软土地铁隧道纵向不均匀沉降导致的管片接头环缝开裂研究

地铁通车运行后,会因多种原因产生盾构隧道纵向不均匀沉降,诸如列车振动、渗漏、土体不均匀性等。隧道纵向过大,不均匀沉降会严重影响地铁的运行安全。基于某地铁隧道的纵向沉降实测数据,分析了纵向沉降对隧道结构安全性的影响。首先用抛物线分段模拟了隧道的纵向变形,得出了隧道纵向变形曲率;然后以等效轴向刚度模型为基础,建立了隧道纵向变形曲率与隧道管片接头环缝张开量之间的关系。通过对计算结果的分析,可较全面地了解整个隧道的纵向沉降以及隧道管片环缝张开量的现状,从而为软土隧道的运营阶段维护、改善结构和防水设计、施工方法等提供依据。     

某盾构隧道工程开挖数值模拟分析

隧道工程是我国公共交通线的重要组成部分,盾构法由于施工速度快、对周边扰动小、安全性较高等原因被广泛应用于隧道工程。通过有限元建模,模拟了盾构隧道开挖全过程的变形情况并通过现场的实测数据对数值模拟的结果进行进一步的验证。研究发现在盾构机掘进完成后,隧道中部管片和地表土体发生沉降,而隧道两端的管片发生上抬,且地表亦产生隆起现象。而将实测数据与数值模拟结果进行对比后发现,在开挖中部,管片变形与地表沉降实测值与数值模拟的结果较为接近,但在开挖隧道两端,管片变形与地表沉降实测值与数值模拟的结果存在一些偏差。     

管片局部渗漏对地铁隧道长期沉降的影响规律

由盾构法施工的地铁隧道,其周围衬砌常使用管片组成.管片的接缝处、注浆孔及管片碎裂引起的渗漏会导致地表的沉降.本文通过数值模拟分析管片局部渗漏对地铁隧道长期沉降的影响.通过增加渗漏点的个数并改变区间隧道的总渗漏量,讨论管片渗漏对地铁隧道长期沉降的影响规律.分析结果表明,沉降量随着管片局部渗漏量的增加逐步增大,二者呈线性关系.     

稳健时序分析在建筑物沉降监测中的应用

以高层建筑物为研究对象,提高预报精度为目的,详细研究了时间序列方法建立预报模型的方法,基于测量数据中存在异常值是难免的,将稳健估计方法引入时间序列建模,提出了基于稳健估计的自回归建模方法,采用某仓库两个沉降监测点连续42期观测数据对该方法进行了验证计算与分析,结果表明数据中存在异常值时,稳健比常规自回归模型的预报精度有较明显的提高。     

等维自回归模型在隧道沉降监测中的应用分析

对铁路客运专线沉降监测技术进行详细描述,阐述自回归模型在沉降监测数据处理中的应用,并采用等维自回归模型对隧道沉降数据进行对比分析。这些对保证工程质量、节省施工成本具有积极意义。     

建筑物差异沉降的时间序列分析与预报

从时间序列分析的基本原理和方法出发,结合建筑物变形监测的关键技术指标差异沉降量的实例分析,给出了时间序列数据平稳化处理、模型定阶的统计检验、模型参数估计以及预报分析的方法,建立的时间序列自回归模型拟合与预报精度较高,为建筑物的地基处理及运营安全提供可靠的决策依据。     

递推回归在隧道拱部沉降监测中的应用

本文采用步步递推的方式,回归建立预报数模,并应用该数模预算求得隧拱沉降预报值,进而以沉降预报值为参照,成功实施隧道施工的安全质量监控。文中所述方法,对隧道工程极具实用价值,对同类工程亦具参考意义。     

基于GA-Bi-LSTM的盾构隧道下穿既有隧道沉降预测模型

为了对盾构隧道下穿既有隧道的安全控制提供支撑，以既有地铁隧道的沉降预测误差为目标，采用遗传算法(GA)对双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)结构中的时间序列的长度、隐藏层的单元数、隐藏层层数、LSTM的层数以及dropout进行参数优化，并在综合考虑工程地质参数、空间参数和盾构施工参数的基础上，构建GA-Bi-LSTM既有隧道沉降预测模型。以长沙轨道交通3号线平行下穿长沙轨道交通1号线区间工程为依托，基于该区间内的既有隧道沉降监测值以及对应的输入参数数据，对模型进行训练和测试。研究结果表明：提出的GA-Bi-LSTM模型对既有隧道沉降预测的平均绝对误差(MAE)、均方根(RMSE)、样本回归值(R²)分别为0.42,0.45,0.90，平均相对误差仅为10.78%，相较于BP,SVM,LSTM,Bi-LSTM神经网络模型拥有更好的预测精度，说明该模型具有较好的可靠性和实用性，可为新建隧道下穿既有隧道的沉降预测提供一种新的思路和方法。     

