧道变形影响较大;3)右洞上台阶开挖对右洞变形的纵向影响范围为隧道跨度的1/4,右洞下台阶及左洞上台阶开挖对右洞变形影响范围为隧道跨度的1/3,左洞上台阶开挖对左洞变形影响范围为隧道跨度的1/3;4)对于浅埋大断面大跨度连拱隧道,应及早施作二次衬砌,以控制隧道变形。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

某地铁上下线平行隧道施工关键技术研究

该文以某地铁线路为研究对象,针对该线路存在上下平行式隧道,通过建立隧道的有限元模型,对隧道开挖后围岩周边的应力分布、应变特征及位移情况进行了分析,对可能产生环境影响的拱顶沉降进行了全面监控。数值分析表明:先行隧道采用全断面法可以控制围岩变形并使围岩变形处在允许范围内,综合考虑施工便利性、投资等多种因素,先行隧道采用全断面法施工。从监测结果可知:该断面在开挖后的沉降和水平变形速率始终平稳、正常,沉降残差均未超过2mm,且随时间下降,趋势平缓,说明了围岩已基本稳定,隧道施工过程安全。     

锚碇隧道开挖过程中的围岩变形特征监测分析

以雅康高速公路大渡河特大悬索桥雅安岸锚碇隧道项目为依托，通过现场监测左右洞拱顶沉降和边墙围岩变形量，分析锚碇隧道在开挖过程中的围岩变形特征及其对围岩的稳定性影响。结果表明:先行洞（左洞）受到后行洞开挖的影响，其拱顶最终沉降量由6.00 mm增加到11.50 mm，右洞的拱顶最终沉降量为8.00 mm；因左右洞中夹岩的存在，后行洞左边墙变形量大于右边墙，并使先行洞右边墙的水平变形由2.41 mm增加到3.83 mm；净距变小，埋深、断面尺寸变大使隧道的拱顶沉降增加，但对边墙围岩变形不产生明显影响。     

重庆轨道交通6号线大龙山站—花卉园站区间中厚水平层状岩小净距重叠隧道爆破开挖时序探讨

为减少小净距重叠隧道爆破开挖对结构及中夹岩的不利影响,以重庆轨道交通6号线大龙山站—花卉园站区间重叠隧道(长约500 m)爆破开挖为依托,首先结合工程实际情况及相关施工经验,说明重叠段总体施工方案优选为"先上洞后下洞"的开挖方法,但需根据净距大小采用不同的施工措施;然后通过理论计算论证了上下间距较小时爆破开挖不能保证结构安全,需要采用减震爆破及非爆破的开挖技术,才能保证中厚层状岩最小净距重叠隧道"先上洞后下洞"开挖方法的实现。实施效果证明:对于中夹岩厚度小于3.5 m的最小净距地段(长约25 m),可先行开挖上洞上台阶,预留下台阶,并待后行下洞减震爆破通过后,再采用非爆破开挖预留的上洞下台阶,以完全消除爆破开挖对最小净距中夹岩的影响,确保了最小净距段结构及施工安全。     

双侧壁导坑法开挖Ⅴ级围岩隧道过程中地表沉降规律研究

针对目前采用双侧壁导坑法开挖隧道过程中对地表沉降规律研究方面的不足,该文以福建某隧道出口Ⅴ级围岩开挖引起的地表沉降为例,首先通过现场测量得到了隧道开挖过程中地表沉降监测点的沉降值,并详细记录了对应的开挖进程.然后采用图表分析和数学统计方法得出了各导坑开挖引起的地表沉降量和沉降速率及其各项统计量.最后综合考虑隧道开挖进程及其沉降曲线走势,将整个监测过程分为7个区段,并采用曲线拟合的方式给出了沉降曲线方程.经过对各个区段曲线特征的分析发现,上部中导坑开挖对地表沉降影响最大;左右导坑开挖中,先行导坑引起的地表沉降明显大于后行导坑.     

小净距公路隧道开挖围岩变形的数值模拟

以V级围岩条件下石家庄某浅埋小净距公路隧道为工程背景,采用有限元软件ANSYS,对采用不同施工方案的隧道进行数值模拟。对比分析了单侧壁导坑法、CRD法、上下台阶法和CD法4种施工方案的隧道拱顶沉降、拱底隆起和地表沉降的变化规律。结果表明:在控制围岩竖向变形和地表沉降方面,CRD法最有效,上下台阶法最差;随着隧道埋深的增加,地表沉降槽由2个变成1个。研究结果对类似工程的设计和施工具有参考价值。     

双孔平行隧道施工对地表沉降影响的数值分析

准确而又方便地确定双孔平行地铁隧道施工引起的地表沉降是工程实践中经常遇到的问题。以城市地铁区间隧道施工为工程背景，运用FLAC3D数值模拟，并结合现场实测数据，探讨了双孔平行地铁隧道开挖对地表沉降的影响。研究结果表明:地表沉降变形趋于稳定后，地表总沉降值等于开挖左线隧道和开挖右线隧道沉降变形稳定后所引起的地表沉降值之和；后行开挖隧道所引起的地表沉降值大于先行开挖隧道所引起的地表沉降值；当双线隧道间距较小时，沉降槽曲线为“单峰”形态，而双线隧道间距较大时，会呈现“双峰”特征。     

施工工法对浅埋软岩小净距隧道地表沉降和围岩稳定的影响研究

为了研究施工工法对浅埋软岩小净距隧道变形的影响,通过工程现场实测和MIDAS GTS数值分析研究了小净距隧道地表沉降,拱顶沉降,水平收敛和仰拱隆起的变化规律,研究结果表明:双侧壁导坑法对于软岩小净距隧道的地表沉降控制显著;对于水平收敛量,双侧壁导坑法变化量最小,且先行隧道和后行隧道水平收敛的结果基本相同;其他2种工法下的仰拱隆起量是双侧壁导坑法隆起量的5倍以上,并且这2种方法的仰拱隆起规律基本相同;模拟结果与现场实测数据较吻合,且都满足工程监测要求,可以为类似的工程提供借鉴。     

基于数值模拟的矩形隧道施工方案比选研究

为了保证隧道施工和后期运行的安全,要选择出一个普遍适用于大断面矩形隧道的开挖方案。采用FLAC3D有限差分软件对3种不同的施工方案进行数值计算,对施工过程中隧道周围岩体位移、地表沉降以及周围岩体应力变化的计算结果进行对比分析,结果表明,采用先开挖隧道两侧岩体,后开挖隧道中部岩体的施工方案在应力集中程度和地表沉降方面比其余两种方案最大可降低41.3%和9.5%;隧道开挖过程中对地表沉降影响的范围大致为隧道跨度的5倍;浅埋大断面矩形隧道两侧岩体水平位移模式为向隧道外侧位移,与一般隧道不同。最后,优选出的施工方案将为大断面矩形隧道的实际施工提供参考。