岩土复合地层双孔隧道开挖对地表沉降的影响

为研究岩土复合地层中双孔平行隧道开挖对地表沉降的影响，提出一种基于复变函数理论和随机介质理论相结合的计算方法，讨论不同隧道开挖半径、隧道间距以及土层主要影响角对地表沉降的影响。结果表明，相较于不分层理论，考虑岩土分层的计算结果与有限元结果更加吻合；随着隧道开挖半径的增大，地表沉降随之增大；随着隧道间距的增大，地表最大沉降值随之减小，沉降曲线形态发生变化；随着土层主要影响角的增大，地表最大沉降值随之增大，地表沉降槽宽度变小。     

基于随机介质理论的隧道开挖地表沉降规律研究

地铁多为近距离双线并行隧道,隧道开挖时相互影响造成了地表的不规则沉降与叠加,其预测与控制已成为一个亟待解决的难题。基于随机介质理论,将直角坐标系转化为局部极坐标系,得到了任意断面形状的单线、双线隧道开挖引起的地表沉降公式。以哈尔滨地铁3号线某区间大断面隧道与标准断面隧道开挖为例,基于随机介质理论极坐标表达式,得到了不同断面形状、尺寸的并行隧道开挖地表沉降量及其分布规律。通过预测曲线与实测及数值模拟曲线的对比,验证了用随机介质理论极坐标表达式预测并行隧道开挖引起地表沉降的科学性和可靠性。     

近距平行双线盾构隧道地表沉降曲线分析

由于盾构隧道的修建过程极易造成周边土体变形,因此,准确预测盾构施工引起的地表沉降是盾构工程亟待解决的难点问题之一.依托西安地铁某区间双线平行隧道工程,采用数值模拟与现场监测的方法,分析了双线平行盾构隧道开挖对地表沉降造成的影响.研究的结果表明:在隧道埋深一定时,随着两隧道间距的增大,沉降曲线的最大沉降值逐渐减小,沉降曲...     

双线浅埋隧道远近距离界定及地表沉降机理研究

利用Peck公式计算双线隧道开挖引起的地表沉降时,有多个参数会影响到计算结果的大小与沉降曲线的形状。从数学角度对隧道轴线埋深h和两隧道间距L的比率及沉降槽宽度参数K对地表沉降曲线的影响进行研究,得到以下结论在h/L比率逐渐增大的过程中,地表沉降曲线变化过程为较陡峭的W型—较平缓的W型—∪型—U型—V型;相同比率下的地表沉降曲线都呈现相同的型式,与隧道埋深无关;在K=0.600的情况下,沉降曲线由W型向U型转变,h/L的临界值为0.825,而后发现在不同K值下,存在h/L临界值使得不同埋深下的沉降曲线都呈现U型,得到了沉降槽宽度参数K与其对应h/L临界值的最优拟合方程。基于h/L临界值的分析结果,提出了双线隧道远近界线的判别公式,并与现有方法及规范进行对比,结果表明判别公式能较好地界定双线隧道远近距离。同时,对Peck公式预测隧道开挖引起地表沉降的机理进行了推测,并利用颗粒流软件对隧道开挖进行模拟,结果表明压力拱曲线符合高斯曲线。研究成果可为双线浅埋隧道设计、施工提供依据。     

盾构隧道下穿既有隧道施工影响的数值模拟

为了研究在盾构下穿对既有隧道结构以及地表产生的影响,以南大干线电力隧道下穿广州地 铁２号线工程为研究对象。基于ＡＢＡＱＵＳ有限元软件建立了隧道下穿地铁线路的三维模型,考虑在盾 构支护力以及注浆压力的影响下,探究了新建隧道施工对地表沉降以及既有地铁线路的位移、应力的影 响。结果表明:正交下穿施工过程中既有地铁线路位移主要以纵向沉降为主,对隧道管片轴向应力影响 较大;地表沉降槽并没有因既有结构的存在而发生变化,沉降曲线基本符合正态分布;随着支护应力以 及注浆的增大,既有线路的沉降量会减小,但是地表沉降量并不是单一递减。因此,在盾构施工过程中, 设置合理的掌子面支护力以及注浆压力是保证施工开挖以及既有线路安全的关键,要引起最够的重视。     

