硅藻土地层隧道基底钢管桩加固前后结构动力响应北大核心

依托飞凤山隧道工程,采用数值模拟方法研究了列车动荷载作用下硅藻土地层隧道基底微型钢管桩加固前后的动力响应特性,并引用经验公式预测了隧道长期沉降。结果表明:基底加固前后,列车动荷载作用下隧道结构振动加速度响应峰值均依次为仰拱>墙脚>拱顶>拱肩>边墙,动位移响应峰值均依次为仰拱>墙脚>边墙>拱肩>拱顶;采用钢管桩加固后,隧道结构振动加速度和动位移响应程度都得到明显控制,仰拱处的振动加速度响应峰值和动位移响应峰值分别减小了14.46%和30.58%;硅藻土地层隧道车致长期沉降主要发生在运营期前两年,钢管桩加固基底可有效减少隧道长期沉降。     

用于深埋圆形盾构隧道地震效应分析的2种拟静力解析解的对比研究

对比分析深埋圆形盾构隧道地震效应分析常用的2种拟静力解析解,给出2种拟静力解析解法的弯矩比值、轴力比值的计算公式,研究地层弹性模量和泊松比与弯矩比值、轴力比值的关系,以及界面滑移和不滑移条件下对弯矩比值、轴力比值的影响;建立等效刚度数值模型,通过数值模拟验证这2种拟静力解析解的可靠性。结果表明:界面不滑移时,由这2种拟静力解析解获得的地震附加弯矩较为接近,但附加轴力差异较大;地层弹性模量、泊松比和界面条件对地震附加弯矩影响较小,但对地震附加轴力影响较大;由这2种拟静力解析解法与等效刚度数值解法所得的弯矩、轴力分布规律和极值位置基本一致。推荐在常规深埋圆形盾构隧道抗震设计时优先采用基于薄壁圆柱壳理论的拟静力解析方法。     

含壁后空洞盾构隧道管片安全分析

为探究空洞对盾构隧道的影响机理,通过建立考虑环、纵向接头的盾构隧道精细化数值模型,研究不同空洞深度、面积、位置等多种情况下管片内力、变形及截面安全系数的变化规律,并探讨管片不同拼装点位对含壁后空洞隧道的影响。研究结果表明：隧道壁后不同位置空洞对结构安全不利影响的排序为：隧腰>隧底>隧顶;空洞面积为5.0 m²时,随空洞深度增加,隧顶或隧底空洞中心处隧道截面弯矩及安全系数呈先减小后反向增大的趋势,且管片椭变先减小至0后反向增大,弯矩分别在空洞深0.3、0.2 m时反弯,左隧腰空洞中心处截面安全系数不断降低,管片椭变及弯矩大幅提升;空洞深度为0.5 m时,隧顶或隧底空洞中心处隧道截面弯矩均在空洞面积3.75 m²时反弯;空洞范围内存在纵缝会降低空洞中心处隧道截面内力并提升其安全系数,但其最大张开为空洞内无接缝时的2.0～3.5倍。研究成果可为盾构隧道壁后空洞安全评价、拼装点位选取提供参考。     

隧道衬砌外水压力计算方法研究现状与进展

隧道工程中地下水作用在衬砌上的外水压力是进行衬砌设计的一个重要因素，如何确定外水压力是隧道工程界迫切需要解决的一个问题。以往的相关研究可大致分为折减系数法、理论解析法、理论解析与数值解析相结合法、数值解析方法(渗流、渗流与应力耦合方法)等几种。对于隧道工程这些研究还不能完全满足实际工程的需要，有待于进一步研究。     

高速铁路列车振动荷载对下穿隧道地层动力响应分析

以某隧道下穿高速铁路项目为背景,隧道下穿高速铁路施工为特级风险源,对地层沉降要求极为严格。对隧道下穿施工期间,在列车振动荷载作用下产生的地层动力响应进行了三维数值模拟分析。数值模拟计算结果表明,下穿隧道与高铁路基交叉点处为该工程薄弱环节,在设计与施工过程中需对此处采取加强措施,以保证施工安全及不影响列车正常运行。     

