基于有限元数值模拟的盾构施工对地表沉降的参数影响分析

以实际工程为背景,采用有限元数值方法探讨了隧道埋深、掘进压力、应力释放系数等因素对地表沉降的影响。分析中采用控制变量法,将单因素取合理范围内不同参数进行数值模拟和结果对比分析,研究各因素在不同值域对地表沉降的影响程度。结果表明,随着隧道埋深的增加,地表沿隧道纵、横向位移极值均逐渐减小,沉降曲线的曲率随之减小;盾构掘进压力对隧道掘进施工过程产生的地表沿隧道纵向位移影响较大,对横向位移影响较小;盾尾注浆的及时性对于地表位移影响较大,未注浆条件下地表位移沉降远大于其他情况,注浆的强度对于地表位移影响相对较小;随着刀盘与盾尾刷之间岩土体应力释放系数的增加,地表沿隧道纵、横向位移均逐渐增加。     

盾构施工参数对地表沉降的影响及控制措施

依托武汉地铁11号线光谷四站—光谷五站工程区间,研究盾构施工参数的选取对隧道开挖附近的地表沉降及土体变形的影响,并提出相应控制措施。盾构掘进中,围岩压力的变化、土体的松动程度、注浆质量的变化及盾尾间隙的选取等都会对地表变形产生影响。采用Abaqus有限元软件对该工程典型掘进段进行精细化仿真,得到沉降模拟值,并运用三维Peck公式得出沉降计算值,最后与施工过程中典型监测点的沉降监测值进行对比,总结施工参数对地表沉降的影响规律,为施工过程中的地表变形预测与控制提供理论支撑。结果表明,围岩条件、土体卸荷程度和注浆质量对地表沉降的影响较大,盾尾间隙对地表沉降的影响较弱;典型监测点的变形规律与数值模拟规律更为接近,说明数值模拟预测与仿真分析的合理性与适用性。     

西安地铁盾构施工地表沉降随机介质预测研究

研究目的:针对应用随机介质理论预测盾构施工过程中诱发的地表沉降量时盾尾隧道断面收敛量的确定问题,文中在考虑盾构施工工艺的基础上,结合工程地质条件,并运用弹性力学的相关理论知识计算出随机介质理论预测地表沉降所需的参数。本文意在利用随机介质理论预测地表沉降量时,将预测计算所需参数可以进行量化计算,并能对影响其大小的各个因素针对施工环境进行优化。研究结论:通过对西安地铁隧道盾构施工诱发的地表沉降分析表明:(1)在盾尾断面收敛量的影响因素中,偏心超挖的影响最为敏感,而且最不容易控制;(2)盾尾应力释放引起的收敛变形是控制地表沉降的关键因素,而在弹性变形范围内,适当的增大注浆压力可以控制盾尾应力释放引起的隧道断面收敛量,有效地减小地表沉降;(3)使用本文提出的计算断面收敛量的方法并结合随机介质理论预测得到的地表沉降数据和沉降曲线趋势与实际结果符合;可对土体结构致密、强度较高的黄土地层中盾构施工中地表沉降控制措施的采取提供一定的理论依据。     

地铁盾构隧道同步注浆地表沉降控制效果影响因素的现场试验研究

地铁盾构隧道施工中采用同步注浆来抑制地层损失引起的地层沉降.以苏州轨道交通1号线为工程背景,选择地层特性、埋深等外部条件相似的3个试验段,分别研究同步注浆量、注浆压力和注浆材料等因素对地表沉降产生的影响,提出适用于苏州地区的盾构同步注浆参数及地层沉降控制措施.研究表明:建议注浆量采用3.5 m3/环,注浆量超过3.5 m3/环时,地表沉降控制效果不再明显;地表沉降受注浆压力波动影响较大,建议注浆压力保持在0.35～0.40 MPa范围内,不宜超过0.40 MPa,注浆压力过大会导致劈裂、跑浆,不利于沉降控制;可硬性浆液对地表沉降的控制效果比惰性浆液要好.     

天津地铁盾构隧道施工地层及结构变形特性分析

基于土压平衡盾构隧道关键施工要素分析,提出1种可进行渗流—应力耦合分析的精细化数值模拟方法。依托天津地铁6号线天托站—一中心医院站区间盾构隧道工程,模拟分析关键施工参数对地层及结构变形的影响规律,并通过实测数据验证模拟结果的合理性。结果表明:通过向盾壳单元施加恒定节点速度模拟盾壳—土体摩擦作用,能够反映盾壳—土体界面的真实剪应力状态,避免盾壳姿态发生倾斜引起附加土体位移;通过向等代层单元施加单元流量边界(流入)模拟同步注浆过程,能够反映浆液引起地层孔压边界的改变;开挖面支护压力的增大可一定程度减小地层沉降和管片环椭圆化变形;盾壳—土体摩擦力的增大将显著增大刀盘前方地层的隆起、盾尾后方地层的沉降、地层沿隧道轴向和横向的水平位移以及管片环椭圆化变形;同步注浆量的增大可有效减小地层沉降、地层沿隧道轴向的水平位移以及管片环椭圆化变形。现场实测数据与数值模拟结果具有很好的一致性,验证了数值模拟方法的合理性。     