双线平行地铁隧道盾构同向推进纵向安全间距研究

为加快双线地铁隧道施工,采用2台盾构机同时开挖,盾构横向间距不变情况下,纵向间距过近会加剧对土体的扰动,影响地表建(构)筑物安全。以武汉地铁三号线为工程背景,选取双线平行隧道盾构同向推进为研究对象,采用现场监测和数值模拟计算方法,综合分析盾构开挖时隧道横向、纵向地表变形特征,揭示双线平行隧道盾构同向推进时的纵向相互影响规律。结果表明:数值计算结果与现场监测数据相吻合;盾构通过后地表形成沉陷槽,隧道拱顶上方地表变形最大,距离隧道轴线越远,地表变形越小;开挖过程中盾首上方隆起值达到最大,盾构穿过后沉降迅速增加,最终趋于稳定;双线地铁隧道盾构同向推进中,盾构的二次扰动加剧了地表最终变形量,盾构纵向间距对地表最终变形量没有影响,随着盾构纵向间距增加,地表总体沉降速率减缓,当盾构纵向距离大于50 m时较为安全可靠。研究成果旨在为今后的地铁隧道安全快速的施工提供依据。     

隧道施工参数对地表沉降的影响研究

隧道施工选取的敏感性参数对地表沉降的影响尤为重要,以哈尔滨地铁某区间隧道为依托,利 用大型通用岩土工程分析软件ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ建立隧道开挖的数值分析模型,对不同施工工况下的隧道开 挖过程进行模拟并对相应的地表沉降计算结果进行分析。分析结果表明:双线隧道施工时土体扰动范 围相对较大;隧道错距带来的土层变形的影响并不显著;随着隧道埋深的增大,双隧道开挖引起的土层 变形也随之增大。     

浅埋暗挖车站施工对周边建筑等环境变形的控制

为了研究城市复杂地质条件下的暗挖车站结构设计及施工对上部结构等周边环境的影响,以徐州地铁１号线车站为工程背景,通过数值模拟计算ＣＲＤ工法施工过程引起的隧道及地表沉降变形,同时基于隧道拱顶以及上部地表竖向位移监测数据,分析影响地表沉降因素,结果表明:当隧道开挖下穿已有上覆建筑结构时,上覆结构会明显抑制由隧道开挖引起的地表沉降量,约降低３０％ ～５０％;地表沉降达到稳定所需时间也有显著降低;在洞内采用ＣＲＤ工法分断面施工以减小对周边环境的变形影响,暗法隧道施工采取适当措施能有效控制地层沉降,对上部建筑结构和周边地层影响可以控制在允许范围内。     

双线盾构隧道开挖地表沉降规律研究

隧道开挖会对周围土体产生扰动,部分土体应力的释放将打破原有土体的应力平衡,在新的应力场平衡的过程中,常常伴随着土层变形。有时候土层变形过大,地表沉降引起塌方,严重影响着施工质量和作业人员安全。本文正是基于此,结合我国某市地铁二号线8标工程实例,采用数值模拟的方法对不同间距隧道开挖地表沉降规律进行研究,能够为类似工程施工提供一定程度的参考依据。     

新建隧洞下穿既有隧道离心模型试验研究

针对某市输水隧洞下穿既有地铁隧道沿线,采用离心模型试验技术研究了新建隧洞以不同间距下穿既有隧道,对既有隧道产生的影响以及上覆土层的沉降变形。通过分阶段排出固定体积的溶液模拟盾构掘进过程中的地层损失,辅以激光位移计以及应变片对既有隧道和地表变形进行监测。试验结果表明:隧道深埋时,新建隧洞与既有隧道净距为一倍隧道直径时,既有隧洞不均匀沉降愈显著;净距两倍以上隧洞直径时既有隧道不均匀沉降趋势渐弱;深埋隧洞开挖对地表沉降影响较小。离心模型试验成果为隧道模型试验以及类似隧洞开挖施工提供参考依据。     

