基坑开挖对既有隧道的影响与支护方案对比研究

为研究基坑开挖时不同支护方案对既有铁路隧道的影响,本文通过MIDAS-GTS有限元软件进行分析建模,模拟在基坑开挖的过程中,地下连续墙支护方案与钻孔灌注桩支护方案下对既有铁路隧道的影响.计算结果表明,随着开挖的进行,地下连续墙方案中,隧道衬砌上的最大主应力值、最小主应力值和剪力值均小于钻孔灌注桩方案下的应力值;同时,地...     

等代层法在隧道开挖计算分析中的应用

针对释放系数法在平面应变有限元中模拟隧道开挖过程的不足,提出了等代层法。与应力释放法相似,等代层法可以通过调整等代层弹性模量来模拟隧道开挖过程中围岩应力释放情况。结合重庆凤咀江隧道开挖断面的实测拱顶沉降对三维有限元模型中等代层弹性模量进行反演,根据反演参数对隧道开挖过程进行正分析,分析结果与实测结果具有较高的吻合度,证明了这种方法的可行性。     

隧道围岩变形特征及其影响因素的数值模拟

运用数值模拟手段,对宜万铁路堡镇隧道围岩在高地应力条件下的变形特征及其影响因素进行了模拟分析。模拟结果表明:隧道开挖后,在隧道的周边出现应力集中,洞壁最易发生破坏,隧道围岩位移的模拟值与实际测量值较为接近,且隧道围岩的变形量与隧道洞径、围岩的侧压系数、隧道埋深和围岩的力学参数密切相关。     

复杂环境软岩偏压隧道数值模拟与现场监测分析

为探究复杂地质环境软岩偏压隧道在施工过程中结构的力学特征和变形特点,依托渝昆高铁在建隧道工程,采用数值模拟软件对隧道开挖过程进行仿真分析,并与现场实际监测数据相对比。结果表明：数值模拟能够较好地反映软岩偏压隧道实际施工状态,隧道开挖初期变形速率较大,后期逐步收敛,最大沉降值为206.72 mm,最大水平位移达到249.09 mm;初期支护最大拉应力为6.14 MPa,最大压应力为12.8 MPa,均不同程度超过规范中混凝土的抗拉强度及抗压强度设计值;由于现场降水较多,且软岩吸水性较好,隧道偏压效应明显,导致深埋侧变形和受力更为复杂。综合数值模拟和现场监测结果,提出优化施工工法、增大预留变形量等施工建议。     

隧道开挖过程的数值模拟与分析

结合安徽六潜某高速公路隧道,应用有限元软件ANSYS建立了隧道计算模型,采用弹塑性方法及Mohr-Coulomb屈服准则,对该隧道某断面分步开挖和支护进行模拟,得到了各个开挖阶段的位移、应力图、支护结构内力图以及开挖前和开挖后隧道围岩与支护结构的位移、应力变化规律。     

长距离输气隧道顶管施工数值模拟分析

以西气东输二线滠水河长距离输气顶管隧道为例，采用 Plaxis 3 D 有限元软件对隧道开挖后的应力分布与沉降特征进行模拟分析，结果表明：开挖后土体经过应力重分布将在拱腰与拱顶产生较大应力；随着埋深加大，应力区范围减小，但应力值增大；经过支护后，应力基本恢复至开挖前的状态，3种埋深情况下的支护效果均能满足安全施工要求；隧道在20 m 埋深情况下拱顶最大下沉位移为1.5～2.0 cm，局部区域达到2.5 cm，需要在相关地段加强沉降监测。     

渗水条件下膨胀土隧道围岩湿度场演化规律数值模拟研究

膨胀土中膨胀力的发展主要受到湿度场变化的影响。为了解隧道周边土体湿度场随开挖过程的演化规律,基于数值模拟方法,首先根据隧道开挖引起的围岩偏应力变化梯度集中区(结合位移量),定义一个表征隧道周边土体受开挖影响范围的"松动区",并给出"松动区"范围的确定方法。然后根据温度场与湿度场相关理论及变量的相似性,通过膨胀力试验和表面浸润试验,反演确定温度场分析所需的土体热膨胀系数α和导热系数λs。采用PLAXIS的热模块,分析膨胀土隧道松动区在不同扰动程度下湿度场随隧道开挖过程的演化规律。结果表明,松动区渗水增湿影响深度随着时间逐渐增大,隧道开挖对周边土体的扰动越显著,松动区增湿速度就越快,越易接近饱和,意味着隧道衬砌结构受到的膨胀力也会越大。隧道施工中应尽量减少对周边土体的扰动,并注重对地表水体的截、排处理。     

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.     