铁路黄土隧道洞口段地震动力响应研究

我国地震频发,隧道抗震问题一直是研究的重点,但对于黄土隧道的地震动力响应研究实例较少,因此对于黄土坡-隧结构体系的动力问题需要进一步研究。对宝兰客专黄土隧道洞口段在地震作用下的动力响应特征利用Midas-NX数值模拟和1∶80的隧道洞口段坡-隧系统大型振动台试验进行研究,分析在高边坡上不同进洞高程对坡面以及隧道衬砌加速度、位移以及放大系数的影响。试验结果表明:在其他条件相同的情况下,如坡高、坡角、入射地震波、填筑方式、衬砌结构等,进洞高程不同,洞口段破坏形态不同,破坏程度各异。地震动力作用下,隧道衬砌不同位置的峰值加速度与进洞距离密切相关。     

新建隧道下穿高速公路动力响应及变形控制研究

为揭示上部重型汽车振动荷载对立体交叉工程结构稳定性的影响,依托祁家庄隧道近接下穿既有G6高速公路工程,结合重型汽车运动微分方程建立的基于现场振动实测激励输入模型,运用连续介质快速拉格朗日差分分析法,研究重型汽车振动荷载作用下公路路基体、围岩夹层和下部隧道结构的动力响应特性和变形规律。结果表明,在重型汽车进入和驶离目标断面时,路基监测点动位移曲线呈现周期性变化且存在汽车荷载叠加效应,最大动位移达2.93 mm;隧道开挖促进应力-应变滞回圈的形成,加剧振动波能量的损失,动应力累计衰减0.248 kPa;重型汽车荷载引起的振动效应是造成下部隧道拱顶沉降的主要原因,其最大变形达0.226 mm;采用循环进尺为2 m的上下台阶法,可保证交叉段上部公路及下部隧道的安全和稳定。     

爆炸荷载作用下交叉式人防隧道动力响应研究

对于位于地下空间的人防结构,其安全问题至关重要。当地面发生巨大爆炸时,产生的冲击波势必会对地下结构产生一定影响。为研究地下人防结构在爆炸荷载作用下的动力响应,依托某地下人防工程,借助ANSYS/LS-DYNA软件,对地下交叉式人防隧道在土中爆炸冲击荷载下的响应进行数值模拟,分析冲击波在土中的传播规律及人防结构位移、应力等力学响应,以期为地下人防工程爆破施工与安全防护提供参考。结果表明：爆炸荷载作用下,拱顶位置最早出现振动响应,在结构同一断面拱顶振速曲线峰值明显高于拱腰振速曲线峰值,边墙次之,拱脚处最低;随爆心距增大,衬砌结构振速峰值与最大拉压应力均随之减少,且拱顶部位最易受顶部爆炸荷载作用影响,在实际设计与施工中应予以重视。     

断层影响区内隧道涌水的Goodman解析解

隧道在富水地层穿越断层影响带时,往往伴随着突水的风险,给施工和结构安全带来极大隐患,因此有必要对断层影响区域内隧道涌水量进行预测.在Goodman井流假定的基础上,利用镜像叠加原理,推导隧道在断层影响区内开挖引起的地下水头分布的半解析公式,得到隧道涌水量的半解析解;经过对不同工况进行解析计算,并与数值计算的对比,证明所...     

类矩形盾构隧道开挖引发土体沉降解析解研究

类矩形盾构隧道施工可能会导致明显的土体沉降,并进一步影响周围既有建筑物的安全。基于Verruijt解和积分法推导得到类矩形盾构隧道开挖作用下的土体响应解析解,并充分考虑土体等量径向收缩、类矩形隧道竖向、水平向以及旋转位移4个变形分量的影响,以全面描述复杂施工或地层情况下类矩形盾构开挖引发的土体位移模式。利用实际工程实测数据验证解析解的有效性,并通过参数分析研究各个变形参数对地表土体沉降的影响。研究结果表明,解析理论计算结果与实测数据较为吻合,可较好地评估类矩形盾构引发的土体沉降,类矩形隧道的水平位移和旋转位移会使地表沉降呈现非对称形态,并会使最大地表沉降增大。     

浅埋三孔隧道围岩位移场解析解研究

隧道围岩应力和变形分析是隧道设计的重要内容.随着交通路网的不断发展,同时受地理环境的限制,多孔小净距隧道不断被采用.但对于浅埋三孔及以上孔洞隧道围岩位移场解析解在数学处理上,仍存在一定的困难.采用复变函数法研究浅埋三孔平行隧道围岩的平面弹性解析解,为求解浅埋多孔隧道围岩的弹性解析解打下基础.该解法利用Schwarz交替...     

