软土基坑引起下卧隧道隆起的非线性流变

软土地区深基坑开挖改变了周边土体的初始应力,引起周边土体的位移,对周边构筑物造成不均匀沉降、混凝土开裂等不利的影响,并且可能危及临近地铁隧道的安全。对基坑开挖引起的下卧隧道的隆起变形进行了研究并提出了实用的预测方法。基坑开挖土体卸载引起的土体变形采用了Boussinesq应力解进行求解,隧道反力引起的土体变形采用了弹性半空间Mindlin应力解进行分析。隧道本身变形采用了弹性的地下连续梁进行分析,并且考虑隧道与土体的相互作用。通过引入软土的非线性流变模型,考虑了软土变形的时间效应,因此可以对复杂开挖过程进行模拟分析。还对基坑开挖对隧道隆起的效应进行了讨论,通过上海市某重点工程实例的隧道隆起量的预测结果与实测值对比分析,隧道隆起的监测结果证实了该方法的有效性。     

软土地基浅埋暗挖隧道数值模拟分析

软土地基具有高压缩比、低力学性能、较强塑性,给浅埋暗挖隧道的施工带来诸多不利。本文拟采用数值模拟和现场监测对比的方法研究开挖过程中的位移沉降规律。文中以实际工程为背景,在给出工程地质条件、力学性质、相关参数的基础上,应用FLAC-3D软件对软土地基浅埋暗挖隧道的施工过程进行数值模拟。模型中,土体采用各向同性的弹塑性体,混凝土和锚杆采用弹性体,仅考虑自重应力,模拟得到了该条件下的变形云图。沿隧道中轴线两侧各20m范围内布置位移传感器监测其沉降值,并与数值模拟结果进行了对比。结果表明,二者的沉降曲线分布基本一致,数值模拟结果可以为类似工程的设计与施工提供借鉴和依据。     

软弱土中隧道下穿暗渠变形分析与安全评价

以杭州紫之隧道下穿引水暗渠为工程背景,运用Plaxis 3D建立了软土中隧道浅埋暗挖下穿引水暗渠有限元分析模型,对隧道施工期间引水暗渠的变形特性与安全性进行评价。软土采用小应变土体硬化模型(HSS模型)进行模拟,以考虑开挖过程软土模量与应变、应力路径相关等特性。运用所建立的模型,对比分析了不同超前支护方式下,隧道浅埋暗挖施工引起周边土体与引水暗渠变形大小;并对不同超前支护措施下隧道施工引起暗渠中应力大小与安全性进行评价,确定了本项目最优的支护与施工方案。现场施工监测表明,所确定的双层小导管结合全断面注浆超前支护方式可有效控制隧道开挖过程中周边土体变形,确保了隧道施工中引水暗渠的安全。本模型预测的拱顶沉降与地表沉降与现场监测结果吻合良好,验证了所建数值模型的正确性。本研究可对软土中类似工程施工提供参考,同时为软土中隧道浅埋暗挖下穿构筑物变形分析提供有效工具。     

隧道上方土体开挖对软基隧道结构影响规律分析

依托苏州轨道交通1号线工程,采用数值计算研究隧道上方基坑开挖对隧道结构受力、变形的影响规律,收集了软土地区18个隧道上方基坑开挖的案例,从残余土体高度、施工措施等方面与数值计算结果进行了对比分析。结果表明:隧道上方基坑开挖主要影响隧道竖向位移,表现为隆起变形;随基坑开挖深度的增加,隧道竖向变形不断增加,轴力不断减小,弯矩先减小后增大;在不考虑加固的情况下,残余土体高度是影响隧道竖向位移的重要因素,随着残余土体高度的增加,隧道竖向位移呈指数型下降;三轴搅拌桩加固、抗拔桩、分块施工是较为有效的隧道抗隆起措施。     

锚碇深基坑施工过程数值模拟及安全监测研究

以非洲马普托大桥南侧锚碇深基坑项目为依托,运用FLAC~(3D)对深基坑开挖全过程进行了前期分析,预测了基坑围护结构及周边土体的变形规律。根据数值模拟结果,对监测方案进行优化并开展基坑施工阶段安全监测,得到基坑围护结构变形、周边建筑物沉降、周边土体位移等实测数据。将数值计算结果与现场实测数据进行对比和分析,结果表明:FLAC~(3D)计算所得墙体最大变形位置及最大位移值与后期现场实测数据吻合良好,对周边土体沉降最大位置的预测是准确的,表明建模及土体参数取值基本合理,对围护结构整体变形规律及周边土体的位移场规律预分析模拟精度较高。     

