地铁盾构隧道施工对地层变形影响的三维数值模拟

以南京地铁玄武门—新模范马路区间隧道盾构施工工程为背景,使用FLAC3D软件在考虑盾构隧道施工中的开挖、排土、衬砌等步序的前提下,进行盾构隧道掘进施工对地层变形影响的三维数值模拟.结果表明,在盾构掘进施工过程中,地层沉降具有明显的时间效应;地表沉降量随之逐渐增大;地层横向沉降变形随着地层埋深的增加,最大沉降值逐渐增大,沉降槽宽度逐渐减小;地层沉降历时曲线呈现出反"S"形.     

浅埋铁路隧道下穿公路控制地表沉降的数值分析

隧道施工引起的地表沉降机制复杂,很难定量预测隧道施工引起的地表沉降及发展过程。结合某浅埋铁路隧道施工,应用有限元软件对分部开挖进行非线性数值模拟,分析隧道开挖过程中的地表沉降变形。分析结果表明:该隧道采用拱部φ159mm大管棚、间距25cm、长度30m,掌子面帷幕注浆等超前支护措施,在确保注浆效果和管棚施工质量的条件下,地表沉降可得到较好的控制。     

黄土地区新建地铁隧道下穿时既有地铁线路沉降控制标准

针对西安地铁5号线近距离下穿地铁2号线的工程实际情况, 分析了既有地铁线路的安全判断准则、正常使用要求和服役状态, 选取弯矩、曲率半径、容许应力、容许切应变与轨道变形作为新建地铁隧道下穿时既有地铁线路沉降标准的控制因素, 构建了既有地铁线路的力学模型, 推导了既有地铁线路允许沉降计算公式, 确定了黄土地区新建地铁隧道下穿时既有地铁线路的沉降控制标准。分析结果表明: 以既有地铁线路的弯矩、曲率半径、容许应力、轨道变形与容许切应变依次作为控制因素时既有地铁线路允许沉降分别为22.40、20.85、48.14、20.23、21.06mm, 其他地区下穿工程经验允许沉降与国内相关规范允许沉降为20mm, 因此, 最不利控制因素即轨道变形的允许沉降接近既有相关允许沉降, 建议黄土地区新建地铁隧道下穿时既有地铁线路沉降控制基准为20mm; 对既有地铁线路沉降控制标准进行了分级管理, 选取沉降控制基准的100%、80%和60%分别作为既有地铁线路的控制值(20mm)、报警值(16mm) 与预警值(12mm), 提出了下穿时既有地铁线路的预警体系; 评价了新建地铁隧道下穿时既有地铁线路沉降的安全级别, 并给出了相应的处置措施, 安全级别为Ⅰ级, 即沉降不大于12mm时, 新建隧道正常施工并做好监测, 安全级别为Ⅱ级, 即沉降为(12, 16]mm时, 加强监测并实时反馈, 安全级别为Ⅲ级, 即沉降为(16, 20]mm时, 停止施工, 并启动应急预案, 安全级别为Ⅳ级, 即沉降大于20mm时, 达到破坏级别, 不允许施工。     

盾构施工的地表变形与控制

在采用盾构法进行隧道施工时 ,一般会引起隧道上方地表的变形。在施工时 ,这种现象在含水的松软土层或其他不稳定地层中表现尤为显著。地表变形的程度 ,一般与隧道的埋深和其所处的地质土层状况有很大关系 ,隧道直径、盾构施工方法、地面建筑物的基础形式等因素对地表变形有一定的影响 ,在隧道衬砌脱离盾尾后也会产生一些沉降变形     

地铁盾构隧道施工对邻近管线的影响分析

为了获得地铁隧道盾构法施工对临近地下管线的变形和应力的影响规律,以大连地铁二号线某区间隧道工程为背景,利用FLAC3D软件对隧道盾构施工引发的地层变形所导致的管线变形、应力进行了精细模拟,得到双线隧道施工完成后横向地表沉降槽不符合叠加理论,存在少量差值,双线隧道贯通时最大沉降值为11.26 mm,盾构隧道地层体积损失率为1.46%,地表沉降槽宽度系数为0.81.按两条隧道互不影响沉降叠加,最大沉降值为11.93 mm;右线隧道贯通时,燃气管最大沉降值为10.1 mm,左线隧道贯通时,燃气管最大沉降值为11.4 mm,最大沉降位置向左有少量偏移.随着右线盾构掘进施工,污水管道沉降逐渐增大,最大沉降变形为5.45 mm,线隧道贯通后,污水管线最大沉降值为9.79 mm.整个过程两管均处于安全状态.     

