盾构下穿施工对某地铁车站结构影响分析

为研究盾构下穿施工对某地铁车站结构的影响，运用数值模拟建立了盾构左右线下穿地铁车站各个阶段的数值模型，分析了盾构左右线不同施工阶段地表沉降规律、车站底板轴线沉降和车站轨道结构沉降规律。     

地铁下穿运营铁路路基控制措施及变形特征分析

依托轨道交通11号线复武区间下穿武昌火车站站场工程，采取优化盾构设备选型、地面注浆超前加固、减小土层损失率等控制措施，并进行有限元数值模拟，研究盾构区间下穿铁路引起的路基沉降及轨面变形特征。结果表明：地层损失率控制在0.5%以内可有效控制路基沉降；随着盾构区间掘进，轨道沉降最大部位有由左线区间向右线区间移动的趋势，整个掘进过程中轨道变形增加比较均匀；在左线、右线贯通的工况下，土体应力重分布对轨道差异沉降有显著影响，使两侧轨道的沉降位移差逐渐减小，整个掘进过程轨道变形值满足控制标准要求。     

双线隧道下穿桥桩沉降变形分析及控制措施

以北京地铁19号线某盾构区间下穿京开高速立交桥桩为背景,使用FLAC 3D软件建立三维数值模型,模拟分析在未采取加固措施时,桥桩最大累计沉降量达4.63mm,超出控制值。因此提出"袖阀管地面注浆"与"洞内径向注浆"相结合的加固技术,采取地层加固措施后,桥桩最大累计沉降量为2.68mm,较未加固情况下减少约42%,满足设计要求。并确定了盾构下穿段的主要掘进参数,最后将桥桩沉降及地面沉降监测数据与数值模拟结果对比,研究表明,采取地层注浆加固措施、精细化控制盾构主要掘进参数、优化渣土改良参数可有效控制桥桩和地面沉降;数值计算所得的桥桩最大累计沉降量及地面沉降量与监测结果较为吻合,可以为盾构施工提供参考和指导。     

高速公路改扩建软基换填拓宽段宽窄路堤判别范围分析

不同的新建路堤宽度对地基沉降影响存在差别，为分析软基换填拓宽段宽窄路堤判别范围，依托广西沿海某高速公路改扩建工程，利用数值分析软件，建立单侧拓宽路堤填筑模型。通过模拟路堤沉降，与实测数据进行对比，吻合度较高，同时得到拓宽后地基表面应力状态与沉降分布规律，结果表明：随着新填路堤填土宽度不断增加，地基表面土体受上部填土自重影响基本相同的范围逐渐增大，地基沉降曲线形态也由“勺型”逐渐发展为“弯盆型”。通过地基表面沉降曲线形态或地表最大沉降值位置与新填路堤形心投影线之间的关系，确定改扩建拓宽段路堤的宽窄，可为后续施工和设计做到有所侧重对待，具有一定借鉴意义。     

珠三角地区软土沉降特性及工程应用研究

采用珠三角地区某高速公路软基路段软土进行室内一维固结蠕变试验,对试验数据进行分析,绘出该软土的蠕变特性曲线,并对曲线进行分析。利用数值分析软件origin,采用不同的蠕变模型拟合曲线,得出模型参数值,以相关系数R2评估拟合精度,从而确定合适的流变模型。现场实测数据反映所得模型的合理性,对同地区高速公路路基沉降控制具有一定的指导意义。     

高速公路高填方路基沉降变形数据拟合与预测研究

为了更好地研究高填方路基沉降发展的动态过程和走势,依托武汉天河机场第二通道高速公路S2标段典型断面K4+860处长达186 d的实测数据,分别利用双曲线拟合法、指数曲线拟合法和Asaoka法三种曲线拟合方法,每种曲线拟合法分为3种工况,共得到9个沉陷拟合曲线模型。通过与实测数据关联度和方差的分析,得出指数曲线拟合在120t160的情况下,拟合精度最高。并利用FLAC~(3D)建立数值模拟模型,将得到的沉降曲线与指数曲线拟合模型(120t160)和实测曲线对比,结果表明两者均可以较好地反映出路基沉降的动态过程。总体上,在沉降发生初期,利用数值模拟法进行拟合预计更为合适,而其它阶段指数曲线拟合模型更为准确。     

粘弹性材料的离散元数值分析

基于Burgers模型,应用微观力学理论和粘弹性原理,建立了均质粘弹性材料的离散单元模型,对粘弹性材料的蠕变过程进行了数值模拟,并对模拟结果与已有且经过验证的理论公式计算结果作了比较。结果表明,数值模拟结果曲线与B嶝模型的理论蠕变曲线相一致,且数值模拟与解析解的结果整体上基本一致,相比解析解的复杂繁琐,DEM数值模拟是一种更加行之有效的较简单的研究方法。但是,数值模拟的结果在卸载后的部分与解析解不很吻合。总之,DEM数值模拟可以节省大量的室内试验并提高准确性,可用于对粘弹性材料的进一步研究。     