基于LIB-SVM的盾构隧道地表沉降预测方法研究

在大数据开源的背景下,为了分析及预测隧道施工盾构掘进引起地表沉降,同时容纳较多影响地表沉降的因素,提高沉降预测的准确性,本文在总结归纳支持向量机的建模原理的基础上,将支持向量机(support vector machine,SVM)方法应用到地表沉降预测中。结合虹梅南路隧道西线工程,选取土体参数、盾构参数和隧道埋深等8个影响因素作为输入特征,地表最终沉降量作为输出目标值,通过交叉验证选取LIB-SVM的最优参数组合并建立预测模型,对盾构施工引起的地表沉降进行了预测,并与实测数据进行了对比。结果表明:预测结果与工程实际情况较吻合,误差基本在5%以内,证明了该方法在盾构施工引起地表沉降的实际预测中具有可行性,为隧道工程的研究提供了一条新途径。     

盾构穿越多条既有隧道施工环境扰动分析

新建盾构穿越多条既有隧道施工是近年不断出现的新型地下空间布置形式。穿越邻近既有隧道过程除了会使地表发生隆沉,还会对已有隧道产生扰动变形影响。建立了针对新建盾构垂直上、下穿现有隧道穿越施工形式的三维弹塑性有限元动力学模型,并进行了全过程仿真分析。并根据一些结果,提出了预测多线盾构隧道施工地表沉降的Peck修正公式。研究表明:当各隧道间的净距处于扰动影响范围内时,盾构掘进对地层产生二次扰动,将对既有隧道产生较大影响。盾构上穿现有隧道时,地面将发生较大变形,且均呈隆起趋势;而下穿现有隧道时,地面将发生较小的变形,现有隧道均呈下沉趋势。研究成果可为工程实际施工建设提供理论支持。     

盾构停推对土体扰动影响的分析

盾构掘进将对周围土体产生扰动,因此盾构施工将不可避免地导致地面沉降。相较于盾构正常推进时,盾构停推会引起更大的地面沉降,这与土体受到较大扰动有关。结合上海某公路隧道盾构施工实例,分别分析了地面沉降和超孔隙水压力在盾构停推前后的历时波动曲线。分析结果表明,盾构停推阶段周围土体超孔隙水压力的消散程度与土体扰动程度是相对应的;土体受到盾构施工扰动时,孔隙水压力反应灵敏,而地面沉降存在一定的滞后性。     

盾尾偏移围岩变形计算机仿真技术研究

盾构法隧道施工已在城市地铁建设中特别是在软土地层中被广泛采用,但常发生的问题就是周围岩层不均匀性等原因引起的盾构偏移即蛇形运动,从而导致周围地层的不均匀变形.特别是地表的不均匀沉降,直接影响到地面建筑和附近地下设施的正常使用.本文采用国际常用的离散单元法对盾构偏移引起的周围地层的变形与破坏,以及地表沉陷进行探讨.其节理单元用束模拟盾壳与地层的接触.     

浅埋隧道开挖引起的地面沉降研究

因隧道开挖导致地面过度沉降而诱发的事故时有发生,目前国内外对此类问题的计算理论尚有待进一步研究。基于沉降槽宽度系数计算方法,提出了隧道开挖引起的分层土结构地面沉降量Peck改进算法。以钱塘江隧道工程为例,对比分析了Peck法、Peck改进法和有限差分法等计算的地表沉降量。研究表明:改进的Peck法和数值模拟结果吻合度较高,尤其当地层损失率为0.7%时,两方法计算的沉降曲线接近,且最大沉降量均约24 mm;改进的Peck法计算的沉降槽最窄,其次为有限差分法,而Peck法计算的沉降槽宽度最大。     

