均匀软质地层条件下土压平衡盾构施工的合理顶进推力分析

应用数学和力学方法,从土压平衡盾构的掘削工作机理入手,研究顶进推力的计算方法及其影响因素。开展土压平衡盾构的掘削模型试验,研究在不同埋深、不同刀盘开口率以及不同土性时的千斤顶顶进推力的变化规律,并对前述理论研究成果加以验证。结合地铁隧道工程实例,应用推导的推力计算公式预测盾构推进过程中的顶进推力,取得了较为满意的结果。     

软土地层中压入式沉井下沉的土塞效应及其影响

针对软土地层中压入式沉井的下沉稳定性控制问题,基于土塞形成机理推导出土塞高度的计算表达式,采用耦合欧拉-拉格朗日法（CEL）模拟沉井的动态压入过程,分析下沉中的土塞演化过程及土体应力、应变场,探讨土塞效应对沉井侧摩阻力和刃脚阻力的影响. 结果表明：在软土地层中,土塞高度的计算表达式能够较准确地得到下沉时的井内土塞高度;沉井压入下沉时土塞效应逐渐增大,在下沉深度约为25 m时变化趋势放缓,土塞率(PLR)约为0.56,土塞增量填充率(IFR)约为0.41,土塞为不完全闭塞;土塞效应引起的井内土体水平和竖向应力激增及土体等效塑性应变主要集中于有效土塞高度范围内;土塞效应会使沉井侧摩阻力尤其是内壁侧摩阻力显著增大;土塞效应会使沉井刃脚阻力增大,尤其在软弱地层中最明显.     

公路隧道火灾逃生距离及逃生风险分析

公路隧道火灾工况下的人员疏散逃生涉及多方面复杂因素,而影响到逃生设计方案的可靠性。基于国内外相关隧道疏散模拟试验的统计分析结果,依据风险管理规范相关规定,采用Monte Carlo随机数值试验方法对疏散逃生设计进行模拟分析,并对火灾工况下人员逃生风险等级与逃生距离的关系进行分析。通过分析得出,火灾工况下人员逃生的风险可接受的逃生距离区间为(0,380]m,风险勉强可接受的逃生距离区间为(380,445]m,这一结果虽与国内外公路隧道规范中逃生通道间距的取值范围基本一致,但由于其与特定人员荷载、逃生方式等密切相关,因此,在公路隧道逃生通道间距的设计上应充分考虑这些因素的影响,而不是简单地采用某一固定不变的上限或下限值。     

盾构施工中不利工况下隧道结构的力学行为

钱江隧道是目前世界上最大直径的软土盾构隧道工程之一。采用有限元分析方法,对盾构掘进与管片拼装阶段中常见的K块挤入、壁后注浆缺陷、环面不平整、盾构纠偏或曲线推进等不利工况,分析隧道结构的受力和变形特征。结果表明:K块挤入对邻接块的受力状态的影响最为明显,K块宜位于衬砌环腰线以上区域。环面不平整、壁后注浆缺陷和盾构纠偏(或曲线推进)将显著影响盾构推进阶段的衬砌的受力和变形。当环面不平整超过1 mm时,壁后注浆缺陷超过1 m²,或盾构纠偏顶部推力最大时,极易造成管片结构局部开裂、破损。在今后的设计和施工控制中应予以充分考虑。     

地铁隧道纵向变形影响因素的探讨

地铁的建设促进了城市经济的发展和地下空间的利用,但沿线地区的城市建设引起了地铁隧道的纵向不均匀变形,给地铁的安全带来了威胁,本文结合上海地铁和城市建设的发展,简述了影响地铁隧道纵向变形的因素,以期为地铁隧道的设计者和相关管理人员参考.     

地铁隧道钢纤维混凝土管片力学性能研究

为研究施工荷载作用下,管片局部抗压及环缝等薄弱部位的受力性能,对钢纤维混凝土管片的力学性能进行了三维数值模拟及现场试验,研究内容包括:(1)千斤顶作用下管片的局部抗压性能;(2)盾构直线推进及纠偏工况时管片的力学性能。研究结果表明,在最大施工荷载(900kN)作用下,管片局部抗压性能及手孔等应力集中部位均满足设计要求。同时,管片在施工荷载作用下没有裂缝产生,说明钢纤维混凝土管片抗裂性能较强。这也表明钢纤维的加入,大大提高了混凝土管片的力学性能,钢纤维混凝土管片用于地铁隧道工程是可行的。     

大跨度小净距群洞隧道施工方案优化研究

上海国际航运中心洋山深水港区小洋山隧道工程为国内第一座小净距大跨度群洞隧道,对其进行施工方案优化分析有重大理论与实际意义.作者选择了三种不同施工顺序工况进行有限元数值模拟分析,对比各工况屈服度云图、最危险阶段受影响最大的隧道衬砌上的弯矩和竖直位移的增量值,以此为准则,得出最合理的施工顺序,并在这基础上计算了隧道不同间距对群洞隧道的影响.从施工顺序和合理间距两方面进行数值分析,从而使得实际隧道施工方案得到优化.     

软土地层咬合桩成桩施工引起的邻近建筑沉降分析

以某轨道交通深基坑工程中钻孔咬合桩挡土结构为背景工程,针对软土地区咬合桩成桩施工引起邻近建筑沉降这一工程问题,对咬合桩的施工工艺流程及其对地层的扰动机理进行了分析,并结合成桩过程中的工程实测资料对成桩施工引起的临近建筑沉降规律进行了分析,提出了减少咬合桩施工引起的沉降、保护周围房屋建筑的措施。     

软土隧道纵向剪切传递效应的三维数值模拟分析

采用三维空间模型对软弱地层中隧道衬砌结构进行数值模拟分析计算，针对隧道施工及使用阶段可能遇到的荷载及变形作用两类典型受荷状态，对比分析了这两种作用、不同作用方式下，隧道纵向剪切传递规律及其对纵横向内力的影响。找到了隧道纵向小均匀变形引起的纵向剪切传递的机理以及变形不同区段的隧道横向变形受力特征，证实了纵向剪切传递是导致隧道横向内力变化的关键因素，得到了纵向剪切传递对隧道横向结构及接头变形的抑制作用以及与隧道横断而最大附加内力的线性相关性、与隧道原始内力正负叠加效应等重要结沦，对隧道横向设计中考虑纵向变形的影响具有重要参考价值。     

软土地层土压平衡盾构法施工的模型试验研究

我国沿海地区以及许多内陆城市的地下广泛分布着很深的软黏土沉积层,目前该区域的许多城市都已兴建或正在筹建地铁。为确保在这种软弱地层中能采取与之相适应的盾构工法、减少对周围环境的影响以及降低工程造价,以上海地铁M8线某区间隧道工程为研究背景,采用室内模型试验的方法,进行了土压平衡盾构针对软土地层的适应性试验研究。为此,首先根据相似理论和模型试验方法建立了土体–盾构机器之间的相似系统;随后,针对上海地区特定的软土地层,进行了人工模型土壤的配制和模型试验方法的设计,并利用直径400 mm的模型盾构机模拟直径6340 mm的原型盾构机;最后,进行盾构不同工作参数组合的掘削试验,并记录下试验过程中机器工作参数及土体内应力和变形变化的有关试验结果,通过对试验数据的整理与分析,得出了软土地层中土压平衡盾构法施工的一些有用的规律。