偏压多孔小净距隧道拱顶竖向位移规律计算分析

为探究偏压条件下多孔小净距隧道施工期间的变形规律,依托实际工程,采用Midas GTS软件对不同地表横坡条件下软弱地质偏压多孔隧道开挖拱顶竖向位移进行了计算分析。计算结果表明：在右侧地表横坡不变的情况下,当左侧横坡变化时,左侧主、辅洞拱顶沉降随横坡坡度的增大先后呈现减小-增大-明显增大变化趋势,这表明隧道拱顶沉降变形先后受拱顶竖向荷载和地表横坡的影响更明显;当地形偏压超过25°时,应加强支护、严格控制隧道围岩变形;对于多孔小净距隧道,在不同横坡条件下,施工中应合理安排工序,优先开挖外侧且断面较小的隧道,以减小对临近隧道的影响。     

软岩小净距公路隧道设计优化及稳定性研究

小净距隧道施工一直是工程建设中的难题,尤其是不良地质条件下的隧道开挖,施工灾害问题尤为突出。为确保软岩隧道的施工安全,以某小净距公路隧道为工程背景,通过计算模拟,基于现场试验,提出地表沉降控制技术,建立优化支护结构方案。现场监测数据分析结果表明：地表沉降变形的发展表现为变形快速发展阶段、变形缓慢发展阶段和变形平稳阶段,隧道开挖对近地表围岩变形的影响范围约为2.5倍洞径。深仰拱和锁脚锚杆技术在现场实施后,测得围岩拱顶沉降和水平收敛分别控制在97.33 mm和44.23 mm,约束围岩变形效果明显,最终结构受力也较为均匀。设计优化的成功实施可为类似隧道工程提供借鉴和参考。     

隧道施工引起的松砂土层与地表结构响应

通过4组离心试验，模拟相对深度(埋深-直径比)分别为1.3和2.0的隧道在砂质土层中施工，分析了土层与地表建筑的位移与变形规律；通过抽取模型隧道内部的液体模拟隧道施工导致的土层体积损失，并设计了2层铝制框架结构模型，利用粒子图像测速技术测量了隧道施工引起的土层与结构移动数据，分析了地表与建筑筏板基础的水平与垂直位移、深部土层的移动与剪切变形、框架结构剪切变形与分类，以及结构剪切变形的修正系数与相对抗剪刚度。研究结果表明：隧道相对深度从1.3增加到2.0时地表沉降槽宽度从3.4 m增加到5.6 m,地表建筑的最大沉降从32.3 mm增加到49.5 mm,但变形程度有所降低；隧道施工影响下地表框架结构的变形主要表现为剪切变形，弯曲变形所占比重可以忽略不计；隧道施工引起松砂土层发生收缩变形，导致地表土层体积损失率始终大于隧道体积损失率，且隧道越深，差异越大；较浅隧道试验中建筑筏板基础与土层间存在较大间隙(27 mm),而较深隧道间隙几乎为0,从而增大了建筑筏板基础对地表土体水平移动的约束范围；建筑的剪切变形修正系数随隧道体积损失率的增加逐渐降低，且浅隧道的变化速率更大；2种隧道相对深度的建筑...     