隧道施工三维仿真模拟

随着隧道、地铁的广泛建设,地质条件越来越复杂,对隧道、地铁施工过程准确三维模拟和分析显得十分重要。本文介绍了利用大型有限元软件ANSYS软件对隧道施工进行三维仿真分析,实现了开挖与支护的仿真模拟,分析了隧道施工过程中岩体应力场和位移场变化情况。     

残积土中地铁隧道的有限元分析

对巴西圣保罗市地铁扩建项目的弹塑性有限元分析进行了讨论。对原状土样做了试验以研究残积土的本构特性,并确定了一个不相关联的弹塑性本构模型,使其反映在地铁隧道开挖典型应力路径下残积土的特性。提出了模拟开挖的应力释放法,根据这一方法可用二维有限元计算在隧道开挖三维过程中土体的响应,从隧道的实测结果与有限元计算的结果对比中可看出两者比较吻合。     

浅埋微距双线土压平衡盾构水下始发分析

为了研究双线土压平衡盾构水下始发时的施工扰动行为,以广佛环线城际铁路沙堤隧道工程为背景,采用流固耦合分析方法,系统分析有无渗流作用下土压平衡盾构于河道中进行始发的施工响应和地层加固问题,并基于开挖面稳定系数的概念和方法对盾构始发过程中开挖面的稳定性进行分析与评价。研究结果表明,地下水渗流作用会大大增加开挖面失稳风险,引起地表发生较大沉降;始发加固作用可以有效减小地表沉降值,且可以减弱盾构掘进对加固区域外地层的超前扰动;基于开挖面稳定性系数的开挖面稳定性等级分析方法得到的开挖面稳定性分析结果与数值模拟结果基本一致,可以用于盾构隧道开挖面稳定性的分析和评估。     

不衬砌水工隧洞围岩稳定性数值模拟分析

针对高渗压作用不仅会改变岩土体的应力状态,同时可能会使岩体劈裂、破坏岩体的原有结构的现象,基于流固耦合分析理论,利用快速拉格朗日有限差分法对隧洞围岩稳定性进行分析。从考虑渗流效应时围岩开挖稳定性、内水作用下围岩力学特性方面开展研究,得到围岩开挖后应力场、位移场分布特征,开挖卸载对渗流场的反馈,内水作用下隧洞的破坏特征和水力特性演变趋势。研究结果表明:对隧洞施工过程中采取安全措施,富水条件下的隧洞工程防排水提供一定的理论参考。     

重庆某暗挖地铁站下半断面开挖方案研究

根据重庆某暗挖地铁车站的工程实际,对车站下半断面的开挖方案进行分析研究;结合二维地层-结构模型有限元模拟分析,提出车站下半断面开挖方案,并针对风险较大的施工步序提出了应急动态处理开挖方案;根据现场监控量测数据,在下半断面开挖过程中车站处于稳定状态;结果表明,重庆地区类似工程的暗挖车站下半断面采用此开挖方案安全可行。     

龙厦线封闭式路堑U型槽设计研究

针对工程的地质、水文条件,对封闭式路堑U型槽结构的设计方法要点及设计中应注意的问题进行探讨,以解决地下水位较高或渗透系数较大的含水地层及某些特殊原因不允许降低地下水的路堑渗流和渗透问题。     

重载铁路隧道穿越富水砂层综合施工技术研究

重载铁路隧道长段落穿越第三系富水砂层,隧道开挖后,在地下水渗流作用下,富水砂层颗粒随水流失、粉质黏土含水率增大,诱发掌子面砂层、粉质黏土等变形失稳,局部甚至发生涌砂、突泥、突水现象,严重影响施工进度。为此,根据地层性质及成因分析,采用理论与现场试验相结合的动态设计,确保施工安全。设计中采用了对围岩超前预注浆加固封堵地下水、掌子面玻纤锚杆注浆提高核心土的整体稳定性,拱部超前大管棚预支护控制围岩变形,长导管泄水降压降低周边砂层的含水量,施工过程"快挖、快支、快封闭"的原则,从而实现安全开挖,快速通过的处理方案,可为类似工程提供借鉴。     

