大连地铁5号线后盐站深基坑止水帷幕优化研究

为了研究大连地铁5号线后盐站深基坑止水帷幕优化方案,运用Midas GTS NX有限元分析软件建立不同止水帷幕的数值计算模型,分析了不同止水帷幕深度、厚度和渗透系数对稳态渗流场的影响,进一步分析了总水头、孔隙水压力、流速及渗流路径的变化规律.研究结果表明:止水帷幕深度与基坑深度比为1.22时,止水帷幕达到最佳的截水防渗作用;止水帷幕厚度与基坑抗突涌稳定性存在正相关关系,渗流流速随着厚度的增大而减慢,但厚度超过1.0 m后无显著现象;止水帷幕的渗透系数与基底水力梯度呈现负相关,但随着渗透系数的减小致使水力梯度变化有所减弱.     

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。     

在富水地层桩基施工中采用帷幕注浆止水

结合工程实例论述了帷幕注浆的设计要点、施工工艺以及判定止水效果的原位测试方法。工程实践表明：采用帷幕注浆对不同地层均能取得强度增加、渗透系数减小的工程效果,保证了桩基的顺利施工。     

软弱土地区基坑工程对邻近地铁结构的影响分析

软弱土地层抗扰动能力较弱,基坑施工极易对邻近既有地铁结构产生影响,如何有效控制基坑施工产生不利影响成为保护地铁结构安全的研究重点。以南京长江漫滩地区临近地铁结构的基坑工程为例,采用MIDAS-GTS软件分析基坑各工况对相邻地铁结构变形影响发展趋势,并利用Modflow软件研究了基坑降水对坑外地下水作用,进一步了解止水帷幕随深度增加对周边环境影响趋势,继而确定最佳止水帷幕深度值,对类似的工程有借鉴意义。     

富水粗砂层地铁暗挖区间地表沉降模拟分析

为揭示富水砂质围岩地铁施工对周围环境的影响,采用应力释放法并考虑流固耦合模拟了某富水粗砂层地铁暗挖区间开挖及渗水引起的地表沉降过程。模拟结果表明:地下水向洞内渗漏的初期引起地表非均匀沉降,在后期影响范围内地表的沉降增量相差不大,表现为整体沉降;开挖面封闭后,孔隙水向低水头区渗流导致拱顶上方地表略有隆起;应力释放与渗水引起的地表沉降最大值出现位置相距约2.5m;最大地表累计沉降10.70mm。表明施工对周围环境影响有限。     

坡积土边坡裂隙各向异性特征对雨水入渗过程的影响

采用有限元软件Geo-Slope中的SEEP/W模块分析了裂隙深度、渗透系数比、裂隙角度与裂隙数对雨水入渗过程的影响,结合非饱和渗流理论研究了裂隙渗流各向异性对边坡稳定性的影响。分析结果表明:降雨1、7 d时,1 m裂隙深度内最大孔隙水压力分别为9.69、9.70 kPa,雨水沿裂隙底部向下的入渗深度分别为0.5、1.5 m,裂隙内孔隙水压力随降雨的持续迅速增大,直至由负压力转变为正压力; 裂隙深度越大,裂隙内孔隙水压力越大,降雨停止时刻相应的入渗深度也越大,饱和区域的大小与裂隙深度正相关; 当渗透系数比为1时,裂隙范围内最大渗透系数为1.51×10-7 m?s-1,此时沿裂隙方向渗透系数小于降雨强度,降雨入渗过程受土体渗透系数控制,而当沿裂隙方向渗透系数大于降雨强度时,雨水入渗过程受降雨强度控制; 裂隙角度越小,在裂隙深度范围内的最大孔隙水压力越大,且出现正孔隙水压力的深度也越大,而边坡表层饱和区范围越小; 无裂隙存在时,降雨后边坡内部仍保持负压力状态,无饱和区存在,有裂隙存在时,雨水沿裂隙下渗并在边坡内部形成饱和正压力区,1～5条裂隙形成的饱和区面积分别为16.4、34.7、60.9、75.6、110.7 m2,饱和区面积与裂隙数呈乘幂关系,且随着裂隙数的增加,雨水对渗流场的影响范围与程度增大,长裂隙的集中分布是引起边坡内部大面积连通型饱和区出现与地下水位升高的直接原因。      

极浅埋大跨度连拱隧道地表沉降模型试验研究

长城岭隧道是双向6车道大跨度连拱隧道,最大埋深为5m,下穿古齐长城遗址,为了保证地表文物不受施工扰动破坏,地表沉降控制尤为重要．通过地质力学模型试验,按照施工设计开挖和支护方式对施工过程中产生的地表沉降进行预测研究,分析了施工措施对地表沉降的影响规律,得到了地表沉降的量值和分布特征．     

路堤荷载下加筋垫层加固软土地基的有限元分析

基于ADINA建立了土工格栅加筋垫层的有限元模型,对未加筋地基和不同加筋层数、不同加筋模量、不同加筋间距的加筋地基进行计算,分析了各种情况对地基沉降、侧移的影响.结果表明铺设格栅能有效控制软土地基的沉降和侧向位移;铺设多层格栅时最佳加筋层数为3层;随着加筋模量的增大,格栅对竖向沉降和侧向位移的约束作用增强,格栅模量为0.5 GPa以上时能发挥很好的加筋效果;加筋深度为0.2 m,间距为0.4 m时,格栅对沉降和侧向位移约束效果最佳.     