基底空洞条件下重载铁路隧道铺底结构动力响应分析

为分析基底空洞条件下重载铁路隧道铺底结构的动力响应特性,确定其潜在易损部位,依托大秦铁路摩天岭隧道工程,采用有限元软件ABAQUS建立列车-隧道-围岩一体化三维数值模型,分析列车荷载单独作用和围岩压力与列车荷载共同作用两种工况下基底空洞对铺底结构的影响.结果表明:基底空洞会明显增加隧道铺底结构的动力响应,列车荷载单独作...     

隧道开挖引起地层变形的解析方法参数确定

基于Verruijt和Sagaseta提出的隧道开挖引起地层变形的解析方法,结合土力学和弹性力学的基本原理,提出一种确定解析过程中待定参数的方法。该方法不需要现场实测变形值,通过地质资料即可确定待定参数,从而得到整个地层任意一点的变形值。经工程实例验算,采用该方法获取待定参数后,求得的地表最大沉降解析值与实测值偏差在5.0%以内,且解析结果能够真实反映隧道开挖引起的地层变形规律。现场实测数据不足时,采用该方法估算地层变形比较适用,且解析值比实测值略大,更安全。     

高速公路长大隧道施工动态监测与数值模拟研究

以河北省高速公路目前最长的隧道—黑石岭隧道为例,采用现场监测与数值模拟分析两种手段,对隧道开挖后的位移变形进行了分析研究,得出了一些有意义的结论。     

盾构隧道设计轴线偏移解析算法研究

由于盾构隧道的设计轴线与导航基准线往往不一致,为更加精确地为盾构隧道掘进提供导航、指导拼装排版,需要确定导航基准线的平、竖曲线参数。为此,文章采用解析方法研究隧道平曲线的偏移解析算法,然后基于投影方法提出竖曲线的偏移解析算法,最后用一个实际区间隧道作为算例演示该算法的准确性。该算法可以实现设计轴线到导航基准线或结构中心线等的任意位置的偏移计算,也可运用于道路定点、放样等操作中。     

地层空洞影响下地铁盾构隧道衬砌结构响应试验研究

为探究盾构隧道管片背后空洞对隧道结构的影响,采用模型试验手段,考虑空洞形成过程,分别就无空洞,拱顶、拱腰、拱底背后空洞4种工况下衬砌结构变形、受力、与地层接触压力的响应规律进行研究.研究结果表明:无空洞时,衬砌受到均匀的地层压力,同时地层也提供给衬砌充足的地层反力,管片内力呈"对称式"分布.有空洞时,空洞的存在改变了衬...     

高压富水砂岩地层中铁路隧道冻结法施工衬砌结构研究

新建固原—王洼铁路程儿山隧道穿越高压富水砂岩,需采用冻结法施工。本文采用数值模拟方法对围岩冻结、解冻两种状态下隧道衬砌结构受力、变形和安全性进行了分析。结果表明：冻结加固后冻结体温度在-22～-16℃,具有一定的强度,因此无论是强度等级为C30—C50的60 cm厚钢筋混凝土衬砌,还是厚度为40～60 cm的C45钢筋混凝土衬砌,安全系数均满足规范要求;冻结体解冻后隧道衬砌轴力增大1.95倍,弯矩增大1.70倍,结构安全系数由3.36降至3.15,结构设计时应按围岩解冻状态考虑二次衬砌的受力,可采用变截面对衬砌结构局部加厚。施工阶段和竣工后监测结果显示,双层初期支护适用于冻结法隧道施工,二次衬砌采用厚60 cm的C45钢筋混凝土结构,冻结体解冻后未出现裂缝、渗漏水等问题,衬砌结构安全。     

高地应力与地震联合作用下软弱围岩隧道动力响应研究

针对高地应力、软弱围岩、高地震烈度等多种因素并存环境的隧道在高地应力与地震联合作用下隧道支护结构的安全性问题,依托某铁路隧道,根据岩体强度应力比与相对变形值两个指标,确定了三种软弱围岩变形等级的分级标准;结合三维数值仿真分析,研究不同变形等级的软弱围岩条件下围岩与隧道支护结构在地震波作用下的动力响应规律.结果表明:围岩...     

软土地层浅埋暗挖通道冻结法施工数值模拟

结合天津地铁2号线2号出入口通道工程,介绍了在天津含水软土地层条件下,采用冻结法的浅埋暗挖施工技术。应用有限元软件ANSYS,对施工进行了数值模拟分析。结果表明,施工过程中洞室结构稳定,冻结法浅埋暗挖施工方法可行,并可实现洞内施工安全和地面沉降的控制要求,解决了明挖施工对城市交通的干扰。