节理岩体中隧道开挖后渗流场重分布影响因素研究

在富水地区的节理岩体中开挖隧道会打破原有的渗流平衡,形成新的渗流场,造成突水等灾害。考虑流固耦合作用,运用离散元理论,建立垂直交叉节理岩体模型,以洞周测点的流量为指标,从地应力、水位高度和节理法向刚度等方面进行隧道开挖后节理岩体渗流场重分布的影响因素研究,并从开挖前后节理隙宽和水压力变化分析影响产生的原因,结论可为进一步研究围岩稳定性和突水灾害等提供参考。     

围护结构兼竖向支撑系统在盖挖逆作地下交通工程中的应用

盖挖逆作法基坑两侧的地下连续墙,作为施工期间基坑的围护结构,截水防渗并承受周围水土的侧压力,作为竖向支撑结构,承受着由各层逆作结构板传递的竖向载荷,在使用阶段可以作为工程永久抗浮结构。一级基坑内部的二级基坑地下连续墙,因为墙顶在负一层底板处,不能直接兼顾竖向支撑作用,结合工程实例,对该技术问题进行分析研究,提出采用临时格构柱等措施,永临结合,实现了二级基坑围护结构兼竖向支撑系统在盖挖逆作地下交通工程中的应用。     

某高速公路渗水性边坡滑塌分析及治理

某省高速公路K24＋ 200～K24＋ 600路段工程施工为挖方路堑,开挖过程中坡体产生较大变形破坏,且坡体表面渗水严重,难以保证其稳定性.此文根据该路段地形地貌、水文地质条件和气象条件,对边坡渗水性原因进行分析.通过分析与研究,提出采用边坡支撑渗沟、仰斜式深层排水孔、渗水盲沟等地下排水措施与地表排水措施相结合的设计方案来治理该渗水性边坡.为避免施工过程中出现意外情况,并提出加固处理施工中的注意事项。     

水下砂卵石地层盾构隧道越江段注浆压力研究

近年来,江(海)底盾构隧道建设日益增多,对于水下段而言,由于地层渗透性强、埋深浅等因素影响,盾尾同步注浆压力的合理控制显得尤其重要,而探明盾构隧道在施工过程中孔隙水压力的分布对工程实践意义重大。本文依托常德沅江过江隧道工程,结合工程现场地形、地质、气候以及水文条件,采用FLAC^3D有限元分析软件对盾构施工扰动下的地层孔隙水压力分布进行系统分析。研究结果表明:(1)综合考虑各种因素确定渗流场中削减边界为20 m,即模型构建时沿开挖方向前后多取20 m长度,可使模拟结果更能真实反映越江隧道围岩各处孔隙水压力的变化规律;(2)盾构隧道掘进过程中,拱顶、拱底和左右拱腰处的动水压随掘进距离的变化趋势大致相同,拱底动水压量值最大,左右拱腰次之,拱顶最小,并根据区间动水压力变化规律给出满足岸边段和水下段要求的注浆压力。     

流固耦合作用下基坑开挖及降水对下卧既有地铁隧道的影响研究

为研究基坑开挖及降水对下卧既有地铁隧道变形的影响,基于比奥固结理论,结合修正摩尔库伦本构关系,建立考虑流固耦合的三维有限元分析模型,探讨基坑降水深度、降水速度、土体渗流特性、基坑开挖工艺等对下卧既有地铁隧道及其围护结构的影响,并与现场监测结果进行对比验证。研究结果表明:基坑降水深度对隧道结构变形有着较大影响,适宜的降水深度有利于抑制地铁隧道的隆起;在分块开挖效应下,隧道最终呈"M"形曲线隆起,竖向位移最大处位于隧道中部的两侧位置;土体渗流存在空间差异性;基坑降水速度会对隧道围护结构的内力产生重要影响,随着降水速度的增大,围护结构的内力会继续增长;隧道衬砌结构变形呈"水平向压缩、竖向拉伸"的竖椭圆状发展,隧道靠近基坑两侧的腰部变形较大;考虑基坑降水的流固耦合分析结果更接近现场实测结果。