隧道开挖引起的围岩变形特征数值分析

以乐雅高速公路光华山隧道三台阶法开挖工程为例,利用有限元软件ABAQUS研究隧道开挖对围岩变形和关键点位移的变化规律,并将现场实测结果与数值结果进行对比分析。结果表明,隧道开挖过程中围岩水平位移小于竖向位移,且变化较小;与拱顶沉降相比,隧道开挖过程使拱腰水平收敛所需稳定时间更长;隧道开挖会导致拱顶发生沉降且仰拱出现隆起;左右侧拱脚和拱腰均向隧道中心移动,且与拱脚相比,隧道开挖对拱腰的水平位移影响更大。实测结果证明数值模拟规律的正确性,可为隧道支护设计及开挖方法选定提供依据。     

地表荷载对浅埋非对称小净距隧道的影响分析

为获得浅埋非对称小净距隧道在地表荷载作用下的地表沉降、拱顶下沉和支护应力在施工过程中的变化特征,依托重庆渝中连接隧道工程为依托,采用二维数值分析方法,分析了地表荷载位于小隧道正上方、大隧道正上方及均布于大小隧道上方3种荷载作用下,先行洞为小隧道或大隧道两个施工过程。结果表明:当小隧道采用单侧壁导坑法和大隧道采用环形开挖留核心土法施工时,地表总荷载越大,地表沉降越大,地表荷载影响最终地表沉降曲线的形态及沉降值大小;大小隧道的施工先后顺序对拱顶下沉随工序变化的规律没有影响;后行洞临近先行洞的开挖对先行洞的支护应力影响非常大。分析结果可为类似工程建设提供理论支持和科学指导。     

复杂断面地铁隧道开挖优化及对建筑物的影响

基于FLAC3D,建立了复杂断面隧道和建筑物的三维数值模型,以沉降量和结构应力最小为优化目标, 对5种工法方案进行了优化,以确定最优工法.用最优工法开挖隧道,预测开挖引起的塑性破坏区,并提出有针 对性的预加固措施.在对塑性破坏区进行预加固的条件下,预测各开挖段地表和建筑物基础的沉降特征及最大 沉降量,对比分析地表沉降曲面与建筑物基础沉降曲面的差异,评价整个开挖过程中建筑物和隧道关键结构的 安全性.数值模拟结果与实测数据规律一致,为复杂断面地铁隧道开挖的环境控制提供了重要的技术支持.      

土层参数对盾构隧道引起的地表沉降影响分析

土层特性是影响隧道开挖稳定性的重要因素之一,研究土层参数对隧道开挖引起的地表沉降影响规律具有重要意义.以某城市隧道施工为例,采用有限元软件ABAQUS进行数值模拟,将实测数据与数值结果进行分析对比,并对土层参数的影响进行了详细分析,得出以下结论:现场实测地表沉降数据与数值模拟监测到的地表沉降数据均呈现出高斯分布形式,且...     

临近高层建筑群桩基础隧道开挖围岩变形特性

依托某市地铁工程实例,借助ABAQUS建立数值模型,对临近高层建筑群桩基础隧道开挖围岩变形特性进行研究。研究结果表明:围岩变形随隧道开挖面应力释放逐渐增大,具体表现为"快速-缓慢-稳定"3种类型;相比未考虑临近高层建筑群桩基础荷载时,考虑建筑群桩基础附加荷载后隧道拱顶位移、围岩收敛和地表沉降分别增加了6.8%、8.6%和9.8%;最终稳定时拱顶位移和围岩收敛控制在5 mm以内,地表沉降控制在7 mm以内,距离群桩基础一侧横向地表沉降主要影响区域约为3.5倍隧道开挖洞口直径。围岩变形整体较小说明群桩基础荷载对其影响相对较小,同时亦可反向推断隧道施工对高层建筑影响较弱。研究成果能够为类似工程实践及进一步探究围岩变形特性提供重要理论参考。     

热力耦合作用下拉林铁路桑珠岭隧道岩爆预测

热力耦合作用是高温高地应力隧道岩爆预测中一个新的问题.在新建拉林铁路桑珠岭隧道开挖过程中,利用现场温度测试数据反演并得到隧道不同埋深时的地温,通过热力耦合数值模拟计算得到隧道开挖过程中的洞周应力变化规律,利用卢森、陶振宇、王元汉、樊建平4种岩爆判据对隧道不同温区、不同洞周应力释放率的岩爆发生烈度和岩爆范围进行预测,最后将预测结果与现场岩爆进行了比较分析.研究结果表明:桑珠岭隧道地温梯度为5.5℃/100 m,隧道埋深越大地温越高;在以自重应力场为主的深埋段,最大压应力集中在拱顶和拱脚部位;在45~85℃地温区间,洞周最大切向应力和最大主应力随应力释放率增大而线性增长,当洞周应力释放率为100%时,其增加量分别为84~96 MPa、93~96 MPa,同时岩爆烈度等级也相应增加;判据预测与现场实测的比对表明,高温热力耦合作用在应力释放过程中加速了岩爆发生,在应力释放率前期,陶振宇判据对中等及以上岩爆的发生更加敏感,而在应力释放中后期王元汉判据与实测结果的相似度更为一致.      