基于应力释放的盾构隧道开挖地表沉降分析

以沈阳地铁1号线隧道为例，利用有限元方法研究盾构施工引起的横向地表沉降问题。引入地层损失和地应力释放的概念，分别在不同地层损失率、不同地应力释放率条件下，建立有限元模型进行计算。根据实际施工时监测到的地表沉降值与有限元模拟的地表沉降值进行比较，发现地表沉降值与地层损失率和地应力释放率成正比，〖ＪＰ＋１〗并通过最大地表沉降值的对比确定了该路段施工引起的地层损失率为1.747%，引起的地应力释放率为74.071%。利用同样的方法，确定了10座城市隧道开挖过程中引起的地层损失率区间为0.5%~2%、地应力释放率区间为60%~80%，并将地层损失率为1.747%和地应力释放率为74.071%时的衬砌混凝土管片处的最大弯矩与无地层损失、无地应力释放率模型管片处的最大弯矩值进行对比，可以发现最大弯矩值有明显的减小，分别减小了76.16%和71.82%。且2种方法得到的弯矩值非常接近，可以认为地层损失率模型和地应力释放率模型是等效的。     

运用Peck公式对某顶管工程地面沉降的预测探讨

基于广州市某分洪道顶管工程实测所得的地面沉降数据，探讨Peck公式在预测顶管施工引起地面沉降中的适用性，并借助函数拟合的方法，修正理论Peck公式下沉降曲线与实测沉降曲线的偏差。引入地表最大沉降修正系数α及沉降槽宽度修正系数β，通过推算和验证，当α和β分别介于0.229~0.809，0.176~0.324时，可利用修正Peck公式预测该地区下顶管施工引发地面沉降的大小。     

人工神经网络在软土地基沉降预测中的应用

人工神经网络这种数学工具可以以任意精度逼近任意非线性曲线,且具有容错性和联想记忆功能,利用基于人工神经网络和反向传播理论的分析方法对软土地基沉降进行的预测体现了很强的优越性。介绍构建网络模型后,用某高速公路软基沉降的实测数据进行网络的训练和学习,再用建立的预测模型预测出了最终的沉降量。所得的结果与实测值达到了较好的一致性,与用其它理论计算方法所得结果相比较具有较高精度。     

深厚压缩层地基条件下既有高铁路基帮宽变形特性分析

为探究深厚压缩层地基上进行既有高速铁路无砟轨道路基帮宽面技术问题,结合某既有高速铁路路基帮宽实际工程,开展理论与数值计算分析。研究了帮宽荷载传递规律及附加应力分布及发展规律,通过合理选取数值计算参数进行了无砟轨道路基帮宽变形数值计算,并结合现场实测沉降数据分析,得到了帮填荷载作用下既有路基附加沉降分布规律。提出了以帮填宽高比作为帮宽设计控制参数。分析表明:帮填宽高比超过3.0以后,应加强帮宽部分地基处理。     

堆载预压下深厚人工填土试验段沉降分析及预测

根据中石油云南某石化装卸场铁路专用线整体道床区域堆载预压现场的测试数据,分析了我国西南地区深厚人工填土地基在堆载预压下沉降变形规律,探讨了人工填土在整体道床沉降控制中的适用性。分析结果表明:堆载作用下,地基沉降变形曲线出现明显的反弯点,以碎石土等粗粒料为主要组成部分的人工填土沉降变形主要分为瞬时沉降和蠕变变形,其中瞬时沉降占比达到66.3%~83.6%;采用《高速铁路设计规范》中的灰色系统理论和双曲线法对地基工后沉降进行预测,预测结果表明:双曲线法比GM(1,1)模型更适合应用于人工填土地基的沉降预测,经堆载预压处理的深厚人工填土地基工后沉降能满足整体道床的沉降控制要求。     

下穿盾构隧道施工对铁路的影响研究

盾构隧道开挖对邻近建筑物的扰动是必然存在的,此类问题已得到了愈来愈广泛的关注。以佛山市三水区下穿盾构隧道工程为依托,利用数值摸拟法,计算分析了近距离下穿盾构隧道施工对既有铁路的影响规律。基于弹性地基梁理论,将盾构开挖影响等效成一位移,推导了盾构隧道开挖引起的既有铁路竖向位移理论计算公式。分析结果表明:盾构隧道开挖引起的轨道沉降近似呈正态分布曲线,主要影响范围为隧道轴线两侧约2.5倍隧道直径范围内,与Peck估算公式计算所得影响范围一致,且其分布规律与实测结果吻合。对比数值与理论计算结果表明,采用弹性地基梁法可以有效地计算既有铁路受下穿盾构开挖影响后的位移。     

