水平冻土帷幕中隧道对接开挖数值模拟研究

针对上海市轨道交通4号线隧道修复工程实例,在土体二次冻结的试验数据基础上,建立了水平冻土帷幕保护下隧道开挖施工的三维数值模型,模拟了不同工况下修复好隧道与完好隧道对接隧道开挖施工过程,对水平冻土帷幕保护下隧道开挖施工进行了数值分析,其结果有助于了解隧道开挖施工过程中冻土帷幕的变形与应力分布规律。     

盾构尾刷冻结法更换的温度场数值分析

 对上海长江隧道长距离盾构掘进中盾尾刷更换预案的冻结法施工温度场进行三维有限元数值分析,对此特殊冻结法的可行性和可靠性进行论证。根据冻结法盾尾刷更换方案,依照实际工程的地质条件、盾构和管片结构以及密封油脂等相关介质的热物理性质,考虑盾尾刷更换的具体工艺,采用ANSYS软件对盾尾刷更换施工过程进行温度场数值计算,在此基础上对冻土帷幕的发展、厚度变化和封闭性进行分析。结果表明,开始冻结后在盾尾可以很快形成封闭的环形冻土帷幕并稳定发展,拆卸临时管片进行盾尾刷更换过程中,冻土帷幕略有弱化但很快转入继续增长并进入稳定的安全状态,论证设计的冻结法盾尾刷更换方法的可行性和可靠性。     

盾构隧道联络通道冻土帷幕设计计算方法探讨

盾构隧道联络通道冻结法施工时冻土帷幕的流行计算方法是平面应变问题的荷载-结构模型,按框架结构用结构力学法计算.为考察该方法的准确性和适用性,将考虑土层作用的结合弹性地基梁的结构力学法与荷栽-结构、土层-结构模型的平面应变问题数值计算以及联络通道和集水井整体三维数值计算进行比较.结果表明,上述方法所得的应力分布规律基本一致,但数值差异较大.综合分析表明,传统结构力学法在一定程度上降低安全储备后比结合弹性地基梁的结构力学法更具适用性,但三维数值计算更为准确.     

琼州海峡隧道超大盾构关键技术初探

结合琼州海峡隧道超大埋深、超高水压、超大断面、特长距离及地质复杂多变的特点,通过对大埋深超大直径盾构的国内外发展现状的分析,提出了适用于琼州海峡隧道大埋深超大直径盾构所需要解决的关键技术.     

冻结加固盾构端头土体温度场数值分析

在人工冻结加固盾构到达端头土体施工过程中,土体温度是关系到冻土帷幕发展情况以及确定盾构机推进时机的重要参数。以南京地铁二号线集庆门车站北端头盾构进洞冻结加固工程为背景,利用大型有限元数值分析软件建立数学模型对冻结和自然解冻温度场进行计算,研究了多圈水平冻结条件下温度空间分布及温度随时间变化规律,并对左线开挖后垂直冻结管停冻和不停冻两种方案对温度场的影响进行对比,研究表明:采用多圈水平冻结并合理布置冻结圈径可以显著加快冻结壁的形成,从而缩短工期;自然解冻时存在两个解冻锋面,其中管片散热对解冻影响较大;自然解冻时温度上升速率先快后慢,而解冻锋面推进速度则越来越快;在左线开挖后可以停止左、右线洞门之间垂直冻结管的冷媒循环,同样能够保证右线冻结壁厚度达到设计要求。     

人工冻土解冻温度场数值分析

以某车站盾构到达人工水平冻结加固工程为背景,利用大型有限元软件建立自然解冻数值模型进行模拟分析,并将现场监测数据与数值模拟结果进行对比分析。研究表明:水平冻土帷幕在停止冻结后60 d可以完成自然解冻过程;冻土的自然解冻速率随解冻时间的延长而减慢;影响盾构达到人工水平冻土帷幕自然解冻的主要因素为隧道空气散热及未冻土的热传导。     