下穿河道电缆隧道盾构施工对周边环境影响

电缆隧道盾构法施工在现代化城市建设中的使用愈发增多,盾构施工在复杂地质条件下会对周边环境产生一定影响,以南京市秦淮—滨南220 kV线路隧道施工盾构穿越工程为例,对盾构穿越秦淮河道时对周边土体变形进行监测分析,研究总结了下穿河道电缆隧道盾构施工对周边环境的影响规律。监测结果表明,小直径电缆隧道盾构施工在下穿河道时,河堤周边建筑物及土体在横向和纵向均有微小变形,施工结束后趋于稳定,且变形呈现上部变形大,下部变形小的特点,结论对类似工程施工有一定的借鉴意义。     

超大直径顶管下穿建筑物时的扰动影响测试与分析

顶管施工在地下工程建设中的应用越来越多,但顶管机头刀盘切削开挖土体势必会引起管道周围土体的受力变形,甚至危及周围构筑物的安全和正常使用.以目前国内软土地区最大的内径4m的大直径混凝土顶管工程为例,对大直径顶管下穿建筑物时的扰动影响进行了分析研究.采用数值模拟方法,分析了顶管穿越施工造成扰动的一般规律,结合现场监测对数值模型的计算结果进行验证,进而探讨了顶管施工对土体扰动的形成机理和诸多影响因素.     

数值分析在深大基坑开挖过程中的应用

对于环境条件复杂的基坑工程,基坑的变形控制是保证基坑施工安全的一个重要环节,对苏州软土地区的地铁换乘车站大型深基坑的变形特性进行了三维有限元数值分析。考虑土与结构的共同作用以及土体分层开挖和支护结构分区施工,经过有限元建模和计算,成功得出在分步开挖各个阶段中的连续墙的变形、支撑轴力和基坑周围地表沉降等计算值。并且将它们分别与实际监测值进行对比,结果显示计算值和实际监测值吻合较好。说明采用的数值方法可以有效预测基坑开挖过程的变形性状,为工程设计和施工提供一定的指导,有助于完善基坑工程风险性评估的安全预警机制。     

超大型深基坑开挖过程三维有限元分析

建立三维有限元模型对软土地区某中心岛顺作、周边逆作的超大型深基坑进行分析,计算中假定土体为横观各向同性体,考虑土与结构的共同作用以及土体分层、分区开挖和支护结构分区施工.将计算结果与实测值进行比较,表明考虑土体为横观各向同性体的三维有限元分析方法可以较好地模拟开挖过程基坑的变形特性.分析了分层分区开挖和支护结构分区施工对基坑维护结构变形特征的影响,结果表明分层分区开挖对基坑变形有较大影响.     

临近地铁隧道的软土深基坑施工影响分析

以杭州某临近地铁隧道的软土深基坑工程为背景,运用有限元方法动态模拟基坑开挖过程,分析基坑变形以及对地铁隧道的影响,并对不同计算模型进行对比分析.研究结果表明:HSS模型考虑了地下水及时空效应的影响,较HS硬化模型能更好地模拟基坑施工过程;为控制基坑开挖对邻近地铁隧道的影响,需辅助其他措施,如分块开挖、基坑降水等;地下连续墙成槽过程无法模拟,施工中应尽量减小成槽对周边土体和隧道的影响.研究结论可为类似工程提供借鉴与参考.     

Kinematic behaviour of a Tunnel Boring Machine in soft soil: Theory and observations

State-of-the-art shield tunnelling in difficult ground conditions still involves a trial-and-error approach as a complete understanding of the physics governing the interaction between the Tunnel Boring Machine (TBM)-shield and the surrounding soil is still lacking. This is particularly concerning as it was demonstrated that the shield–soil interaction, and especially the ground displacement around the shield periphery, gives a significant contribution to the overall soil deformation. This paper quantifies the radial soil displacements induced by a TBM-shield driving in soft ground. The displacements have been obtained by means of a model that captures several aspects of the kinematic behaviour of a TBM, based on theoretical and geometrical considerations. The theoretical model has been verified against TBM monitoring data obtained during the construction of the Hubertus Tunnel, a double-tube road tunnel located in The Hague, The Netherlands. Results show the amplitude and spatial distribution of the ground displacement around the shield periphery as they occurred in practice.     

