水下隧道涌水量分析与合理安全覆岩厚度的确定

针对某市某水下隧道施工场地的水文地质、工程地质特点,采用FLAC3D数值方法对该隧道进行数值模拟,得到隧道涌水量随时间变化的趋势；分析涌水量大小与隧道顶板厚度的关系,并预测了隧道开挖后不支护情况下的失稳时间.研究表明,综合考虑水下隧道顶板安全厚度与开挖支护间隔时间是水下隧道安全施工的关键,为水下隧道施工组织设计与防排水设计提供参考依据.     

海底隧道涌水量的预测及其应用

海底隧道深埋于海水以下，处于高水压富水区，涌水是海底隧道的最大威胁。涌水量预测是海底隧道防排水设计和施工措施制定的依据。采用理论分析方法，推导了均质围岩中海底隧道注浆圈外表面、衬砌外水压力及涌水量的理论解析公式，并分析了涌水量与各量值之间的关系。通过对地下水渗流场数学模型研究，采用等效连续介质模型用数值方法分析了隧道渗流场的分布，计算出海底隧道的每延米涌水量，并与理论解析解进行了对比分析。结果表明：海底隧道的涌水量不仅与围岩和注浆圈的渗透系数的比值关系密切，而且还与隧道的半径、远场水压力、注浆圈的半径有关；数值计算所得结果与理论解析公式计算得到的涌水量基本一致；为了确保海底隧道施工及运营的安全，应采取“以堵为主，限量排放”的治水方案。     

不同工法下双孔隧道施工引起地表沉降的随机预测研究

由于城市双孔隧道施工的复杂性,隧道开挖对地表沉降的预测及控制成为一个亟待解决的问题。本文基于传统随机介质理论,利用极坐标转换,得到双孔隧道施工地表沉降规律公式。以广州某双孔隧道施工为例,对采用CRD法、CD法和双侧壁法施工的双孔隧道,分别建立PLAXIS 3D模型,并将其理论预测值与数值模拟值进行对比分析。研究结果：不同工法下地表沉降预测结果整体趋势与数值结果基本吻合;采用CD工法和CRD工法引起的最大地表沉降理论值与数值模拟值较为吻合,双侧壁导坑工法下的双孔隧道施工引起的地表沉降的随机预测解与数值模拟解相差最大。     

高地应力软弱围岩铁路隧道的衬砌压力

以关角隧道为工程背景,采用开挖应力释放率模型,研究高地应力软弱围岩地质条件下铁路隧道的衬砌压力.基于现场实测地应力和施工监测位移,根据台阶法开挖中存在的空间效应,推算未监测到的坑道周边位移和掌子面前方位移,再采用改进的BP人工神经网络模型预测隧道围岩的最终位移.利用开挖应力释放率模型获得隧道衬砌压力及应力释放规律.该规律与经典围岩特征曲线规律一致,且与工程经验和现场施工状态基本符合.采用FLAC3D软件对该段隧道开挖过程进行三维数值模拟,验证了上述方法在高地应力软弱围岩地质条件下的正确性和合理性.计算结果和模拟结果均表明:由于高地应力软弱围岩和初支效果不佳,使得关角隧道DyK307+ 900处衬砌压力较大,隧道结构处于不利的受力状态.     

越岭隧道涌水量计算软件开发与应用

研究目的:准确预测隧道涌水量,能科学指导隧道的设计与施工,降低工程风险、减小隧道病害,保护生态环境。如何正确选择和应用隧道涌水量预测方法,是准确计算隧道涌水量的前提条件。通过对铁四院越岭隧道涌水量预测研究成果进行系统地总结和集成,精选19种实用可行、涵盖广、操作性强的计算方法,编制一套越岭隧道涌水量计算软件。研究结论:(1)软件将越岭隧道涌水量计算方法进行了科学的总结,计算方法全面;(2)软件纳入了隧道主要涌水模型关键计算参数的最新研究成果,提高了涌水量计算的精度;(3)软件对引用流量、含水层有效带厚度等中间计算参数进行了数字化处理,实现了连续、自动计算,大大提高了计算效率和精度;(4)该软件可在铁路、公路等交通工程隧道涌水量计算中推广应用。     

基于GMS软件的基坑降水数值模拟

在现场降水试验数据基础上,建立适用于南宁盆地的三维渗流数学模型,对车站深基坑降水过程进行数值模拟。模拟结果与实测值吻合较好,证明该模型适用于南宁特殊地层基坑的降水设计。对基坑水位降深随时间发展的规律以及地下连续墙对降水井涌水量的影响进行预测,得到以下结论:距地下连续墙越远,涌水量越大,水位降深越小;地下连续墙越长,隔水效果越好,水位降深越大;车站出入口位于地下连续墙中部时,水位降深受地下连续墙影响最大。     