高速铁路双线隧道进洞段及洞口浅埋段施工方法研究

以南广铁路大邮村隧道V级围岩浅埋段为研究对象,通过隧道施工效应数值分析、技术经济分析,比较了CRD工法和三台阶法两种施工方法。从施工效应角度出发,对地表沉降要求不十分严格的山岭隧道,两种施工方法均能满足隧道施工过程中洞室稳定和结构安全。CRD工法在控制地表沉降及洞室变形方面更优,但从施工成本、施工工效、施工管理等方面台阶法更优。在本工程采用三台阶法施工,提高了施工效率,保障了隧道施工安全和结构稳定。     

盾构隧道下穿引起浅基础变形的有限元分析

以某地铁盾构隧道穿越建筑物浅基础的工程项目为背景,采用有限元模拟的方法,分析了隧道下穿浅基础的偏心比、埋深对浅基础及地表土体变形的影响规律。结果表明:隧道从浅基础下通过时,浅基础沉降呈线性分布,沉降最大值的位置只与隧道偏心比有关,而偏心比和埋深均对沉降最大值的量值有影响;浅基础存在使得地表横向沉降槽宽度较天然地基小,且沉降槽分布的范围与隧道埋深、偏心比有关,其中偏心比的影响较明显;浅基础倾斜值的大小主要与隧道偏心比有关,偏心比为零时浅基础基本无倾斜。据研究得出的地基变形的大小、范围以及变形规律,在隧道施工过程中可以选择合适的施工控制措施,保证上部构筑物的正常、安全运行。     

青岛上软下硬复合地层隧道开挖变形规律研究

如何控制隧道变形和地表沉降是隧道安全施工的重要问题。青岛地铁四号线静沙区间位于上软下硬的复合地层,以此隧道开挖工程为背景,总结岩土体变形的因素,通过有限元模拟软件建立隧道开挖的三维数值模型,对隧道洞身处于不同的地层开挖造成的围岩变形和地表沉降进行分析,结果表明,隧道穿越的土层类型由较坚硬岩变为全坚硬岩时,围岩稳定性逐渐变好,隧道开挖对土层的扰动减小,致使地表沉降逐渐减小并趋于稳定。     

黄土连拱公路隧道围岩变形监测和数值分析

以离军高速公路黄土连拱隧道为工程背景,对地表沉降、地质和支护状况、拱顶下沉和水平收敛进行了现场监测,并采用有限元方法分析了隧道围岩拱顶下沉和水平收敛的变化规律,进而研究了黄土连拱隧道三导洞法施工的围岩变形规律和影响因素．结果表明：黄土隧道Ⅳ类围岩比Ⅴ类围岩变形小,围岩稳定较快;三导洞施工法开挖中、左、右导洞和断面开挖时,围岩应力一直处于重新调整中,变形也在不断变化,且施工中开挖顺序对围岩变形有很大影响,在洞室开挖施工中,要密切注意拱腰及拱顶的变形情况,加强Ⅴ类围岩监测,及时进行临时支护,尽早完成右洞初期支护,以防变形过大而围岩失稳;影响黄土隧道围岩变形的主要因素是黄土的工程特性和地质工程环境．     

地铁盾构施工引起地表沉降特征与规律研究

依托某市轨道交通九号线某区间工程,运用Midas GTS有限元分析软件建立数值分析模型,将整个隧道掘进过程分为10个施工阶段,计算施工过程中的地表沉降,分析不同掘进距离下地表的沉降量,并选取地表5个测点进行位移变形结果分析。结果表明:在隧道拱顶位置处产生沉降区域,在隧道拱底产生隆起现象,拱顶处的最大沉降值随着盾构掘进距离的增加而增大,盾构掘进到达地表监测点附近时,该监测点的地表沉降值变化速度较快。     

两车道公路黄土隧道变形规律

依托国道主干线GZ35青岛至银川高速公路陕西境内吴堡至子洲沿线上7座单洞两车道分离式黄土隧道, 现场测试了隧道施工变形, 并对测试结果进行了回归分析。分析结果表明: 台阶法施工过程中黄土隧道拱部沉降远大于净空收敛; 黄土隧道变形大致经历了急剧变形阶段(开挖初期)、持续增长阶段与缓慢增长阶段; 黄土隧道的变形规律符合对数函数规律, 由于对数函数具有发散性, 故无法由此预估围岩的最终位移, 围岩变形将长期处于缓慢增长状态; 按照规范规定的最终速率值预估二次衬砌施作时机不符合工程实际要求, 不能保证隧道围岩和支护结构的稳定和施工安全, 因此, 在黄土隧道的施工中, 需要以控制拱部的沉降来控制隧道的变形。施工中必须秉承“快挖、快支、快封闭”的原则, 采取加强初期支护, 增设锁脚锚杆, 仰拱和二次衬砌边墙基础紧跟, 二次衬砌适时施作的措施, 避免拱部围岩发生过大的沉降, 确保隧道结构稳定。     