地面堆载作用下黏弹性地层盾构施工诱发土体响应时域解

目前针对软土地层盾构施工诱发周围土体变形影响的研究一般是基于瞬时开挖工况,较少考虑黏弹性土体的流变特性,也较少考虑地表堆载给盾构隧道施工所带来的影响。从地基黏弹性角度出发,引入隧道洞周的椭圆化收敛变形模式,采用复变函数理论并运用Laplace变换技术,提出了地表堆载作用下盾构隧道开挖引起的周围土体位移和应力的时域解。依托相关工程监测数据与简化时域解对比,得到了较好的一致性。研究结果表明:所得出的时域解能较好地反映地表堆载作用下盾构隧道开挖对周围土体位移场的影响,以及地层变形随时间的发展趋势。在地表堆载影响下,随着时间推移,开挖引起的地层变形不断增加,沉降速率则呈现出逐渐衰弱直至为零规律,而堆载突变导致其地表沉降值尤其沉降速率变化显著。研究成果对黏性地层密集堆载群范围内的隧道施工控制具有一定理论指导意义。     

莞惠城际轨道隧道监测及隧道稳定性分析

监控量测是保证软土地区浅埋暗挖隧道施工安全的重要手段。结合莞惠城际快速轨道交通项目的实际工程,对隧道现场监测、监测数据处理及隧道稳定性做了一些分析,得出以下结论：1）利用多种监测手段,综合分析各种监测结果,可以为隧道信息化施工提供合理依据。2）隧道穿越构筑物下方时,采用全断面注浆措施及超前注浆小导管对地层进行补强注浆,同时拱部1200范围采用长管棚加强超前预支护,可以有效控制软土地区浅埋暗挖隧道上方构筑物的沉降。3）Ⅵ级围岩中的浅埋隧道变形收敛需要较长的时间,该段隧道变形量大概在3个月左右达到总变形量的80％,变形趋于稳定,也有部分测点的变形不能趋于稳定。     

新建海堤下盾构隧道施工技术措施及监控

网格式盾构法施工隧道工程由于其快速、经济常用于电厂建设中的进排水隧道工程中。但网格式盾构施工对土体扰动较大,对海堤的变形和稳定均造成较大的影响;同时软土地区的海堤在自身荷载作用下沉降尚未完成,尤其是下卧层沉降未稳定,导致盾构隧道产生一定的纵向不均匀变形;盾构隧道施工和海堤相互影响成为亟待解决的关键问题。以大唐宁德电厂穿越新建海堤的进排水盾构隧道工程为例,在有限元数值计算分析基础上,提出了切实可行的加固措施,指导设计和施工;同时,对隧道施工过程中原位测试数据作了详细的分析;最后,给出了盾构在穿越海堤阶段的推荐施工速度、施工中建议采用的注浆和预起拱等加固措施以及隧道的变形、孔压等方面的一些规律性结论,为实际工程中类似的穿堤盾构隧道设计与施工控制提供依据。     

浅埋软岩隧道开挖围岩变形非线性模拟分析

由于隧道施工过程和开挖顺序的不同都会引起各自不同的应力和应变的非线性历程,最终导致不同的力学效应,特别是软弱围岩隧道,其力学效应表现的更加显著.结合沿海地区软弱围岩浅埋暗挖矩形隧道施工,使用有限差分软件（FLAC）对分部开挖进行非线性数值模拟,研究矩形隧道软弱围岩在开挖过程中大变形的机理.分析结果表明,围岩和初期支护的应力应变是非线性不可逆过程,其开挖方案应采用软弱围岩非线形大变形力学设计方法,以确保开挖施工安全.     