地铁盾构区间下穿机场跑道的影响控制

为适应城市的发展需要和满足城市居民日益增长的出行需求,城市地铁甚至需要下穿机场飞行区。通过对某市区间盾构下穿机场跑道进行研究,建立MIDAS三维计算模型,分析并进行计算盾构施工后引起的地面沉降,从而确保区间盾构施工期机场跑道的安全运行。在中风化石灰岩等较好岩层中,且隧道埋深较深(大于等于18 m)时,区间盾构施工对地表沉降影响较小。     

土压平衡矩形顶管施工引起的地表沉降探究

顶管施工引起周围土体移动会对路面结构层造成破坏。采用大断面矩形土压平衡顶管顶进工法所引起的地表沉降一直是岩土工程领域技术工作者所关注的热点与难点之一。通过内蒙古科技大学地下过街通道工程,分析了路基变形的实测数据,Peck公式对矩形顶管地表变形预测的适用性,数值模拟不同覆土深度下的顶管施工对地表的变形影响。研究表明:顶进时轴线上的纵向测点变形总趋势是先隆起,后沉降,并趋于稳定状态;横断面上位于轴线10 m左右范围内为主要影响区域,在此范围内沉降槽体积约占总体积的90%;当地层损失率V_l取0.4%,沉降槽宽度参数K取0.4时,实测值与Peck公式法的预测结果曲线拟合较好;当覆土深度增加,地表沉降值逐渐减小,且沉降范围逐渐增大。研究成果为大断面土压平衡矩形顶管与类似工程的施工提供了理论参考及应用借鉴。     

上软下硬地层盾构斜穿建筑群“仓-注”联合控制技术下的地表变形规律研究

为研究盾构在上软下硬地层工况下盾构斜穿建筑群的安全稳定性,以深圳地铁14号线四坳区间为工程依托,建立盾构穿越建筑群实际工况的1∶1模型,研究在盾构下穿建筑物过程中在不同土仓压力和注浆加固联合作用下地表沉降的变形规律。通过研究不同土仓压力下的地表变形,对土仓压力进行变量分析,提出在此工况下最佳的土仓压力控制值;并基于施工建议土仓压力值对盾构下穿建筑物的不同加固深度进行研究,得出了保证建筑物稳定的7ｍ最小加固深度,确保建筑物稳定,为同类工程提供施工建议。     

上软下硬地层隧洞开挖面极限支护力及变形规律

确定隧洞开挖面极限支护力最值在隧洞开挖中极为重要。当盾构机通过上软下硬复杂地层时,若隧洞开挖面支护压力控制不当,极易引起隧洞开挖面失稳,对施工安全构成巨大威胁。针对上述状况,采用引入孔隙水压力修正后的计算模式对某盾构隧洞开挖面极限支护力进行了理论计算,并利用数值模拟方法对上述计算结果进行了验证。对复杂地质条件下盾构施工引起的开挖面变形及开挖面前方地表沉降、隆起规律进行了分析。相关成果可为复杂地质条件盾构隧洞开挖面极限支护力最值的确定及安全施工提供依据。     

公路隧道断层破碎带围岩变形规律数值模拟

为研究断层破碎带隧道施工围岩变形规律,采用数值模拟方法分别考查了台阶法、预留核心土法和三台阶法施工时围岩变形及地表沉降情况。结果表明:断层破碎带隧道施工围岩变形量随着荷载步增加趋于稳定,台阶法造成的拱顶沉降值较大,三台阶法和预留核心土法能较好的控制隧道拱顶沉降;隧道周边收敛值也随荷载步增加逐渐稳定,台阶法周边收敛值最大、三台阶法周边收敛值最小;地表沉降随荷载步增加逐渐达到稳定,台阶法施工造成的地表沉降最明显,三台阶法次之,预留核心土法地表沉降控制效果最好;预留核心土法隧道上方横向形成明显的沉降槽,随着荷载步增加沉降槽趋于明显,最终达到稳定。