大直径泥水平衡盾构穿越砂性地层沉降控制分析

结合武汉轨道交通8号线越江区间隧道建设,为研究大直径泥水平衡式盾构穿越砂性地层引起的地表沉降问题,开展盾构施工扰动下地表沉降现场监测分析,盾构穿越过程中部分地表产生较大隆起,且变形稳定后隆起值较大,通过分析盾构施工参数与现场监测数据,判断注浆压力过大为导致地表产生较大隆起的主要原因;通过数值计算,分析不同注浆压力下变形稳定后的沉降槽曲线,结果表明:采用实际注浆参数的计算结果与实测数据比较吻合;考虑到施工中一些不确定因素的影响,结合数值计算结果,为了将地表隆陷控制在较小的量值范围之内,大直径泥水平衡盾构穿越相似条件地层时合理的注浆压力为0. 55～0. 60 MPa。     

地铁盾构区间隧道近接下穿城市综合管廊影响分析

采用Flac3D有限差分法模拟地铁盾构区间隧道下穿既有综合管廊的施工过程。分析下部地铁盾构隧道在不同交角和不同盾尾注浆压力的工况下,对上部既有综合管廊单洞隧道变形的影响特点。计算结果表明:当注浆压力一定时,随着上下隧道相交角度的增加,轴线交点附近处的沉降值就越来越大,而影响的范围却越来越小,并且这种影响与上下隧道相交长度正相关,与相交面积二次相关;当交角不变时,在一定范围内,随着盾构隧道注浆压力的增加,上部综合管廊的沉降会逐渐减小,而随着盾构隧道注浆压力的等幅提升,沉降的变化值越来越小,即注浆压力对隧道沉降的改善越来越不明显。通过结果分析,可采用0.3 MPa的注浆压力下,交角范围为60°~75°的工况进行施工,以减少施工影响。     

考虑施工过程的土压平衡式盾构隧道掘进数值分析

研究目的:通过建立三维有限元模型,对土压平衡式盾构隧道掘进的施工过程进行模拟,模拟中考虑了盾构机作用、盾尾空隙及注浆的影响、后方台车重量等因素,并采用了位移控制的求解方法.该计算模型可以用于探明地表或地中位移的大小和分布情况,以及地层移动随盾构机掘进的动态变化规律.研究结论:盾构掘进时地表沉降主要在盾构机前方1D到盾构机后方2D的范围内产生,随着埋深的增加,地层受盾构机的扰动也大.盾尾空隙的存在是造成地层移动的主要原因.盾构掘削面到达前,地表将沿着盾构机推进方向产生移动,该移动在盾构通过时受地层沉降的影响会先减小后增大,并在隧道建成后出现最终的最大值.     

盾构隧道近距离穿越燃气管道影响分析

盾构隧道近距离穿越燃气管道易引起管道及周边地层变形，控制效果不佳可能引发工程事故。依托某盾构隧道长距离穿越燃气管道工程，采用ABAQUS建立盾构隧道掘进对管线影响的三维有限元模型，研究地表和燃气管道受力及变形，并对比分析下穿过程不同掌子面支撑压力和同步注浆压力对燃气管道沉降影响规律。结果表明，掌子面支撑压力增大，燃气管道沉降量随之小幅减小；盾尾同步注浆压力增大，燃气管道沉降显著减小，同步注浆压力控制在1.1～1.3倍静止土压力范围可满足燃气管道变形控制要求。经现场实测验证，燃气管道最大沉降速率仅为0.25 mm/d,小于变形控制标准。     

盾构小曲线半径下穿铁路沉降分析

对土压平衡盾构小曲线半径下穿京沪、京九等12股铁路进行了沉降监测及分析,结果表明:此类工程地表沉降规律特点是盾构到达前及管片脱出盾尾后沉降速率较大,后期沉降较小;采取铁路地基注浆、轨道扣轨、二次及后期径向注浆可以很好地控制地表沉降,保证后期沉降稳定;盾构推进过程中盾构推力较大、速度较大、扭矩较大、同步注浆量较小,均会加大地表沉降。     