高速公路隧道施工全过程三维弹塑性数值模拟

为了获得开挖过程中隧道结构体应力、应变和位移规律，以渝黔二期笔架山隧道北端洞口段实态建模，采用有限元程序对施工全过程进行了三维弹塑性数值模拟，并与现场实测数据进行了比较．研究结果表明，开挖对围岩影响较大的范围在开挖面四周5m以内，且上台阶开挖的影响大于下台阶开挖；围岩沉降和水平位移在开挖前已完成1／3；围岩塑性区位于开挖面前1．5m范围内，锚杆主要受本施工段上台阶开挖的影响．     

盾构施工对地铁围岩变形的影响分析

基于某城市地铁2号线穿越工业厂房区引起地基变形的工程背景,简化为实体应变模型,采用数值模拟的方法对开挖前后隧道围岩变形进行对比,目的是研究盾构在开挖过程中对周围岩体的变形影响情况。结果表明,盾构开挖过程中隧道围岩变形比较大,隧道中心处竖向变形情况远大于水平变形,盾构与隧道的接触面处的应力高度集中且远远大于周围岩体的平均应力。     

基于数值模拟的两种隧道开挖工法对比研究

根据某隧道的地质资料与施工条件,建立了包含开挖步骤的隧道三维有限元数值模型,开展了相应的施工参数优化分析。施工工法方面,对比了三台阶法与CD法,两种工法的最终沉降与应力差异不大,但三台阶法的沉降增长速率与应力释放速度明显较高,对开挖后的支护工序有更严格的时间要求;开挖进度方面,对比了1.6m、2. 4m、3. 2m开挖进尺下的围岩沉降变化,发现开挖进度对最终沉降影响不大,但对沉降速率影响明显,建议断面开挖进度不宜超过3. 2m/次。     

近距离下穿大直径隧道扰动效应分析

为研究隧道近距离下穿施工对既有隧道沉降、衬砌应力和地表沉降扰动机理,以某下穿隧道工程为例,基于FLAC 3D有限差分软件建立隧道施工下穿既有隧道三维数值模型,分析隧道施工过程引起既有线沉降及衬砌应力变化规律。分析结果表明,隧道开挖过程中,地表最大沉降为3.8 mm,既有线隧道最大沉降为7.75 mm,位于靠近施工线路一侧拱腰处,且拱顶最大沉降为5.38 mm;未开挖前既有线衬砌最大应力7.798×105Pa,隧道贯通后,衬砌最大应力为1.124×106Pa,增幅达44%。研究结果为保证施工安全及优化施工控制措施具有重要作用。     

滑坡地段浅埋隧道极限位移研究及围岩稳定性评价

通过建立有限元模型,细化隧道开挖后的应力释放率,得到塑性应变突变点,进一步得到在滑坡地段修筑浅埋隧道,围岩变形的极限位移,防止因隧道开挖方法不当引起滑坡滑动、地表沉陷等诱发灾害.通过与实际支护情况下的位移、实测位移进行对比,说明采用数值模拟的方法得到的极限位移能够满足工程要求,作为评定隧道稳定性的标准,为设计预留变形量提供参考依据.     

地铁隧道开挖方式对环境的影响及控制

为探讨复杂断面施工条件下采用钻爆法时产生的爆破振动对城市环境的影响,遵循城市地铁施工对地表和建筑物的影响必须满足振动、变形和应力控制标准的原则,以某工程为例,用FLAC3D对不同开挖方法的爆破振动效应进行了数值分析,并与现场实测振动速度进行了比较.结果表明,在该工程的特定条件下,机械和钻爆相结合的开挖方法对环境的影响较小.      

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。     

留核心土法开挖隧道拱顶的下沉规律分析

通过模拟某软弱围岩隧道留核心土法开挖,分析了隧道拱顶下沉随掌子面推进的变化规律.计算结果表明：上弧形导坑开挖后,拱顶下沉速度快;掌子面推进约1倍洞径时,下沉速度变缓;推进约2倍洞径时,下沉速度明显放缓,总下沉量趋于稳定.计算结果与实测数据较吻合,研究成果可为相关工程提供参考.     

基于地铁双线盾构的隧道开挖地表沉降规律研究

隧道开挖会对周围土体产生扰动,并伴随着土层变形。有时候变形过大,地表沉降引起塌方,会严重影响着施工质量和作业人员安全。基于此,结合某市地铁二号线8标工程实例,采用数值模拟的方法对不同间距隧道开挖地表沉降规律进行研究,能够为类似工程施工提供一定的参考和借鉴。     

高速铁路双线隧道进洞段及洞口浅埋段施工方法研究

以南广铁路大邮村隧道V级围岩浅埋段为研究对象,通过隧道施工效应数值分析、技术经济分析,比较了CRD工法和三台阶法两种施工方法。从施工效应角度出发,对地表沉降要求不十分严格的山岭隧道,两种施工方法均能满足隧道施工过程中洞室稳定和结构安全。CRD工法在控制地表沉降及洞室变形方面更优,但从施工成本、施工工效、施工管理等方面台阶法更优。在本工程采用三台阶法施工,提高了施工效率,保障了隧道施工安全和结构稳定。     

城市超小净距暗挖隧道施工动态数值模拟分析

采用CRD工法及相关辅助工法对在冲积层中,洞间距仅为1 m,围岩软弱的城市浅埋双洞隧道进行暗挖施工,用数值模拟方法实现了这一复杂开挖施工过程.该方法主要运用有限差分程序,利用应力释放法及三维实体模型对隧道的开挖施工过程进行了三维动态模拟分析,总结了隧道拱顶、地表、地层沉降规律,研究了开挖施工中地层的塑性破坏区变化情况和中间岩柱的受力特点等,并将模拟数据与相关实测数据进行比较,认为此法合理、可行,可为以后的设计和施工提供参考.