FBG分布式沉降管在盾构隧道沉降监测中的应用

介绍了一种利用光纤光栅传感技术(FBG)监测地铁盾构隧道沉降的新方法:通过在铝合金测斜管表面特定位置粘贴光纤光栅形成FBG分布式沉降管,并将该种沉降管连续安装在地铁盾构隧道管片的内表面,可以实现对地铁盾构隧道实时分布式远程沉降监测;提出了温度自补偿算法等数据处理方法,解决了分布式沉降数据的处理问题。该技术已在某地铁隧道沉降监测项目得到应用,成功揭示了隧道周围基坑开挖过程中卸荷和降水对地铁盾构隧道竖向变形的影响规律。     

软土地层盾构隧道长期沉降与施工因素初探

软土地层中地铁盾构隧道长期沉降与隧道的结构安全和地铁日常运营息息相关,受到工程界的重视。通过收集分析国内外典型软土地区盾构隧道长期沉降实例,指出施工扰动和管片漏水是长期沉降的最主要因素。然后结合苏州地铁的地表沉降监测数据,分析了盾构隧道施工期沉降的主要因素。最后在地铁隧道基底沉降实测数据的基础上,利用常用的数学模型,预测该隧道的长期沉降量。实测数据分析表明:由切口土压力、盾构外壳与地层的摩擦和盾尾注浆引起的施工扰动是引起地铁盾构隧道施工期沉降的主要原因,常用的数学模型能够大致地模拟地铁盾构隧道的长期沉降。     

基于Trapdoor试验的双线隧道地表沉降预测公式探讨

城市隧道开挖引起的地层扰动不可避免。为了探讨双线隧道间相互影响以及可靠的地表沉降预测方法,利用课题组开发的多沉陷门(Multi-trapdoor)模型试验装置和钢棒相似土构建二维试验条件,通过沉陷门下沉模拟隧道开挖变形。先通过单Trapdoor试验获取表面沉降曲线,拟合得到单线隧道开挖地面沉降Peck公式参数。再进行双Trapdoor试验,利用单Trapdoor参数叠加得到双线隧道地表变形,并与双Trapdoor模型试验结果进行对比。结果反映,在埋深较大、隧道间距较小的情况下,沉降曲线较早的由双峰形态过渡到单峰形态,从而利用模型试验数据划分了两种形态的大致范围。引入了峰值修正系数和间距影响系数对叠加公式进行修正,建立了基于模型试验数据的双线隧道地表沉降叠加修正公式。     

基于TGM-ARMA模型的地铁隧道结构沉降预测分析

地铁隧道结构沉降主要受土层状况、地下水位、轨道荷载及周边环境等诸多因素影响,机理复杂,随机性强,而且随时间不断变化,难以用固定的数学模型表示,是一个非平稳的过程。据此,结合以灰色系统理论为基础的TGM(1,1)模型和以时间序列为基础的ARMA(n,m)模型各自的特点,建立了时变参数灰序模型TGM(1,1)-ARMA(n,m),并对地铁隧道主体结构沉降进行了分析与预报,结果表明时变参数灰序模型预测精度较高,且适用于中长期预测。因此,该组合模型在地铁隧道结构沉降预测分析中有较强的适用性,具有一定的应用价值。     

改进GM(1,1)在高铁隧道沉降变形预测中的对比应用

针对传统GM(1,1)模型在高铁隧道沉降变形分析与预测中精度不理想状况,本文在传统GM(1,1)模型基础上,建立自适应GM(1,1)模型与残差修正GM(1,1)模型并讨论两种改进模型各自优点。利用传统GM(1,1)模型、自适应GM(1,1)模型以及残差修正GM(1,1)模型对某高铁隧道监测点作沉降分析与预测。通过对比,得出自适应GM(1,1)模型与残差修正GM(1,1)模型对原模型的预测曲线相关性和预测精度有一定程度提高;残差修正GM(1,1)模型对于沉降曲线波动较大处仍有较好的拟合与预测效果,其预测效果优于自适应GM(1,1)模型。     

