南昌红谷隧道管段浮运过程风险节点数值模拟及分析

红谷隧道是目前国内第一座在流速大、水位落差大的江河中部用沉管法修建的隧道,浮运施工难度大。为确保管段及邻近建筑物在浮运过程中的安全,需要对管段浮运过程中的风险节点进行分析。采用数值模拟的方法对管段浮运过程中各风险节点的管段所受水流力进行分析,计算软件采用Fluent,计算模型基于RNG κ-ε紊流模型,管段上的水流阻力可通过计算软件直接提取。根据数值模拟结果,结合浮运施工方案中设备拖航能力,对浮运施工方案提出建议,其中管段浮运出坞流速要求低于0.6 m/s,管段浮运出坞后转体流速要求低于0.8 m/s,管段浮运过南昌大桥流速要求低于1.0 m/s;而原施工方案中回旋区转体存在风险,经优化方案后,新回旋区流速能满足管段转体与系泊要求。     

盾构施工阶段管片衬砌结构受力分析研究

为了解盾构管片衬砌结构的受力特性,解决盾构衬砌结构受力的数值分析难点,首先采用ANSYS分析系统对衬砌管片接头力学建立计算模型,通过模拟载荷试验确定管片接头刚度系数,进而利用销钉单元对衬砌管片按梁-弹簧计算模型进行分析,根据管片接头力学处理方式不同,与惯用计算方法和修正惯用计算方法的结果进行对比,最后对盾构在辅助油缸推力作用下管片的纵向受力进行三维模拟,对均匀施加油缸推力和偏心施加油缸推力进行分析对比,研究成果可对盾构衬砌管片设计提供依据。     

新建花东铁路过河隧道案例探讨

花东铁路电气化新建工程之溪口隧道(3 140 m)及光复隧道(2 360 m)是平原区浅覆盖隧道,内空净宽11.3 m,布设2股轨道及两侧维修步道。隧道施工以明挖覆盖工法为主,但在过河段穿越寿丰溪北岸(75 m)及南岸(85 m)堤防段、马太鞍溪北岸(170 m)及南岸(120 m)四处堤防段则采用隧道钻掘工法施作。钻掘隧道覆土高6～18 m,穿越砾石层,开挖断面宽度13.7 m,断面积131.3 m2。钻掘隧道开挖采新奥工法(NATM)进行,因覆土浅且地质松软,拱作用难以形成,开挖时需配合地盘改良及先撑管幂进行。施作方式依序为地表垂直钻孔进行固结灌浆、打设先撑管幂,隧道开挖时则以钢支保、喷混凝土及岩栓作为临时支撑,最后施筑钢筋混凝土内衬砌。     

宁和城际矿山法隧道下穿国铁隧道影响分析

为验证矿山法隧道设计的合理性和下穿货运铁路隧道的安全性,采用数值模拟方法,对宁和城际矿山法区间下穿宁芜货运铁路隧道的影响进行了研究分析。结果表明,区间隧道施工完成后,宁芜货运铁路隧道的最大沉降为6.7 mm,最大水平位移为1.2mm,引起的最大附加弯矩为32 k N·m,变形值满足货运铁路的运营要求,内力值也在结构的设计范围内。说明定向管棚+超前小导管的地层加固措施是可行的,矿山法隧道下穿铁路的设计是合理的,可为类似工程提供参考。     

复杂地质条件下隧道涌水量预测中集水面积的研究

在复杂地质区,为了科学地确定不同隧道穿越方式下的集水面积,本文以地形、岩性、地质构造3因素为基础构建不同的地质结构,结合隧道空间展布的变化对集水面积进行研究。归纳、总结了3类主要汇水地形、4类地质结构和2类隧道穿越方式。综合上述因素,总结出埋藏-向斜式、埋藏-背斜式、埋藏-单斜式和裸露-单斜式4种集水面积变化模式,同时得出不同模式中集水面积的确定方法。以渝利铁路箭沱湾隧道为例进行分析研究,得出隧道涌水量计算中集水面积属于第Ⅱ类模式,隧道穿越埋藏式地层,判断隧道集水面积时容易忽略部分面积,应加以重视。     

