地铁盾构隧道施工引起地表沉降机制及数值分析

针对黄土地层中盾构施工引起地表沉降问题,通过理论分析和数值模拟方法,探讨了盾构隧道地表沉降机制,分析了盾构隧道地表沉降预测解析方法,研究了等代层模量与土舱压力对地表沉降槽宽度和最大沉降量的影响。研究表明:盾构隧道施工工艺中,土舱压力和等代层是主要影响地表沉降的因素,然而,盾构施工地表沉降预测方法中未考虑这两个因素的影响。土舱压力与等代层模量对地表最大沉降量影响较大,对地表沉降槽宽度和范围影响较小。在实际盾构隧道开挖施工过程中土舱压力应在0.8~1.2倍静止土压力之间,对地表最大沉降影响较小。研究成果对完善盾构施工地表沉降预测方法和施工工艺具有一定的理论价值。     

盾构隧道施工地表沉降数值分析研究

隧道施工引起的地层损失所导致的地表沉降变形预测和控制，是隧道工程领域重要的研究课题之一。以盾构隧道开挖引起地表沉降变形为研究对象，采用有限元数值分析软件模拟盾构隧道施工过程，分析盾构隧道引起的土体应力场、位移场变化，对比分析不同的地层损失、不同的土体本构模型、土体排水和不排水条件下隧道施工引起的地袁沉降变形规律，并进行了不同影响因素的敏感性分析。结果表明，地表沉降槽近似正态分布曲线，地表沉降的主要影响因素依次为隧道埋深、内摩擦角、压缩模量、粘聚力和泊松比；提出了盾构隧道施工引起的地表沉降计算模型，并采取有针对性的措施来减少地表沉降，减小对周围环境的不良影响。     

盾构隧道土仓压力引起的地表沉降数值模拟分析

以广州地铁四号线仑-大区间盾构施工为依托,通过三维有限元模型预测盾构向前推进时舱体设定土压力引起的地表变形值,对盾构施工变形问题进行研究。同时结合现场监测结果的对比分析,总结了地表沉降规律,对后续工程施工具有指导意义。     

软土地区地铁隧道施工期地表沉降规律研究

地铁隧道建设过程中主要通过地表沉降监测反映盾构施工的安全状态,Peck公式一直被认为是最简单实用的隧道施工期地表沉降计算方法,因此针对其适用性和参数取值问题是人们研究的重点。文中结合盾构施工的特点,探讨盾构施工中引起地层扰动的主要因素,通过在建地铁隧道的实测地表沉降数据分析Peck公式的适用性和参数取值问题,并探讨了几种特殊情况下的地表沉降规律,以指导施工方案的调整,减小施工的环境影响,同时保证隧道自身的施工质量。     

盾构隧道壁后注浆压力对地表沉降及围岩变形的数值模拟研究

以某地铁工程区间隧道为例，采用通用的FLAC程序对盾构区间隧道施工在不同注浆压力条件下引起的地表沉降及围岩变形进行了数值模拟研究。根据该分析结果，综合考虑在工程地面条件允许的沉降范围内，提出了合理的盾构施工同步注浆压力及相应的控制沉降措施。     

西安地铁一号线盾构隧道下穿朝阳门段城墙沉降数值模拟分析

针对西安地铁一号线盾构隧道下穿朝阳门段城墙及朝阳门门洞具体工程,通过建立三维有限元模型,模拟分析了盾构掘进过程中的沉降机理,对古城墙受力进行了理论分析,预判出古城墙及附近地面的沉降值,并制定出了针对性的加固方案。数值模拟及工程实践表明:1)在工法、线路和埋深已优化的前提下,采取的加固方案可使古城墙的沉降和变形得到一定程度的控制;2)数值模拟结果基本符合盾构施工期间地层和城墙沉降的基本规律,计算结果偏于保守;3)提出的城墙沉降控制标准也满足实际施工和文物保护要求,这一标准可为今后类似工程提供参考。     