冻结管温度场解析解与数值模拟对比分析

人工冻结土层施工方法是保证地下工程施工安全性和稳定性的重要技术,结合冻结法施工中冻结管采用单排直线型布置方式下温度场的变化情况,通过理论计算方式推导了稳态导热条件下,考虑和不考虑土层冻结温度两种情况下的温度场解析解,再通过ANSYS数值模拟分析,将温度场模拟结果与解析解进行对比分析,从而得出理论计算方式在不同情况下运用的合理性和适用性。     

软土地层单排管冻土帷幕温度场分析

人工冻结法施工技术是软土地区隧道施工的一种经济可靠的方法,在上海地区得到了多次成功应用。不过,由于计算理论的不完善,也出现过诸如上海地铁四号线透水的重大工程事故。在冻结法施工过程中,冻土帷幕的温度场分析是非常重要的环节。作者对冻土的物理和力学性质作了相关的定性分析。通过相关的研究资料和实验数据总结了具有实用意义的单孔和单排孔温度场温度计算理论公式,并运用Ansys有限元软件,结合上海长江隧道工程冻结法施工的相关施工数据,建立了单排冻结孔数值计算模型。通过理论计算值、数值计算值和实际监测信息的比较,得出了单排孔冻结帷幕温度场发展变化的相关规律。     

盾构检修环境冻结法数值模拟

在盾构长距离推进时,盾构机容易发生刀头磨损、轴承止水带磨损、盾尾密封刷破坏等问题,在盾构检修环境时经常采用冻结法.利用数值模拟的方法对温度场进行了分析,研究了界面的温度分布规律,为冻结设计和施工提供参考.     

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。     

风洞内非中性边界层风场和温度场耦合模拟

现有城市中性大气边界层只考虑风场忽略了温度场,无法研究大气昼夜温度分布对城市环境的影响。然而,温度场是对于城市环境研究的一个重要的因素,尤其在城市规划、城市热岛、污染物扩散等方面。城市非中性大气边界层包含风场和温度场,并分为稳定和不稳定两类,其风洞实验需要同时控制风场和温度场的模拟装置。文章采用数值模拟的方法模拟三角形尖劈、粗糙元、温度分层装置对风洞试验段的风场和温度场的影响规律,提出城市非中性稳定大气边界层风场和温度场在风洞内耦合形成时的控制策略,建议在稳定城市边界层的风洞试验时,先满足边界层速度、湍流度的风场特性要求,然后考虑风洞内的热损失,分段提高温度分层装置的温度梯度,从而同时实现目标风场和温度场。     

塑料冻结管冻土温度形成规律

为了获得PVC、PPR塑料冻结管在盐水冻结的温度场分布情况,采用物理模拟实验和理论求解相结合的研究方法,研究了PVC管、PPR管和钢管的单管冻结问题,分析了3种不同材质冻结管的冻结情况,获得了冻土区温度分布规律,掌握了PVC、PPR管作为冻结管冻土的发展速率,在同种情况下PPR冻结管的速度最慢,PVC管冻结的冻土帷幕平均发展速度约为钢管冻结发展速度的0.8倍。为采用PVC管作为冻结管,确定盐水冻结时间和计算冻结壁厚度,解决盾构进出洞免拔管问题提供基本参数。     

琼州海峡兴建海底隧道可行性初探

本文论述了世界海底隧道建设史和现状，结合我国琼雷地区工程地质特征和琼州海峡两岸的经济形势，探讨在我国建设海底隧道的必要性和可能性。并就琼州海峡隧道的线路方案进行初步论证和比选。     