大跨隧道下穿建筑物施工方案对比分析及施工技术

以洛阳周山隧道下穿村庄民房为工程背景,采用FLAC3D建立三维数值模型对比分析了三台阶法和CD法下穿施工引起建筑物变位、隧道支护受力及隧道周边地层塑性区分布规律等,确定采用CD法施工。在施工过程中对建筑物沉降进行监测,结果表明,建筑物沉降规律与数值模型计算结果吻合较好,保证了建筑物的安全。     

不同地质边界条件岩溶隧道涌水量预测及展望

研究目的：我国目前岩溶隧道涌水量有许多计算方法。虽然方法众多，但对隧道设计要求的正常涌水量及最大涌水量还不能完全满足，仍存在较大误差，有必要深入研究，寻求新的途径。研究方法：根据浅埋岩溶长隧道一南岭隧道涌水量及地表泉的长期观测资料，利用反演推导得出新的方法。研究结果：通过研究得出大泉流量预测法、隧道涌水曲线反演分析法（新均衡法），同时根据长期观测资料得出隧道影响半径（集水范围）、枯水期涌水量、枯水期单位长度富水量、降雨入渗系数等重要水文地质参数及不同季节隧道涌水量比值。研究结论：建议在水文地质参数和涌水量取值方面，转变设计、施工观念；岩溶隧道的修建应贯彻科学发展观进行全面评估。     

岩溶隧道涌水量的预测方法研究

系统分析了隧道涌水量预测的方法,并用数值模拟方法进行了某隧道涌水的预测研究,认为数值模拟方法是进行隧道涌水量预测的有效方法。     

地铁浅埋砂层大跨度、小净距多联隧道并行施工顺序研究

以石家庄地铁1号线中山广场站—解放广场站交叉渡线暗挖施工中超小净距2洞和3洞并列施工难题为研究对象,利用三维有限元分析方法,对横通道在3孔隧道中径向横穿时对向掘进施工顺序、双侧壁导坑法在地铁隧道大断面施工中的应用、二次衬砌施作顺序进行研究,对整个空间模型进行数值模拟计算,并与现场实测结果对比,得出边导洞先行的最优施工顺序。     

航测虚拟现实中三维模型的设计

研究目的:研究在航测虚拟现实中三维模型的设计思路,以及具体的三维房屋模型、道路模型的设计方法,从而达到三维模型在视觉上的逼真重建、显示的效果。研究方法:将需要建模的诸如房屋、道路等复杂的对象分解成多个单独的"面对象",按照实际坐标进行建模,并对每一个面进行贴面,以达到真三维的效果。研究结果:对每一个真实的对象进行三维建模技术上是可行的,但是会对计算机硬件的要求非常高,实际建模时可以综合考虑。研究结论:航测虚拟现实技术,提供三维建模与可视化、数据集成管理和分析应用等功能,能逼真呈现线路所经区域的地形环境。借助这一技术,可以给决策者、设计师以直观的三维立体印象,为道路设计方案评审及优化设计提供决策的依据。可应用在铁(公)路选线、道路空间几何线形评价、行车安全评估、环境影响评估和桥、隧、站位选择等方面。     

TSP203Plus超前地质预报系统在高竹顶隧道断层中的应用

研究目的:高竹顶隧道F1断层是一条规模较大的断层带,在隧道施工开挖过程中可能会对围岩稳定产生较大的影响,故在隧道开挖过程中对其开展超前地质预报.研究结论:(1)TSP203 plus是长距离地质预报系统,预报距离一般在100～150 m之间;(2)TSP203 plus超前地质预报能够快速、准确地对预测段作出判断,对隧...     