昆明地铁重叠隧道盾构施工位移数值模拟分析

昆明地铁首期工程一号线临近昆明火车站区间采用近距离重叠隧道方案通过,其上下垂直净距仅1.8~4.0 m,盾构施工期间的地表位移对既有建筑物的正常使用将会造成影响,是地铁施工中应重点控制的关键。因此,运用PLAXIS数值软件,对设计盾构方案施工条件下的地表沉降及上下隧道关键部位的位移,进行数值模拟,以评估设计方案的可行性。对上下隧道的洞顶、洞底及隧道中心线所对应地表的位移进行了数值模拟与监测的对比分析。结果表明:在既有设计方案条件下,各处位移均小于昆明地铁监测项目控制值,可以采用设计方案中的盾构参数进行施工。     

富水盾构隧道地表固结沉降及控制措施研究

依托某城市富水盾构隧道,通过数值模拟,研究地表沉降控制措施,结果表明：富水地层中地表固结沉降占比较高,计算需考虑渗流。考虑渗流下,结构受力变形有不同程度提高;隧道四周剪切塑性区增大。围岩孔压在拱腰聚集,开挖后地下水指向内空,管片注浆后,地下水沿衬砌背后向下渗流;盾尾注浆会改善盾壳受力及不均匀性。考虑渗流,管片变形及弯矩由拱顶、拱底向拱底（变形）和拱顶（弯矩）转移;增大注浆圈为较实用措施。     

地铁区间隧道地表沉降变形机理及其规律研究

地铁区间隧道在开挖过程中因地质条件复杂、隧道埋深及跨度大、覆土内管线密集等原因造成地表沉降、地层移动等工程事故屡见不鲜。以某地铁区间隧道为工程依托,通过理论分析,借助peck地表沉降理论研究分析区间隧道开挖过程中的沉降规律,得出了地表沉降的函数关系表达式;借助Midas GTS数值模拟软件选取试验段区间隧道,对其开挖过程中的地表沉降规律进行分析计算,将其变形沉降曲线与peck沉降理论进行比较,得到济南地区区间隧道开挖过程中的地表沉降规律,指导工程实践。     

盾构隧道开挖引起地表固结沉降的数值模拟

ANSYS12.0中的Cpt215单元在Solid45单元的基础上,加入了节点水压自由度,使得土体渗透问题可以脱离传统的热量传递问题直接进行数值模拟。Biot从连续介质的基本方程出发,推导出了能准确反映孔隙水压力消散与土体骨架变形相互关系的三维固结方程。基于Biot三维固结理论,利用ANSYS12.0的CPT215单元,对盾构隧道开挖引起的超孔隙水压力的消散过程进行数值模拟,并研究由于超孔隙水压力消散引起的地表固结沉降。基于上海地铁2号线的开挖,将数值模拟的结果与实际监测到的规律进行比较(包括超孔隙水压力的消散过程和地表固结沉降历程),对超孔隙水压力区域数值、消散过程、地表固结沉降历程等进行分析。     

EPB隧道掘进对软岩地层地表影响分析

以城际快速轨道南京南站至禄口机场站1号盾构井工程为依托,分析土压平衡盾构模式掘进对软岩地层地表影响,减小城市环境下土压平衡盾构模式掘进对下穿建筑物影响,确保隧道施工安全。为此,运用FLAC显式有限差分软件进行建模,通过对土仓压力、同步注浆效果和出碴量等影响因素的分析,研究了土压平衡盾构模式掘进对软岩地层地表沉降的影响,确定了合理的掘进控制参数。     

深厚软土地层盾构隧道地面加固设计研究

以佛山地铁2号线为实例,基于地层-结构模型的基本原理,简化建立地层-加固体-盾构隧道空间计算模型,结合现场监测数据计算分析不同加固形式及参数对盾构掘进时地面沉降的影响规律。结果表明:采用上部格栅+下部点阵的三轴搅拌桩加固措施,能有效控制地面横向沉降槽沉降宽度≤12 m,最大沉降值≤7 mm;深厚软土地层中先行对后行隧道的影响大于后行对先行隧道,地面加固后隧道开挖对近接建（构）筑物影响较小。     