不同开挖方式对隧道稳定性的影响研究

不同施工方式对围岩稳定性的影响差别较大,以北京某站区间浅埋暗挖段为工程背景,以隧道沉降和收敛量以及地表沉降为控制指标,分析三种开挖方式(三台阶、CRD、眼镜工法)的作用效果,结果表明:CRD法对隧道的控制效果较好,开挖影响距离、造成的隧道沉降及地表沉降都较小,而三台阶工法对隧道稳定性的控制相对较差,虽然CRD法工序复杂,成本也相对较高,但能较好的保持围岩的稳定,减少地面塌陷。     

刚柔复合式路面在不同软土地基结构下的沉降分析

针对刚柔复合式路面结构在软土地基上的特点和现有研究存在的不足,基于Biot固结理论,运用Abaqus有限元软件,采用Drucker-Prager弹塑性模型建立公路路基结构模型,以路表平均沉降、不均匀沉降为研究对象,分析了有无土工格栅、不同桩径以及不同桩距对路表平均沉降、不均匀沉降的影响。结果表明:在正常范围内,土工格栅对路表沉降影响不大,但可减少3%路表不均匀沉降,加桩后减少沉降明显,接近90%;桩径越大,特别是当桩径大于或等于0.4 m,桩径对路表沉降的影响会显著增大,且得出最佳桩径为0.5 m;桩在软土地基中呈等间距分布,桩距越小,路表平均沉降、不均匀沉降越小,且得出最佳桩距为1 m。研究结果对刚柔复合式路面在软土地基路段的推广应用有重大意义。     

淤泥填海地层近距离交叠隧道施工影响及控制分析

针对淤泥填海地层中的近距离交叠隧道工程,利用三维有限元软件PLAXIS数值模拟,计算了新建盾构隧道施工对周边环境的影响。施工将引起的临近既有线上浮14 mm,造成地表沉降变形69 mm,无法满足盾构施工变形控制要求。为有效控制盾构施工对周边环境的影响,必须对淤泥填海地层进行加固。采用二维有限元法分析了不同加固范围对隧道附加变形的影响,提出了淤泥填海地层的针对性加固方案:隧道两侧3 m范围内的淤泥填海地层采用高压旋喷桩全深度加固。经计算,加固条件下既有线上浮变形和地表沉降较未加固条件分别能减小44%和86%。由此可知,在淤泥填海地层中,提出的加固方案能有效控制施工引起的环境变形,减小施工影响。     

盾构施工地表沉降预测与控制

盾构施工过程中地表沉降过大会造成诸多不良后果。对盾构施工造成的地表沉降原因进行了分析,提出可采用Peck理论公式预测盾构施工地表沉降,总结了控制盾构施工地表沉降的措施。并把盾构施工地表沉降控制措施用于某一实际工程中,取得了很好的效果。     

塑料套管混凝土桩加固公路软基沉降性状有限元分析

为了研究塑料套管混凝土桩（TC）桩加固公路软基的加固机理和变形特性,采用有限元方法分析了桩长、桩间距、填土高度对路基沉降的影响。TC桩未打穿软土层时,沉降较大,为减少沉降及工后沉降,TC桩宜打穿软土层进入相对持力层0.5-1.0m。TC桩桩端为相对硬土层时,调节桩间距,可以起到调节沉降的效果,但调节桩长更为明显,在满足稳定及有一定预压期时,适当加大桩间距对总沉降及工后沉降影响不大,设计时可适当放大桩间距,以降低工程造价。     

地铁隧道锚杆系统对地表沉降影响的数值分析

根据黄土地层不同土的物理力学参数,应用邓肯—张本构模型,在地铁隧道开挖施工过程中,对支护锚杆系统沿隧道纵向和横向的不同分布形式进行有限元数值计算。应用有限元软件MIDAS,根据西安地铁2号线隧道的相关土性和设计资料,对比了锚杆长度和锚杆纵向间距对地层沉降和锚杆受力特征的影响;探讨了锚杆纵向间距的疏密布置以及横向加密的位置。分析表明:随着锚杆长度的增加地层沉降减小,当锚杆长度大于一定值后沉降变化幅度降低;当锚杆纵向布置疏密不均时,沉降量较大;在隧道腰部加密锚杆可控制地表沉降。     

列车荷载作用下地基动力及沉降特性分析

为分析列车荷载作用下的地基动力及沉降特性,建立了轨道-路堤-地基在列车荷载作用下的动力耦合分析数值模型,考虑列车速度、路堤高度和基床刚度的影响,研究了列车荷载作用下的地基动应力分布及地表沉降特性,并对不同地基加固形式的加固效果进行了探讨。研究结果表明:列车荷载作用下地基动应力沿水平方向和地基深度迅速减小;地基竖向动应力和地基沉降随列车速度的增大而增大,随路堤高度和基床刚度的增大而减小,路堤高度不宜小于2 m;地基沉降随加固深度和加固区刚度增大而减小,列车速度越高,影响越明显,最佳地基加固深度为3 m。     

