叠交隧道设计参数对既有隧道稳定性影响的动态模拟研究

在既有隧道下方新修隧道,其间距及交叉角度是影响工程稳定性的重要设计参数。为研究不同间距及交叉角度对既有隧道的影响,文章基于ABAQus平台,利用Python语言编程建立能够模拟间距及交叉角度动态变化的参数化模型,分析不同间距及交叉角度对既有隧道关键点变形的影响规律;基于Matlab语言编制有限元优化分析计算程序。以既有隧道关键点变形最小作为优化目标,对建立的动态模型进行计算,提出了适合于依托工程建设的间距及交叉角度的最优组合;将优化计算结果与工程现场监测数据进行对比。验证了文章计算结果的有效性和计算方法的优越性。其研究成果丰富了叠交隧道施工影响的仿真计算方法,对类似工程的设计和施工具有一定的指导意义。     

破碎岩层位置对隧道稳定性的影响研究

为揭示破碎岩层位置对隧道稳定性的影响规律,文章以某节理裂隙岩体隧道为研究对象,根据破碎岩层位置的不同分别建立6个计算模型,采用离散元软件UDEC对各个模型进行仿真模拟,并对比分析破碎岩层不同位置下的隧道开挖后应力和位移响应云图。结果表明:当破碎岩层位移隧道中线以上时,对隧道稳定性影响最大;当破碎岩体层位于隧道中心以下,对隧道稳定性影响较小。     

乌鞘岭隧道志留系板岩夹千枚岩地段结构验证试验研究

对乌鞘岭隧道志留系板岩夹千枚岩地段支护结构的受力特性,采用数值分析方法进行计算,开展现场结构试验并进行对比分析。试验揭示了隧道开挖后围岩应力释放引起的结构变形与支护压力变化规律,支护结构的稳定性和安全性在不同测试地段受各种影响因素的作用而不同。数值计算与现场试验结果表明,隧道衬砌的结构安全系数均满足规范要求,但应以按实测衬砌应力进行结构内力计算,并对结构安全性进行评价为宜。     

山区隧道地下水压力计算与数值分析

文章介绍了山区隧道地下水处理的主要技术,研究了不同排水方式下水压的计算方法,搭建了隧道衬砌水压力学计算模型进行数值分析,并通过工程实例模型试验分析,证明了文中山区隧道地下水压力计算与数值分析研究内容的正确性。     

顶部溶洞对隧道围岩稳定性影响的数值分析

文章以纳黔高速公路叙岭关隧道工程为依托,运用迈达斯GTS分析软件,建立了隧道结构及围岩的计算模型,分析了不同位置、大小的顶部溶洞在隧道开挖过程中对围岩位移、应力、塑性区以及支护结构受力的影响。     

不同本构模型对浅埋暗挖隧道施工引起地层扰动分析

为了研究不同本构模型对浅埋暗挖隧道施工引起地层扰动的影响,本文基于FLAC3D软件,将莫尔库伦(Mohr-Coulomb,MC)本构模型以及Peck公式计算隧道开挖引起的地表处地层沉降进行对比,结果表明,与Peck公式的计算结果相比,MC模型的计算结果在隧道中心线处的沉降量较小,且在远离隧道中心处的地层出现明显隆起。在此基础上,分析了发生隆起的原因,提出由于隧道下方的回弹土体受到刚度较大的衬砌的约束,从而引起地面产生隆起的假设,并在降低支护结构的刚度条件下,证明了该假设的准确性。通过进一步采用MC模型和修正剑桥(Modified Cam Clay,MCC)本构模型进行对比计算分析,发现MCC模型计算在地表各处的沉降量与Peck公式计算结果基本吻合,均大于MC模型的预测,而且MCC模型能避免地表非真实隆起的产生。可见,相较于MC模型,MCC模型更适于软土地层浅埋暗挖隧道的地表沉降预测。     

基于有限元强度折减法分析主应力方向对隧道稳定性的影响

以有限元强度折减法为基础,文章采用物理模型试验和数值模拟相结合的方法研究了主应力方向对砂岩隧道稳定性的影响规律;数值模拟采用ABAQUS软件计算了直墙拱形隧道在不同主应力方向下的稳定系数和积分点上的塑性应变,计算结果与模型试验结果吻合较好。研究结果表明:有限元强度折减法能够很好地应用于隧道的稳定性分析;主应力方向对隧道的稳定性具有很大的影响;如果仅考虑主应力方向这单一因素对隧道整体稳定性的影响,当主应力方向与隧道断面夹角为45°时,隧道模型的整体抗压强度最低,稳定系数Fs最小,此时隧道稳定性最差。     

柔性比对隧道地震动力响应影响研究

地震作用下隧道与围岩动力相互作用的强弱与隧道和围岩的相对刚度关系密切,为分析地震作用下隧道衬砌与围岩相对刚度对结构内力的影响,文章引入柔性比的概念进行抗震数值计算分析。通过对地震波、边界条件进行处理,建立计算模型分析在不同围岩等级、衬砌厚度、混凝土强度等级、隧道直径情况下结构内力的变化情况,并给出了不同柔性比条件下隧道衬砌地震反应的基本规律。结果表明,柔性比越大,地震作用下隧道的内力越小;在进行隧道结构多道设防时,相邻结构的刚度应逐渐变化,且每一层的厚度不应过大。     

超大直径盾构法隧道工作井结构设计及实践

超大直径盾构法隧道的工作井具有平面尺寸大、基坑挖深深、不同阶段的空间需求迥异和计算工况复杂等特点。以上海沿江通道越江隧道工程浦东工作井为例,介绍了工作井的围护结构和内部结构设计,采用平面模型和大型有限元空间模型对结构的各个阶段进行了计算对比分析,比较了围护结构的实测数据和理论值的差异,提出了超大直径盾构法隧道工作井结构设计的系统方法。     

沉管管节内河浮运的水力学特性及其稳定性分析

文章结合内河沉管隧道管节浮运的特点,建立了管节浮运运动模型和拖缆张力计算模型,给出了管节浮运的水力学计算公式,分别对管节在静水、不同流速及不同流向角下的浮运进行了计算模拟,并对特定干舷下管节浮运的浮态及稳定性进行了分析。研究结果表明,建立的计算模型适用于沉管管节内河浮运的水力特性模拟及稳定性分析,水流速度和流向角对浮运时管节的横荡和首摇的摆动幅值及频率均有明显影响,管节浮运应尽可能避免在横流下进行。研究成果可为内河沉管隧道管节的浮运施工提供理论指导。