城市隧道穿越填方地带数值模拟及沉降控制研究

控制地表沉降对于地铁隧道的施工意义重大,尤其是在闹市区穿越块、碎石土填方地带时如何保证洞内围岩稳定、有效控制地表沉降是目前地铁隧道施工中的一大技术难题.以重庆地铁三号线一段复杂地质段隧道开挖为例,针对开挖过程中出现地表路面沉降过大、构筑物开裂等问题,根据实际开挖过程建立隧道-土体-构筑物相互作用的三维有限元模型,对施工沉降产生的原因进行模拟对比分析和评价,在此基础上提出超前加固、及时支护等控制沉降的技术措施.监测结果显示采用改进技术措施后能有效控制拱顶下沉和地表沉降量,收敛值显著减小,说明改进施工方案达到了控制沉降、变形的目的.     

南水北调中线穿黄隧洞工程的技术难点分析和对策

以南水北调中线穿黄隧洞工程为依托,在施工过程中,针对黄河漫滩内和富水砂层中超深灰浆墙、超深圆形地下连续墙、超深圆形竖井、超深端头加固施工和薄壁环锚预应力内衬施工等施工技术难点,通过分析、研究和试验摸索,采用了灰浆墙泵送置换法、国内最深地下连续墙施工、竖井水下开挖施工、端头受到干扰后二次加固施工、环锚预应力内衬结构施工等技术,施工实践中应用良好,保证了工程的顺利建成。     

城门洞形断面输水隧洞临界水深的计算方法

在城门洞形断面输水隧洞的水力计算中,其临界水深的求解方程无显函数形式的表达公式。为尝试避免传统低效的经验试算法、图解法等,通过对城门洞形断面输水隧洞临界流基本方程进行数学变换,其临界水深计算问题可归结为一非线性优化问题,再运用实数编码加速遗传算法(RAGA)求解。基于Borland JBuilder9 Enterprise环境编写了算法实现程序,对不同断面尺寸的城门洞形输水隧洞临界流进行了计算和分析。结果表明,RAGA方法具有计算速度快、精度和自动化程度高、通用性强等优点,比常用方法简便。     

沥青混合料室内车辙试验隆起系数的研究

为了使室内车辙试验能够较好地模拟现场情况，分析了室内车辙板的隆起部分在整个变形中所占的比例及其影响因素。根据沥青混合料车辙试验中车辙板的变形特征，提出了车辙板侧向隆起高度的量测办法和隆起系数KL的计算方法。通过方差分析，探讨了车辙试件空隙率，试验温度、轮压、试验时间及沥青混合料类型对隆起系数KL的影响。方差分析结果表明：在上述因素中，只有试件空隙率对隆起系数有着显著的影响，且空隙率越大，隆起系数越小。在此基础上，提出了室内车辙试验隆起系数的建议值，对于现行规范中4％空隙率的车辙板而言，隆起系数可取0．5.     

基于能量法的跟管钻进最大深度计算及应用

为解决潜孔锤跟管钻进最大深度难以确定的问题,基于能量法分析冲击功与应变能的转换情况,提出跟管钻进最大深度的假设条件和理论计算方法,并结合现有相关技术规范,通过类比法对跟管钻进的地层侧阻力取值进行完善和补充,然后应用相关实例分析和验证。通过研究和验证取得成果如下： 1）采用材料力学能量法理论,提出较系统、全面的跟管钻进最大深度计算方法; 2）给出单一地层最大深度的计算公式和多个地层的计算步骤; 3）提出套管与地层间动摩阻的取值依据和方法; 4）提出中和点概念,得出双冲击器作用下套管柱受到的应变能作用原理; 5）增大冲击功和增加套管壁厚均有利于提高跟管的最大深度,但影响幅度较小。     

浅埋隧道爆破施工中邻近框架结构的振动响应分析

为研究隧道爆破作用下邻近框架结构的振动响应机制,以某5层框架结构住宅楼为例,借助ANSYS/LS-DYNA建立基于隧道爆破-围岩-框架结构的三维耦合数值计算模型,分析隧道爆破施工中邻近框架结构的振动响应。研究结果表明： 数值模拟清晰地展示了隧道爆破作用下围岩和框架结构应力场、位移场的变化情况,给出了爆破振动波从围岩至框架结构的传播过程。通过对比实测测点与数值模拟中对应测点的振动速度时程曲线和频率分布,验证了数值模拟方法的可靠性。在隧道爆破作用下,邻近框架结构梁、柱以及外墙等构件的振动响应并不一致,随结构高度呈现出不同的变化规律。此外,应力集中现象主要发生在建筑物底层外墙、外墙与柱结合处、外墙与梁结合处以及外墙与楼板结合处等非承重部位,表明这些部位更易在隧道爆破过程中发生损伤开裂。     

硬岩中塔柱式车站合理埋深及结构净距研究

我国地铁在北京、上海以及广州等地以砂土松散地层为主,地铁车站暗挖施工主要采用复合式衬砌结构型式。对于在中-微风化硬岩中修建地铁车站,如何充分利用围岩本身条件,因地制宜十分必要。在不同围岩条件下,对不同埋深、结构净距车站选择合适的支护结构（如锚喷支护）型式,不仅可节约成本,还可节省工期。结合青岛地铁3号线硬岩特点,采用有限差分数值软件,研究在不同埋深以及不同结构净距条件下,地铁车站开挖过程中围岩状态以及塑性区分布规律,结合三维数值模型进行节点检验,提出硬岩中地铁塔柱式车站采用不同支护结构型式的合理埋深和结构净距建议值。     

三江口大桥扩大基础设计及施工

依托三江口大桥扩大基础的设计和施工,论述了采用扩大基础的大桥在扩基构造、埋置深度、参数取值和基坑回填等方面的细节,提供了相关经验。结果表明,扩大基础造价相对较低,施工周期较短,且施工风险较低。从经济、施工工期和风险控制角度看,在地质条件好的地区,大桥采用扩大基础比其他基础形式更具优势。     

基于相对变形的大变形隧道地应力反算

针对复杂地质条件下高地应力大变形隧道地应力复杂多变的特点,为满足该类隧道动态设计对地应力资料的要求,提出基于上台阶开挖后拱腰水平收敛与拱顶下沉的相对比值并结合开挖揭示的围岩情况,建立二维数值模型反算地应力的方法。以丽江至香格里拉铁路中义隧道为例,对该方法进行详细说明。研究表明所述方法具有无需地应力测试、计算方便的优点,施工期间可用于地应力分析、预测。中义隧道典型区段地应力反算结果表明： 1）隧道出口及2号横洞工区的地应力分布特点并不相同; 2）围岩及埋深差别不大的区段,隧道水平收敛变形出现较大差异主要是由于地应力侧压力系数不同引起的。     

隧道防冻隔温层厚度的计算

提出利用斯蒂芬公式计算围岩最大冻结深度,利用等效厚度换算法计算防冻隔温层厚度。以西北地区某隧道工程为例,分别采用现场实测与斯蒂芬公式计算得到的围岩最大冻结深度和防冻隔温层厚度,计算结果与实测结果的绝对误差为133 %,表明:在没有实测最大冻结深度的情况下,可通过斯蒂芬公式计算围岩最大冻结深度和防冻隔温层厚度。