盾构隧道下穿既有城市隧道施工力学分析

针对合肥地铁1号线盾构下穿南一环下穿隧道工程存在的安全风险,运用 FLAC3D实现了隧道盾构开挖的模拟,分析了盾构推进过程中下穿隧道结构以及在建隧道应力应变分布规律。研究表明：盾构机在监测断面前后20m范围内掘进对下穿结构竖向位移和拱顶沉降影响最大,处于盾构隧道上方及中心线上的监测点沉降变形较大;下穿隧道的底板南北侧出现拉应力,拉应力最大值达到1.088MPa。开挖结束,盾构隧洞周围土体最大隆起位移为6.22mm,最大沉降为4.96mm;最终两个隧洞周围土体位移分布规律基本一致。拱顶沉降随开挖的变化规律与监测点相似。根据模拟结果提出的施工防护措施有效,沉降实测值均在预警值以下,模拟结果与实测结果规律基本一致,模拟效果较好。     

新建盾构隧道下穿施工对既有矿山法隧道的影响

考虑时空效应的新建盾构隧道下穿既有矿山法隧道的特征计算,对相关工程风险控制研究有着重要意义.以郑州地铁1号线二期区间新建盾构隧道下穿既有出、入段线矿山法隧道为例,应用有限差分软件,对盾构施工所引起的土体沉降和既有矿山法隧道内力变化进行数值模拟分析.结果表明:新建盾构隧道施工完成后,隧道围岩产生非均匀分布的位移,既有出、入段线矿山法隧道上、下土体的最大沉降量为11.51 mm,既有矿山法隧道衬砌结构内力变化不大.     

盾构下穿施工对既有隧道变形影响模拟研究

随着城市地下空间的不断开发利用,地铁隧道线路网不断完善,新旧隧道交错而过的现象愈发增多。近距离盾构下穿施工可能会对既有隧道造成一系列不利影响。因此,为研究近距离隧道下穿施工对既有隧道的影响,以南宁某工程为例,通过数值模拟研究了新建隧道盾构下穿施工过程对既有隧道的变形规律影响。模拟结果表明：盾构下穿隧道施工引起既有隧道的变形以沉降变形为主,扭转变形为辅;随着新建隧道的不断推进,临近既有隧道6 m范围内沉降变化率最大,此时既有隧道最为危险,风险系数最大;新建隧道盾构施工穿越既有隧道后,由于时空效应既有隧道沉降会继续发育,直至达到最大沉降值13.0 mm;穿越过程中既有隧道扭转变形量先增大后减小,最后趋于稳定。     

新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降分析

相比直线线路盾构施工,新建曲线盾构下穿施工引起既有隧道沉降规律更为复杂,且相关研究较少。基于两阶段分析法研究新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降。第1阶段,结合镜像法、修正Loganathan法和Mindlin解,考虑曲线盾构转弯过程中的转弯超挖间隙和弯道内外侧不平衡施工参数的影响,计算新建曲线盾构施工引起土体竖向位移的3维解;第2阶段,将土体竖向位移视为位移荷载,施加在既有隧道上,基于Pasternak地基理论和Timoshenko梁理论,构建能够同时考虑土体剪切效应和既有隧道剪切效应的既有隧道沉降控制方程,运用有限差分法对方程降阶并求解。最后,与工程实例对比验证理论和控制方程的正确性,并对影响既有隧道沉降的关键参数进行分析。结果表明：新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降槽曲线具有非对称性,最大沉降位置位于弯道内侧1～2 m处,与未考虑曲线影响的计算结果相差较大。减小掘进路线的转弯半径R₀会增加既有隧道沉降,弯道内侧沉降增速大于弯道外侧,一般要求R₀不小于300 m;当R₀大于600 m时,可视作直线隧道下穿。增大刀盘直径D′会增加既有隧道沉降,沉降增加速度也随D′的增大而增大,但增大D′对沉降槽曲线的偏移程度影响较小。增大新建隧道与既有隧道竖向间距Z_c会减少既有隧道沉降。     

新建隧道下穿既有构筑物在偏压状态下的施工方法探析

分析3种不同工况下新隧道开挖对既有隧道的影响,得出3种不同工况对既有隧道围岩的位移与应力所产生的影响一致,都会使既有结构的特征点下沉且应力下降,当围岩应力与位移量比较小时,既有隧道处于一种稳定状态.根据分析结果决定一般地段的开挖方式为全断面法,且在交叉口位置前后不同洞泾范围内实施台阶法开挖,最后结合影响范围明确具体监控方案,以此指导设计以及施工.     