盾构隧道下穿高速铁路路基沉降控制标准研究

为了合理制定隧道下穿高速铁路的变形控制标准，采用现场调研和统计分析等方法，对高速铁路轨道、扣件及路基的相互作用关系开展研究，提出高速铁路路基沉降控制标准的制定方法。研究结果表明： 1）轨道最大可允许变形由下穿点轨道扣件的最大可调整量、当前已用调整量和当前平顺度等数据确定； 2）轨道变形控制标准根据下穿点周边环境及列车实际运行速度选取合适的安全系数，在最大可允许变形量的基础上进行折减； 3）路基变形控制标准根据路基与轨道变形的相互关系确定。提出的轨道变形控制标准适用于高速铁路无砟轨道，路基变形控制标准适用于土质地层盾构隧道引起的路基变形。     

桩板复合地基对高速铁路路基沉降影响分析

以沪宁城际铁路客运专线为背景,在实测数据的基础上,通过预测计算分析,证明了桩板复合地基能有效地降低高速铁路无砟轨道路基结构的沉降,使其工后沉降量满足扣件的调整需要和线路竖曲线圆顺的要求,为正在建设的客运专线提供技术支持。     

施工过程对软弱围岩隧道空间效应的影响分析

为了研究在软弱围岩隧道三台阶开挖过程中,施工工序对围岩变形、应力的空间效应影响,以某软弱围岩双线铁路隧道为例,通过数值模拟,分析隧道周边围岩的变形和应力的空间变化过程,并将计算结果与现场监测数据进行对比验证。结果表明： 先行最大拱顶沉降和先行最大收敛位移分别达到总位移的53.3%和67.28%;上、中台阶的开挖对拱顶和起拱线处围岩应力的变化影响巨大;锁脚旋喷桩与围岩之间的压力变化受上、中台阶开挖的影响较大,且待开挖台阶土对隧道周边产生外撑力,能对接触压力有一定影响。     

Dynamic Interaction between Wheel and Track - A Parametric Search towards an Optimal Design of Rail Structures

The dynamic vertical interaction between a moving rigid wheel and a flexible railway track is investigated. A round and smooth wheel tread and an initially straight and noncorrugated rail surface are assumed in the present optimization study. A symmetric linear three-dimensional beam structure model of a finite portion of the track is suggested including rail, pads, sleepers and ballast with spatially nonproportional damping. The full interaction problem is numerically solved by use of an extended state-space vector approach in conjunction with a complex modal superposition for the track. Transient bending stresses in sleepers and rail are calculated. The influence of seven selected track parameters on the dynamic behaviour of the track is investigated. A two-level fractional factorial design method is used in the search for a combination of numerical levels of these parameters making the maximum bending stresses a minimum.     

盾构隧道埋深对临近铁路桥梁的影响分析

为研究盾构隧道下穿临近铁路桥梁过程中隧道埋深对既有桥梁沉降变形及水平位移变化的影响,以武汉地铁3号线区间盾构穿越铁路桥梁工程为依托,利用有限元软件ANSYS对不同隧道埋深（2D、2.5D、3D（D为隧道直径））下桥梁的梁体结构、轨道线路及桩基位移等进行对比分析,并结合现场数据进行验证。研究结果表明： 1）随着隧道埋深的增大会引起桩基、梁体及钢轨等结构竖向位移的增大,当隧道埋深为18 m时,墩台最大沉降超过了限制值; 2）隧道埋深分别为12、15、18 m时,桥梁墩台及梁体结构均表现出以沉降为主的变形,而水平位移变化幅度较小; 3）在满足地表沉降限值的条件下可适当减少隧道埋深,以控制隧道开挖引起的上部桥梁、钢轨等结构物变形。     

Construction of a stochastic model of track geometry irregularities and validation through experimental measurements of dynamic loading

This paper describes the construction of a stochastic model of urban railway track geometry irregularities, based on experimental data. The considered irregularities are track gauge, superelevation, horizontal and vertical curvatures. They are modelled as random fields whose statistical properties are extracted from a large set of on-track measurements of the geometry of an urban railway network. About 300–1000 terms are used in the Karhunen–Loève/Polynomial Chaos expansions to represent the random fields with appropriate accuracy. The construction of the random fields is then validated by comparing on-track measurements of the contact forces and numerical dynamics simulations for different operational conditions (train velocity and car load) and horizontal layouts (alignment, curve). The dynamics simulations are performed both with and without randomly generated geometrical irregularities for the track. The power spectrum densities obtained from the dynamics simulations with the model of geometrical irregularities compare extremely well with those obtained from the experimental contact forces. Without irregularities, the spectrum is 10–50?dB too low.