软土盾构隧道不均匀沉降预测的蚁群算法改进及参数选取

 根据实测沉降数据,分析软土盾构隧道不均匀沉降发展规律及其成因,获得规律性的主导信息,配以随机性较强的辅助信息,对蚁群算法预测模型进行完善,并结合实例初步探讨模型中部分参数的选取原则。研究结果表明：(1) 可认为实测数据中规律性的主导信息与纵向沉降槽内沉降显著位置的数量、累计沉降量及其与沉降非显著位置的间距有关;(2) 改进后的预测模型计算过程清晰、算式简单、使用方便,且预测精度更高,最大误差可控制在0.5%左右;(3) 信息素挥发系数和蚂蚁总数的匹配对预测结果精度的影响较大,而反映辅助信息的修正函数在无随机因素出现时其作用并不明显。     

基于改进BP网络的盾构隧道开挖地表沉降预测

盾构隧道施工中引起的地表沉降是衡量开挖方式是否合适的关键指标。文中在介绍BP神经网络及盾构施工引起变形情况的基础上,对基于BP神经网络的盾构隧道开挖引起的地表沉降预测进行了研究,考虑了训练样本中奇异数据的剔除,采用变步长的方法,并选取适当的动量项系数,综合考虑各种影响因素,建立了盾构隧道开挖引起的地表沉降预测的BP网络模型,并对广州地铁二号线进行了具体的预测分析。分析结果表明:理论计算结果与工程实际情况一致,误差小于5%,所建立的预测模型是令人满意的。     

盾构隧道地震响应的三维数值模拟方法及应用

在盾构隧道传统抗震分析方法基础上,针对上海一新建盾构越江隧道,提出以完全拟实仿真为特点的大规模盾构隧道地震响应的三维数值模拟方法,建立包括地基土、盾构隧道以及联络通道等多个对象在内的三维分析模型,整体的单元数和节点数均达到了4×106左右。模型考虑地基土的材料非线性,以及土体–隧道间、管片–管片间的接触非线性因素,最后利用动态显式算法及其关键技术进行基于高性能计算机的大规模地震响应分析。计算结果反映地基土–盾构隧道体系在地震荷载作用下的相互作用和变形,并对隧道衬砌结构中的管片应力以及连接螺栓的受力变化进行深入分析。     

建筑物对盾构隧道施工引起地面沉降模式的影响

本文以盾构隧道施工引起的地面沉降为对象,研究邻近地表建筑物的存在对其发生发展的影响。以具体工程为依托,以实际工程监测和数据分析为主要手段,研究得出：在有邻近地表建筑物存在时,地表沉降曲线形状与无建筑物存在时相似,均符合高斯曲线的形式;区别在于有建筑物存在时,地表沉降曲线的峰值要比无建筑物存在时小,曲线的反弯点离隧道轴线的距离要比无建筑物存在时远;说明了地表建筑物的存在以及建筑物基础与地基相互作用提高了盾构隧道穿越地基土层的刚度,对盾构隧道引起的地表沉降有控制作用。在盾构隧道施工及监测的过程中,可依据该特点合理布设有无地表建筑物存在情况下的监测测点,并对盾构隧道引起的建筑物及地标开裂现象做出合理的预测。     

地表堆载下盾构隧道纵向非线性变形简化解析解

既有盾构隧道在地表堆载下将会导致纵向不均匀沉降,威胁地铁列车的安全。目前地表堆载下盾构隧道的沉降预测方法没考虑到土体变形非线性的特点。基于所提的非线性地基模型,推导得到在地表堆载影响下盾构隧道纵向非线性变形简化解析解。地表堆载引起的隧道附加荷载通过Boussinesq解估算,通过连续梁模拟隧道的变形,推导得到在地表附加荷载下盾构隧道沉降的微分方程,引入有限差分法与Newton迭代法相互结合数值求解方法。通过三维有限元结果验证了其正确性,可以为在地表堆载下盾构隧道的沉降变形预测提供理论支持。