甘肃引洮供水工程饱和黄土隧洞施工方法选择的工程地质研究

甘肃引洮供水一期工程总干渠13#、14#、15#隧洞围岩为al-lQ2饱和黄土,地下水位高于洞顶4³7m,饱和度一般在98%¹00%,水稳性很差。因此,该段隧洞施工方法的选择十分重要,从工程地质角度研究其工程特性,采用D rucker-Prager弹塑性模型、关联流动法则,模拟了传统钻爆法开挖时隧洞稳定性,计算表明,若采用钻爆法,由于围岩的岩性软弱,隧洞开挖后,在隧洞周围较大范围内存在应力降低区,隧洞位移十分迅速而且位移量非常大,洞顶下降发生塌方并引起地面沉降。从盾构法施工对地质条件的适应性分析,其施工风险相对较小,施工过程中可利用护盾很快封闭围岩,因此该段隧洞宜采用盾构法施工。     

盾构叠交隧道地层移动分析

用盾构法在软土中建造叠交隧道有一个重要现象：当一条隧道在另一条相邻隧道上方掘进时，在没有欠挖或过量压浆等施工因素的影响下地面仍然会隆起。中对此作了探讨，依据弹性理论提出一个地面隆起变形公式，将该公式与地面沉降的派克(Peck)公式进行叠加，建立了盾构叠交隧道地层移动的数学模型，分析了黄浦江行人观光隧道掘进跨越上海地铁2号线时的地层移动，计算结果与现场测试相符合。     

滨海软土地层机械法联络通道施工影响监测分析

机械法联络通道T接施工技术是一种施工软土地区地铁联络通道的新型工法, 具有全程机械化、施工周期短、可直接切削主隧道和洞口等优点. 以宁波地铁3号线某联络通道工程为研究对象, 通过监测分析研究新工法对周围地层、主隧道结构等的施工影响. 结果表明: 受交叉施工影响, 联络通道纵向靠近主隧道的地表沉降较大, 靠近联络通道中央影响较小; 横向中心位置地表沉降较大, 两侧影响较小; 主隧道结构沉降及隧道断面收敛变形较小; 顶推过程对周围地层影响明显, 但水平地面受影响较小, 表明地层总体沉降量小, 基本可控. 此外, 采用peck曲线和高斯曲线分别描述纵横向地面沉降的变化特征, 采用回归分析确定了沉降曲线参数, 与实际监测结果相比, 两者拟合良好.     

盾构掘进引起地表沉降的多因素敏感性分析

为了研究各因素在盾构法施工中对地表沉降的影响程度,基于敏感性分析原理,针对一地铁盾构实例,选取土体弹性模量、土仓压力、地下水等3个影响地表沉降的因素,通过变化某一基准参数,让其余影响因素固定,分析研究了盾构施工引起地表沉降对各因素的敏感性。结果如下:弹性模量提高10%时,地表累积最大沉降量可减小15%～20%;在地下水存在的情况下,地表沉降显著增大;而对于砂性土而言,土仓压力越高地表沉降值略有增加。研究结果表明:地表沉降对穿越地层的弹性模量和地下水比较敏感,而对土仓压力敏感性较小。     

泥水平衡盾构机掘进并行数值模拟方法研究

以某大型越江隧道工程为背景,建立该工程场地土层的大规模三维非线性数值模型。同时基于共享内存式并行计算平台(SMP),利用刚度迁移法,完成了泥水平衡盾构机逐步掘进百米长距离,并穿越大堤这一复杂力学过程的大规模数值模拟。为模拟泥水平衡盾构机掘进各施工阶段,不同施工因素之间的复杂力学作用关系,提出了对各施工因素模拟的简化方法。具体包括:开挖面泥水压力对前方土体的作用、盾构机机头的超挖、盾构机机身对土体的作用、盾尾注浆材料的时空变化特性、盾构机后方百米长拖车对已铺成隧道的作用等施工因素。通过对计算结果与工程试验段实测数据对比验证的基础上,预测了地表沉降在盾构机掘进过程中的变化规律。通过对SMP并行计算平台下盾构法施工数值模型之并行计算效率的对比研究,给出了各并行算法的加速比、计算效率以及接触模型对并行计算效率的影响关系。     

盾构法隧道模型试验中的相似关系

盾构法是在软土中建造隧道常用的施工法．讨论其模型试验和实物之间的转换问题．根据Goodier理论建立相似关系,考虑了土体的黏弹塑性性质和大变形问题,包括推进压、推进速度、出土量、土体损失率、以及注浆量等施工参数对地层移动的影响．给出的公式可用于盾构法隧道的实验设计和数据分析．     

盾构法联络通道T接部位受力特性测试研究

利用混凝土应变计与土压计联合测试装置实测了不同施工阶段接收端主隧道与联络通道的管片弯矩、轴力及土压力. 结果表明, 不同施工工况下的T接部位内力变化存在显著差异, 主隧道弯矩受施工过程的影响较环向轴力更为明显, 而联络通道的内力变化规律则相反; 台车就位和千斤顶顶撑作用对主隧道的内力影响较大, 而管片切削过程的影响较小.     

联络通道机械法修建的衬砌管片排版设计与姿态预测研究

机械法联络通道是轨道交通建设中一种主流的施工工法, 在机械法盾构施工中需要提高联络通道的隧道成型质量. 针对机械法联络通道管片点位布置、施工距离以及管片尺寸等特点, 对联络通道衬砌管片排版设计与姿态预测进行了研究. 通过几何关系计算与迭代求出管片预排版设计后的姿态预测, 可解决联络通道施工掘进中管片点位选取与姿态偏差难预测的施工问题. 最后以福州5号线机械法联络通道为例, 对排版后实际姿态偏差与模拟预测姿态偏差值进行了对比, 验证了所采取的计算方法的可靠性, 该方法对联络通道掘进的生产施工与姿态偏差预测具有重要的指导意义.     

工程计算可视化方法的数学模型与应用分析

运用随机介质理论推导的纵向地表沉降理论公式计算盾构法施工引起的纵向地表沉降时。并不能预测盾构作业面前方负沉降，结合有关数据资料改进纵向地表沉降预测方法并通过可视化方法检验了这种预测公式的合理性．