复合地层下盾构施工模态系统刀盘荷载及振动特性研究

基于苏埃通道盾构工程和盾构及掘进技术国家重点实验室的盾构施工模态系统的刀盘实体,利用JHC本构模型对岩体进行仿真,通过显示动力学软件LS-DYNA对不同模式下的滚刀群切削复合地层进行数值模拟,并结合滚刀、刀盘的力学分析及傅立叶变换函数,得到滚刀和刀盘的三向荷载-时间历程曲线及荷载的频谱图。通过分析荷载曲线及频谱图可知:1)在荷载特性方面,切削过程中滚刀和刀盘荷载均具有突变性、随机性和冲击性;当滚刀运动经过软硬岩层交界面时,滚刀切点荷载发生突变,有可能发生剧烈震荡。2)在振动特性方面,刀盘荷载的频率主要集中在0~5 Hz,属于典型的低频振动,并与滚刀的频率分布一致;软岩及硬岩仅对滚刀荷载的幅值产生影响,对其频率分布影响有限。结合刀盘在软硬不均地层条件下静力学的分析结果,确定刀盘在不均匀受力状态下的最大应力、应变位置,为苏埃通道滚刀破岩物理模型试验刀盘测试系统的构建提供了依据。     

盾构隧道同步注浆新型双液注浆材料的研究与应用

盾构隧道的上浮易导致隧道管片错台、破损、渗漏和隧道超限等问题,进而影响到地铁隧道的验收与运营。通过分析管片上浮的主要原因,提出改进同步注浆设备,并在盾尾处采用常规同步浆液与聚丙烯酰胺水溶液(双液浆)相混合注入管片与开挖面之间的空隙。通过实验分析得出,注入空隙处的双液浆短时间内增稠,浆液成为塑性体,使管片的浮力降低许多,抗水分散性明显提高。通过实际应用,此种新型双液浆有效地填充了管片与开挖面之间的间隙,使隧道上浮量明显降低,提高了成型隧道的质量,解决了盾构隧道上浮的难题。     

有、无柱地铁地下车站地震响应对比分析

为了解有柱与无柱地铁地下车站结构地震响应特性的异同,采用ABAQUS软件对2种地铁车站结构进行了水平向的非线性地震响应数值模拟,对比分析了在3种地震波不同峰值加速度作用下2种结构的响应特性。结果表明:1)2种车站结构的地震响应规律基本相似,在强震作用下均会受到严重的损伤,除侧墙与顶底板的连接处外,有柱车站的中柱与无柱车站的底板均为抗震的薄弱点,应注重加强其抗震性能;2)顶底板间最大的相对水平位移与输入波峰值加速度近似呈线性增大关系,且与波的频谱特性密切相关;3)在地震作用过程中产生的单向累积残余变形沿侧墙高度的变化曲线呈波浪状,最终摆向与最大摆幅的摆向一致;4)2种车站结构的加速度时程曲线形状相似,且相对基岩输入波有明显的放大。     

双线平行盾构掘进对邻近浅基础建筑物影响理论分析

为解决双线平行盾构隧道施工对邻近浅基础建筑物的变形及弯矩变化的影响问题,并对实际掘进工况给出施工建议,利用Sagaseta纵向地表变形计算公式,推导出双线平行盾构掘进影响区内浅基础建筑物地基、基础和结构协同作用的力学模型,分析得到浅基础框架建筑物变形以及弯矩变化规律。研究结果表明:盾构隧道掘进区内,浅基础框架建筑物的弯矩大小随着开挖面的靠近逐渐增大,开挖面到达建筑物正下方附近时达到最大值,之后又逐渐减小;建筑物倾斜率越大,梁端弯矩和底层柱对基础的约束弯矩也越大;双线平行盾构先后掘进相比同时掘进引起的建筑物倾斜更小、沉降变化更加缓和,框架结构及基础梁的弯矩更小,且随着先后掘进开挖面距离的增大,弯矩变化曲线逐渐由V型转变成W型;建议双线平行盾构施工时尽量避免同时掘进,并进一步加强对建筑物首尾沉降差及倾斜率的监测。     

开敞式TBM隧道仰拱衬砌同步施工关键技术

为实现TBM掘进与仰拱衬砌同步施工,缩短工程关键线路工期,提高隧道施工效率,设计出双通道仰拱同步衬砌台车。台车断面为非对称结构形式,以满足TBM掘进施工及其相关配套设施的布置及运行。台车采取"前斜坡段+前道岔段+4个标准段+后道岔段+后斜坡段"的布置方式,台车下方划分成多个作业面,具备仰拱混凝土浇筑准备、浇筑、养护等的功能;根据施工支洞距离长、坡度大以及TBM掘进段交通条件受限的特点,采用支洞轮式运输和主洞有轨运输的联合运输方式,保障物料运输快捷有序;台车前后采用升降坡轨道搭接装置,实现TBM配套标准轨道竖向搭接的平顺过渡。工程实践表明:仰拱同步衬砌台车应用效果较好,施工进度最大可达到648 m/月,在不影响TBM正常掘进的前提下可有效缩短关键线路工期。