渗漏水对软土地区地铁隧道纵向沉降影响的试验研究

上海软土地区所建的地铁,在运营期间突出的问题是衬砌渗漏水和隧道纵向沉降。渗漏水使纵向沉降增大,纵向沉降的增大又会加剧渗漏,恶性循环,严重影响地铁的运营安全。为此,采用离心模型试验来研究在衬砌发生渗漏水的条件下,隧道纵向长期沉降的发展规律和隧道的力学特性。研究结果表明:隧道渗漏水会加剧纵向沉降和弯矩,增大隧道断面的应力。     

软土地层地面堆载下盾构隧道变形特征分析

苏州地铁S1线玉山广场站～珠江路站区间,穿越软塑～流塑地层,评估地面堆载引起隧道结构变形的安全范围,规避地面堆载诱发的安全隐患,是苏州地铁S1线周边地面规划急需解决的实际问题。针对该问题,利用ABAQUS有限元软件,采用地层—结构法建立隧道二维模型,对该区间穿越软塑～流塑地层的3种典型埋深下的盾构隧道在不同堆载范围、堆载大小和堆载位置作用下的变形特征进行模拟研究。研究结果表明:在堆载作用下,竖向位移首先出现在拱顶,并逐渐由两肩、拱腰向拱底发展,水平位移首先出现在左右拱腰位置并逐渐向拱顶和拱底发展;小量的堆载(≤20kPa),无论其堆载范围、堆载位置如何,对隧道结构竖向位移和水平位移的影响约小于10mm;堆载范围对竖向位移的影响随着堆载大小呈线性增大,拱腰处的水平位移先增大后减小;堆载位置偏离隧道正上方后,拱顶竖向位移(方向向下)逐渐减小,拱底竖向位移(方向向上)逐渐增大,拱腰的水平位移方向改变(向偏离堆载方向移动)。     

天津软土地层运营盾构隧道纵向不均匀沉降分析及应对措施探讨

天津软土地层大直径盾构隧道,受区域不均匀沉降影响产生纵向不均匀沉降,此类沉降会侵占已运营隧道内轮廓,对区间隧道正常运营造成影响。为此,基于InSAR分析及隧道所在地层水准点沉降数据预测30年及100年隧道所在地层累计沉降。分析预测累计沉降值在同一坡度范围内的差异沉降,得出隧道全线最大差异沉降。针对隧道横断面预留竖向最大调整空间受纵向不均匀沉降影响不满足远期运营需求的情况,探讨应对措施的可行性。     

盾构隧道下穿既有铁路路基及框架箱涵地表沉降分析

为研究盾构隧道下穿施工对地表沉降影响,依托武汉地铁3号线区间盾构隧道工程,运用ANSYS有限元软件对盾构隧道在不同埋深条件下下穿路基和箱涵进行模拟,得到了不同埋深盾构隧道下穿施工对既有的路基和箱涵及对应地表沉降扰动规律,将对应的地表沉降与Peck公式预测的地表沉降进行对比分析,总结了盾构下穿施工与Peck公式预测的地表沉降之间异同。结果表明:①随着埋深的增加,盾构隧道下穿施工导致地表沉降减小,沉降槽宽度逐渐增加;②先行线对地表沉降的影响较后行线大;③盾构隧道下穿箱涵施工的地表最大沉降与Peck公式预测值十分接近,而隧道下穿路基的地表最大沉降比Peck公式预测值偏小。     

超宽路堤软土地基沉降研究

通过采用离心模型试验、非线性平面固结有限元分析及理论分析对超宽路堤软基沉降规律及其计算方法进行了研究,该法不仅适用于超宽路堤,对窄路堤也同样适用。