流线型箱梁涡振主动吹气流动控制及作用机理

为研究基于主动吹气的流动抑振措施对流线型箱梁涡振性能的影响,进行了1∶50刚性节段模型自由悬挂风洞试验,节段模型与吹气装置连接以达到流动控制效果,分析了主梁处于最不利5°攻角时不同气孔参数下的涡振响应,并通过数值模拟重现了主梁竖弯涡振,分析了主动吹气对抑制主梁涡振的作用机理。研究结果表明:5°攻角原设计断面出现明显竖弯及扭转涡振现象,其中竖弯及扭转涡振分别有2个锁定区间,在竖弯第2锁定区间及扭转第1锁定区间出现涡振响应峰值;主动吹气的流动控制对主梁涡振响应幅值及涡振区间均有较大影响;主梁竖弯涡振在下腹板上下游或者下游吹气速率10 m·s-1时消失,最佳抑制效果达91.9%;吹气速率5 m·s-1对于扭转涡振有明显抑制作用,扭转涡振最佳抑制效果达65.4%;吹气速率对于涡振性能影响明显,吹气速率10 m·s-1的竖弯抑制效果优于吹气速率5 m·s-1,而吹气速率5 m·s-1的扭转抑制效果优于吹气速率10 m·s-1;气孔间距2.5 m工况总体涡振控制效果优于气孔间距5.0 m工况;气孔布置在下腹板的工况抑制效果优于气孔布置在上腹板的工况;当气孔布置于下游下腹板处,吹气速率达10 m·s-1,气孔间距为2.5 m时,主动吹气降低了主梁下游上下表面周期性脉动压差,破坏了下游下腹板处的负压中心,故其能有效抑制主梁竖弯涡振。      

PBA车站扣拱施工顺序对上部跨河桥沉降影响分析

某PBA工法地铁车站下穿跨河桥,车站上方3根桥桩距离车站顶部仅0.6 m,合理扣拱施工工序是桥桩沉降控制的关键.采用三维有限元分析法研究了不同扣拱施工顺序及不同中、边跨开挖面错距下桥桩位移、地表沉降及车站中柱位移的变化规律.研究结果表明:先中后边顺序下车站中柱位移较大,但是桥桩及地表沉降可以得到有效控制;以最靠近车站的3根桥桩为坐标零点,扣拱施工对桥桩横向影响范围为15 m左右;4种施工方案下桥桩最大差异沉降基本相同,且随着扣拱施工步变化趋势一致;扣拱施工引起的桥桩绝对沉降和差异沉降均在允许范围内,上部桥梁处于安全可控状态;中、边跨错距为三段模式的桥桩沉降、地表沉降及中柱位移均优于中、边跨错距为六段模式;经综合比选,扣拱施工顺序建议先中后边,中、边跨开挖面错距建议为三段模式.     

大跨浅埋暗挖车站多层双侧壁导坑施工技术

青岛地铁M3号线清江路暗挖车站沿哈尔滨主干道南北纵向布置,最小埋深只有5.4m,在爆破施工过程中不可避免地会对地层产生扰动,就必然产生不同程度的地面沉降,从而对哈尔滨路地下管线和地面建筑物等的安全性产生不利的影响。采用双侧壁导坑法能够科学合理地确定地表沉降控制指标,以减轻、消除和避免由于地表沉降产生的不利影响。以青岛地铁暗挖车站清江路站双侧壁导坑法成功施工为例,介绍了工艺流程、关键技术和控制地表沉降的措施,这对指导浅埋暗挖地铁工程施工有重要的意义。     

管棚支护体系与施工工法配合效果研究

依托某高速公路隧道工程,采用有限差分软件FLAC3D,以软弱破碎段围岩为研究对象,对各施工工法下(有无超前管棚预支护体系)围岩变形进行分析。研究结果表明:无论采用何种施工工法,超前管棚预支护体系均可有效抑制开挖过程中围岩破坏范围的发展。隧道拱顶沉降均始于掌子面前方一定范围,随着开挖的推进而增大,当掌子面通过目标断面2~3倍洞径后,地表沉降达到峰值并逐渐趋于稳定。在3种施工工法中,对围岩的控制效果,环形开挖留核心土法最好,单侧壁导坑法次之,三台阶临时仰拱最弱。     

舰船电场测量站测量阵列布设原则

为实现舰船电场隐身效果评估,为舰船电场测量站的设计、建造提供理论依据,分析了舰船电场测量站中测量传感器阵列宽度和间距对深度换算准确性的影响,提出了布设传感器阵列的合理原则.分析结果表明:当测量深度为水下10 m时,传感器阵列应至少达到4.87倍船宽,相邻传感器的间距至少应小于8 m;当标准测量深度为20 m时,测量阵列宽度应至少达到10.10倍船宽,相邻传感器的间距至少应小于16 m;随测量深度增大,传感器阵列总宽度和传感器之间的间距也越大.