苏亭隧道浅埋段施工与监测分析

为验证苏亭隧道浅埋段和边坡支护结构设计的合理性,在施工过程中布置测点开展监测工作。监测分析结果表明隧道浅埋段施工期间,地表下沉和边坡沉降变形均呈现前期变化速率快,后期逐渐趋于平稳的趋势。明洞回填阶段,地表下沉和边坡沉降变形量均较小,说明隧道围岩、支护结构和边坡均达到了稳定状态,隧道支护结构设计与施工方案可行。     

浅埋偏压隧道洞口施工技术

某隧道洞口浅埋偏压段,采用地表注浆、地表锚杆和喷锚加固地层,隧道结构采用偏压衬砌技术措施,结果表明,采用该施工技术可以有效阻止隧道变形开裂、地表沉降,保证了隧道安全。     

超前支护技术在浅埋暗挖隧道施工中的应用

重庆地铁一号线石油路—歇台子暗挖区间隧道大断面过渡段(K9+104~K9+232)在开挖左导坑初期就已经出现了明显的地表沉降变形,由于成功运用了超前支护措施,保证了隧道掘进施工安全优质顺利的进行。     

地表荷载对浅埋非对称小净距隧道的影响分析

为获得浅埋非对称小净距隧道在地表荷载作用下的地表沉降、拱顶下沉和支护应力在施工过程中的变化特征,依托重庆渝中连接隧道工程为依托,采用二维数值分析方法,分析了地表荷载位于小隧道正上方、大隧道正上方及均布于大小隧道上方3种荷载作用下,先行洞为小隧道或大隧道两个施工过程。结果表明:当小隧道采用单侧壁导坑法和大隧道采用环形开挖留核心土法施工时,地表总荷载越大,地表沉降越大,地表荷载影响最终地表沉降曲线的形态及沉降值大小;大小隧道的施工先后顺序对拱顶下沉随工序变化的规律没有影响;后行洞临近先行洞的开挖对先行洞的支护应力影响非常大。分析结果可为类似工程建设提供理论支持和科学指导。     

矿山法地铁隧道人防段开挖工法适用性研究

矿山法地铁隧道中,人防段断面尺寸较大,通常采用与正线不同的开挖工法,以保证施工安全;但人防段往往长度较短,导致在短距离内频繁切换工法,大大降低施工效率。以青岛某地铁人防段为背景,通过有限元计算和现场实测,研究了人防段采用与正线相同工法(台阶法)及不同工法(CD法)时对拱顶沉降、地表变形、净空收敛的影响。结果表明,在Ⅳ级围岩中,人防段这种小长度大断面区间可以采用台阶法,为类似工程提供参考。     

盾构隧道重叠下穿地铁隧道施工变形规律研究

为研究近接重叠下穿既有隧道的盾构施工对地表和既有隧道的影响,以长沙地铁3号线下穿地铁1号线的盾构隧道工程为依托,采用Midas/GTS NX软件建立三维模型,考虑土仓压力、注浆压力、注浆量和掘进速度影响下,探究新建隧道施工对地表沉降和既有隧道位移的影响。研究结果表明：土仓压力增大会减少地表沉降量,且掌子面前、后各3.5倍隧道洞径区间内完成了90%的竖向变形;增大注浆压力和注浆量均可减少既有隧道的竖向位移,但注浆量对既有隧道竖向变形的控制作用较注浆压力的大,当研究区间的注浆压力和注浆量分别提高了1.5倍、0.6倍时,既有隧道竖向变形分别降低了0.5、0.9 mm;盾构掘进速度增大,地层所受扰动增大,地表最大沉降量和既有隧道最大竖向位移也增大。研究成果可为类似工程施工提供技术指导。