盾构施工隧道衬砌内力及地表沉降计算

讨论盾构法施工时隧道衬砌内力及其附近地表沉降的有限元计算。包括土工结构建造过程的有限元模拟方法，模拟隧道衬砌的Ｍｉｎｄｌｉｎ曲梁单元，施工过程中洞室超挖量的数值处理方法等。最后通过一实际问题的计算表明本文所建议方法是有效的，并讨论了一些有关的问题。     

盾构埋深对软土土拱效应影响分析

软土盾构深埋隧道竖向荷载的选取直接关系到工程的经济性与安全性。在软土地层的盾构隧道设计是否需要考虑土拱效应,关系到盾构设计的荷载取值。从应力场变化和不均匀变形的角度,分析土压力拱的作用机理,得到管-土刚度埋深对"土拱效应"的影响。软土中盾构隧道埋深越大,拱效应发挥越充分,但土拱效应比例值与埋深并非线性关系。盾构在软土2倍直径埋深及以下深部地层中开挖,土拱效应开始发挥作用。当埋深达4D时,拱效应发挥至23%。埋深范围与软土拱效应比例的对应,对软土隧道竖向荷载的取值有一定指导意义,可为后期软土不同埋深的盾构设计提供依据。     

砂性土层大直径浅埋隧道掘进试验及离散元模拟

隧道断面的增大致使盾构施工的风险增大,尤其是高水压砂性土层,大直径浅埋隧道盾构对周边岩土体的扰动以及土层变形的影响是目前需要研究的新课题。本文以武汉地铁7号线大直径越江隧道段为工程背景,建立了大直径浅埋隧道盾构掘进室内缩尺试验模型,采用螺旋出土盾构设备(包含螺旋杆、螺旋出土器及套筒),以恒定的推进速率进行了隧道掘进,并且对地表沉降进行了监控。同时,本文建立了同尺寸的浅埋隧道盾构掘进离散元模型,对盾构掘进过程中地表沉降、开挖面前方土层中颗粒配位数以及黏结破裂区域进行了分析研究,并与室内试验结果进行了对比分析。结果表明:地表竖向位移与室内试验结果吻合度较高,盾构掘进地表各点处的沉降均随着掘进距离的增大而增大;盾构掘进影响区域主要分布在隧道顶部至地表、一定范围内的周边土体以及开挖面前方一定范围内的盾构区域;颗粒接触点处的黏结破裂区域主要分布在盾构区域和隧道顶部区域。     

遮拦叠交效应下地铁盾构掘进引起地层沉降分析

 地铁隧道施工诱发的土体沉降以及临近地下构筑物变形是我国城市轨道交通施工安全控制和风险评估中较为关心的一类施工问题。目前,针对该领域地层沉降的简化理论研究还仅仅针对自由位移场,没有考虑临近既有构筑物的遮拦效应影响。依托上海在建地铁施工工程实践,采用简化理论方法、三维有限元数值模拟方法以及现场监测方法,分析考虑运营隧道遮拦效应影响的土压平衡盾构施工引起的周围土体沉降规律,并与自由位移场条件下盾构施工引起的地层变形进行对比分析;在此基础上,给出地铁盾构复杂叠交穿越引起的临近地铁隧道的变形规律。研究表明,本文提出的简化理论方法和三维有限元数值模拟方法可以较好地模拟遮拦叠交效应下地铁盾构掘进引起的地层沉降变形;临近既有建(构)筑物施工,盾构施工引起的周围土体沉降较大程度地受到遮拦效应影响,与自由位移场条件下的计算结果对比存在较大差别。最后,结合盾构施工监测数据,提出复杂遮拦叠交效应下的盾构叠交施工变形控制技术措施。成果可为合理制定施工场地存在复杂建(构)筑物工况条件的地铁隧道开挖对周围环境保护措施提供一定的理论依据。     

大跨软岩公路隧道围岩稳定性分析

本文针对大跨度软岩隧道的围岩变形特点,以集呼高速公路旗下营隧道右线出口段YK197+040断面在CD法施工下围岩变形的现场监测数据为背景,整理了拱顶沉降的位移-时间曲线,探讨了拱顶沉降随开挖时间的变化情况。运用ABAQUS软件,结合实际隧道工艺建立了三维有限元模型,数值分析了隧道开挖后拱顶及周边位移的变化趋势,研究了围岩力学性能参数对隧道变形以及围岩稳定性的影响。在综合考虑监测数据与数值结果的基础上,为后续隧道安全施工提供了有益的理论建议。