我国列车通信网络的发展与应用

简述与列车通信网络有关的一些计算机局域网的基本概念和现场总线的情况，重点叙述列车通信网络在我国的发展与应用情况，提出作的一些看法。     

铁路轨枕现状及发展

研究目的:本文对轨枕的主要功能和分类方法加以论述,同时简述我国铁路轨枕的发展过程及存在的问题。研究方法:通过搜集资料了解我国铁路轨枕及城市轨道交通轨枕的发展历程;总结轨枕分类方法;介绍木枕、混凝土枕及城轨交通用特殊轨枕的主要特点,并调查研究了各类轨枕在设计、制造、使用、养护维修中存在的问题。研究结果:提供了先进国家适用于高速铁路轨枕的发展动态,以及我国已运营4年的秦沈客运专线用轨道板和正处于设计招标阶段的京津城际轨道交通用轨道板等信息。研究结论:我国铁路轨枕及城市轨道交通轨枕的发展应遵循:增加混凝土枕类型以满足不同铺设条件的需要;提高混凝土枕的使用寿命,并开发研制轨枕新品种,适应我国铁路高速、重载以及城市轨道交通迅猛发展的需求。     

德国与我国机车车辆用螺栓技术的对比分析

介绍DIN25201《铁路车辆及其部件的设计准则螺栓连接》对紧固件的风险等级分级、设计、防松和安装等要求,并与我国目前铁路用螺栓紧固件实际应用情况进行对比分析,列举我国机车车辆用螺栓在应用上的一些成绩和存在的差距,推广先进的紧固件应用理念。     

盾构工程在岩溶发育区的综合技术与实践

论述在岩溶发育区盾构施工需考虑突水、地表塌陷、岩溶顶板塌陷、盾构机体下垂等风险。在运营期间,车辆振动可能引发地表塌陷、管片下方溶土洞坍塌,导致车辆运行存在风险。广州地铁在岩溶发育区的多条线路采用盾构施工,大多于2010年底投入运营。结合岩溶发育区盾构工程实践,总结、思考广州地铁在勘察—设计—施工建设全过程的综合处理技术。     

基于HHT方法的电气化铁道谐波检测与分析

将希尔伯特-黄变换(HHT)方法用于电气化铁道谐波检测中.由于电气化铁道谐波电压、电流信号中基波能量很大,其它次数的谐波能量相对较小,使得经验模态分解 (EMD)方法在应用中出现模态混叠现象,不能准确地提取任意频率的谐波信号.为改善经验模态分解过程中产生的模态混叠现象,本文采用Yang提出的基于Fourier变换的EMD方法对电气化铁道谐波信号进行筛分.通过该方法可以有效地提取出任意频率的谐波分量,进而计算其Hilbert谱.通过对电气化铁道牵引变电所实测谐波电压、电流数据进行分析,结果表明:利用改进的HHT方法可以得到电气化铁道各次谐波准确的时频分布.最后通过HHT方法计算出各次谐波电压、电流含有率及总谐波电压、电流畸变率,并对计算结果进行分析.HHT 方法为电气化铁道谐波检测与分析提供了一种新的途径.     

提高铁道基础结构的可靠性 确保铁路运输安全

本文对 1999年得到欧盟批准、并由欧盟提供所需资金之半数的课题项目 :“适用于铁道基础结构之作业和后勤保障的方法”的背景做了简要介绍。从安全和可靠性、以可靠性为中心的维修及其实际应用、铁道的基础结构及风险等方面 ,论述了提高铁道基础结构机械装置的可靠性对确保铁路运输安全的重要意义。     

基于模糊综合评价理论,实现减速顶制造、维修质量的有效评估

结合减速顶的生产、维修实际,分析基于模糊综合评价理论进行减速顶的制造、维修质量评估的必要性,同时建立模糊评价的数学模型,并对实例进行模型设计和计算,为减速顶生产、运用、维修质量评估提供一条新思路。     

细水雾自动灭火系统及其在地铁的应用

对细水雾灭火系统的定义、分类,灭火机理以及在地铁的应用情况进行了简要介绍。     

ATS子系统单播泛洪引发网络风暴仿真及网络优化

列车自动监控(ATS)子系统网络的稳定和优化,关乎整个信号系统的稳定和安全。以真实线路硬件和组网方式为基础,模拟仿真了网络中的单播泛洪网络风暴,收集了第一手的数据资料,并对数据通信系统(DCS)网络结构优化做了进一步的分析。     

铁路地理信息系统研究

铁路地理信息系统是一个利用计算机网络技术,采用分布式数据库系统建立的专业化管理与决策空间信息系统,支持管理和科技人员快速查询全国铁路资源及铁路沿线环境状况,实现政务办公、综合分析、战略决策、信息管理等方面自动化,以及防治铁路灾害决策科学化。本文从我国铁路地理信息系统的需求分析入手,探讨全国铁路地理信息系统的总体设计。