武汉地铁盾构施工地表沉降的非等间隔模型分析

研究目的:地铁盾构施工监测数据(特别在盾构始发段)具有数据量小,监测间隔不相等的特点,一般数据拟合与预测方法的应用受到诸多约束。研究结论:本文提出了通过预设阈值的改进非等间隔模型,并基于武汉地铁盾构二号线的积玉桥始发段的监测数据进行了拟合与预测分析。结果表明,本文方法能在数据量小,非等间隔监测数据的前提下,对地表沉降进行较好的拟合与预测,并与传统非等间隔模型的结果进行了比较。     

山岭地区隧道涌水量预测计算方法的应用分析

研究目的:山岭地区隧道基岩裂隙水的涌水量计算,至今仍是一项需要不断深入研究的课题.传统的地下水动力学法,与实践中应用的地下径流模数法、水文学法、降水入渗法均经过模型概化,或以均质介质进行解析,显然存在一定的缺陷.研究结论:为使涌水量的预测计算更趋于实际、合理与科学.结合工程实践认为,在考虑到裂隙的折减、边界条件等的不对称性时,稳定流宜采用分部叠加法计算,非稳定流宜选择符合实际的渗透系数和含水层厚度进行计算;地下径流模数法应以分析地貌、构造条件为基础,利用有效汇水面积预测涌水量;水文学法具有宏观估算作用,不宜用于定量评价;条件具备时,应建立数值模型计算方法,尤其是三维流的数值模型计算.     

接触网的三维模型力学研究

研究目的:随着高速铁路的发展,接触网装配需要更加精确,这就需要有精细的接触网力学计算,目前接触网力学模型大多基于二维模型,但这种模型显然是不够真实。所以建立接触网的三维模型的具有现实意义,可以实现更加逼真的力学计算。研究结论:本文通过研究接触网的三维模型,建立了系统的静态平衡方程,通过迭代的方法求解非线性方程组,解决不同负载下的静态平衡问题。通过吊弦长度的计算,研究不同情况下的接触网的平衡位置的变化。这种三维模型能适应弓网动态作用的研究,得到较逼真的仿真模型。通过三跨接触网三维模型计算风偏,验证了模型的准确性。     

长梁山隧道F26断层施工超前地质预报

研究目的：在隧道施工中,准确预报施工前方地质条件,尤其是区域断层的规模、性质和影响范围,将影响施工质量、工期与安全。研究方法：在采用针对性地质调绘、掌子面素描、综合物探、水文长期观测等综合方法基础上,进行相关性分析。研究结果：采用节理相关性预报断层在洞内的出现里程位置,并推导出相关公式。研究结论：经施工验证F26断层采用的综合超前预报技术是合理的、有效的;运用节理相关性分析方法,预报了断层在洞内的出现里程位置;地质超前预报应针对地质特点,选取相应的预测预报技术。     

高密度直流电测法超前地质预报技术

研究目的:复杂的岩溶隧道易发生突水突泥安全质量事故,为了对隧道前方地质富水状况进行准确的探测,给隧道安全、快速施工提供超前地质依据。研究结果:通过结合水平超前钻探验证,证明在岩溶隧道依靠高密度直流电法对岩溶富水情况探测较为准确,为防止隧道发生突水突泥,保证安全、快速施工提供了有力保障。     

隧道施工引起的地表变形数值模拟

研究目的:评估石桥头浅埋隧道在采用不同施工方法和加固措施施工时对地表建筑物的影响。研究方法:对穿越城区浅埋的石桥头隧道在采用三台阶临时仰拱法和双侧导坑法爆破施工时的地表变形进行三维有限元数值模拟。研究结果:采用三台阶临时仰拱法时,隧道第一步开挖对地表的沉降影响较大,采用双侧壁导坑法时,第五和六步开挖沉降变化较大。地表倾斜、地表弯曲曲率与水平变形分析表明,双侧壁导坑法优于三台阶临时仰拱法。研究结论:针对石桥头隧道,建议采用较保守的双侧壁导坑法进行施工,并辅以必要的支护(小导管、长管棚等)和加固(防护桩、地表注浆等)措施,控制地表沉降和变形,确保地表建筑物的安全。     

桥基高边坡稳定的二维、三维有限元对比分析

研究目的:目前桥基高边坡分析主要基于二维平面问题处理,忽视其空间效应。无论是高边坡还是桥台基础等都是三维实体,二维分析的结果推广到实际应用中往往存在一定误差。相对三维领域,二维条件下各种边坡理论发展较为成熟,工程上简便实用,二维分析仍是值得考虑的一种方式。在二维和三维2种状态下,对荷载作用下的高边坡岩体力学行为特征和规律进行对比分析,研究结果可为桥基高边坡设计及稳定性评价提供参考。研究结论:二维和三维条件下,桥基高边坡岩体力学行为特征大致相同,二维计算的应力、位移普遍偏大,这种现象在桥梁基底附近尤为明显;同等条件下二维所计算的坡面稳定性较三维偏于保守;相对三维,二维计算的误差并不恒定,误差大小随荷载强度、桥基位置、坡度、桥基尺寸等各因素变化而变化。