火灾时隧道内温度场的模拟研究

根据传热学理论 ,建立隧道火灾后温度场计算公式 ,对隧道火灾后温度场随时间和空间的变化规律进行了研究 ,并研究了其影响因素     

地面表层温度场及隧道排水沟埋置深度设计探讨

在寒冷地区的交通土建工程中,冬季地层的最大冻结深度是一项重要的设计参数。论文通过分析地面表层传热的条件及特点,以一维热传导方程为基础,给出了地表传热模型在定解条件下的解析解,通过编程计算、分析得到地表温度场的变化规律。针对公路隧道设计细则(JTG／T D70—2010)中中央排水沟埋置深度设计参数不明确,提出采用:中央排水沟上部岩土体的总导温系数、年平均气温、地表温度年振幅三个参数进行中央排水沟设计,并给出了查询表格。     

含盐地层冻土帷幕安全状态判断方法的工程应用

冻结法施工广泛运用隧道联络通道,而在含盐较高的土层中运用冻结法施工与普通土层则有所不同。本文依托上海长江隧道2#联络通道冻结工程,考虑到含盐土层的影响,对双排管冻结公式进行了修正,得出在高含盐地区的冻土帷幕温度场的形成规律,并计算出冻土帷幕厚度及平均温度等指标,进而指导并确保在这种复杂工程中冻结施工的安全。     

公路隧道火灾温度场的分布规律研究

隧道火灾随着通风风速和火灾规模不同 ,其温度场也发生了变化 ,本文对五种不同风速下的三种火灾规模进行了试验 ,研究了火区内和火区下游最高温度的变化规律、温度随时间的变化规律、温度沿隧道纵向分布规律、温度沿隧道横断面分布规律等 ,这对公路隧道防灾减灾设计有现实的指导意义。     

软土地区盾构法隧道施工三维数值模拟

本文采用三维有限元方法,考虑软土的固结作用和隧道开挖与周边建筑物变形的相互作用,对隧道施工的全过程进行数值模拟,分析盾构法隧道施工对周边建筑物的影响。数值计算结果表明:在考虑流固耦合的条件下,盾构法隧道开挖时3~4倍洞径范围内的土体变形可能会超过土体位移的规范规定值,施工中应加强该距离范围内的土体和周边建筑物的监测;盾构法仅对开挖掌子面处附近局部区域的孔隙水压力有影响,说明软土地区盾构法隧道施工对地下水的扰动很小;通过监测数据与计算值的对比分析可以得出,典型监测点的变形规律与监测规律相同,说明在工程条件相似的软土地区采用数值模拟对盾构法隧道施工进行预测和仿真分析是可行的,具有一定的工程参考价值。     

双层越江隧道联络通道冻结法温度场影响因素

上海复兴东路越江隧道为国内首条双层隧道,其联络通道采用水平冻结信息化施工.对施工全过程的监测结果表明,冻结管布置形式、管片散热是影响冻土帷幕形成的重要因素.通道段单排管布置、喇叭口双排管加强的布置方式使冻土帷幕形成三个性状不同的区域,隧道管片散热显著影响了喇叭口部位冻土帷幕的特征.通过冻土帷幕的厚度和平均温度描述了三个区域的性状,并通过定义隧道管片散热影响系数,分析了隧道管片散热对冻土帷幕厚度的影响程度以及影响范围.所得到的结论为将来施工类似工程提供有益借鉴.     

具有横通道的双洞公路隧道火灾数值模拟研究

隧道内发生火灾时空气流动状况非常复杂,是一种带有剧烈放热化学反应的流动现象,它包含着流动、传热、传质和化学反应以及它们之间的相互作用,实际燃烧过程是三维非稳态湍流过程.文章采用三维数值模拟方法,用连续方程、动量方程、能量方程及气体组分方程描述其气流流动状态,并采用湍流粘性系数模型中应用最广泛和最成功的受浮力影响的湍流模型方程.通过对某实际隧道的不同火灾工况进行模拟计算,以及速度场、温度场的分析,从中可以较全面地了解隧道火灾特性和烟气发展规律,从而提出控制火灾烟气的优化通风方案,为确定人员逃生方式及时间提供理论依据.