基于FFTA的地铁盾构隧道下穿既有轨道风险评估

依托福州地铁1号线盾构隧道下穿既有轨道工程实例,建立造成轨道变形的主要风险因素的故障树模型.通过运用故障树分析方法对轨道变形的风险进行定量分析,得出轨道变形事故的发生概率及故障树底事件的重要度.并在评估底事件发生概率的模糊性上采用专家判断法结合模糊集理论的方法.该方法为地铁盾构隧道下穿既有轨道的风险控制提供参考.     

盾构下穿施工对既有城市道路沉降影响研究

以合肥市地铁建设四号线天水路站-翠柏路站盾构区间为工程背景,研究盾构下穿对既有城市道路造成的影响。运用MidasGTSNX建立数值分析模型,研究隧道埋深和开挖距离对道路沉降的影响。结果显示：先开挖左线时,沉降在开挖第五到第十环过程中发生突变;埋深在2D以内时,随着开挖的进行,沉降曲线从“单谷”转为“双谷”,但沉降峰值始终保持在左线隧道中心线附近;埋深超过2D,双线隧道的相互作用可以忽略,全线贯通时的沉降峰值出现在双线隧道中心线上方;埋深始终与影响范围成正比,与影响程度成反比。合理安排这两种因素能够有效控制道路沉降,保证施工安全。     

盾构隧道下穿既有电力隧道影响分析和控制措施

以重庆市轨道交通15号线二期工程为依托,分析盾构隧道近距离下穿既有电力隧道产生的影响,并提出相应的加固措施。运用有限元软件Midas GTS Nx建立盾构隧道与既有电力隧道三维模型,分析对电力隧道周围土体预注浆加固前后两种工况下盾构施工对电力隧道产生的影响,并将有限元模拟结果与理论计算结果进行对比验证。结果表明：在盾构隧道下穿施工前,对既有电力隧道周围土体采取预注浆加固措施,能够有效降低盾构施工对既有电力隧道产生的影响;隧道贯通后,加固工况土体沉降最大值比未加固工况降低51.9%,降幅明显;两种工况下盾构施工引起的电力隧道侧移累计值降低75.1%;土体沉降理论解和有限元模拟解基本吻合,证明了有限元模拟的合理性以及预注浆加固措施的有效性和可靠性。     

考虑隧道剪切效应的隧道下穿对既有盾构隧道的纵向影响

将既有隧道简化为能考虑隧道剪切效应的Timoshenko梁,提出在隧道开挖作用下既有隧道纵向响应的解析解答.通过两阶段分析法,分析隧道开挖过程中既有隧道的变形及内力响应.基于修正的Loganathan和Polous地层位移理论,预测新旧隧道成任意夹角情况下隧道开挖引起的自由土体沉降分布;把隧道开挖引起的自由土体沉降施加于既有隧道之上,并基于Timoshenko梁理论,建立考虑隧道剪切效应的既有隧道纵向变形微分平衡方程;通过有限差分法求得在自由土体沉降作用下既有隧道纵向变形及内力数值解答.收集2个已发表工程实测数据,并与所提方法和Euler-Bernoulli法得到的计算结果进行对比.通过对比分析发现,实测结果与两者计算结果有良好的一致性;相对于所提方法,基于Euler-Bernoulli梁的计算结果明显高估了隧道的弯矩、剪力及接头张开量;所提方法能有效模拟既有隧道剪切效应,因而可进一步得到隧道开挖作用下的既有隧道错台量.研究成果可为合理预测隧道开挖对既有隧道影响提供一定的理论支持.     

隧道施工对上方既有输气管道结构安全的影响分析

采用ABAQUS软件建立拟建隧道和上方既有输气管道的三维有限元模型,利用"生死"单元对拟建隧道分步开挖和支护进行模拟.分析开挖过程中土体的沉降和塑性应变、混凝土支护结构的应力,重点研究既有输气管道的沉降量及应力分布.数值计算表明:开挖结束后混凝土支护的最大拉应力、管道的最大沉降值以及管道最大应力均未超过许用值,拟建隧道开挖后上方输气管道是安全的.     

盾构管片结构的力学行为分析

基于弹性理论建立了管片结构环向刚度模型以及管片环向内力模型,并对管片接头部位的各相关参数进行了分析。研究结果表明,管片结构内力模型的理论计算结果与有限元计算结果相吻合,具有较高的精度。刚度计算模型能准确地揭示出管片结构环向变刚度的分布规律。环向最大正弯矩会随着管片接头处刚度的降低而增加。环向弯矩的分布状态也会随着接头数量和锲块位置的改变而改变。     

新建排水工程基坑施工对既有地铁隧道的影响分析

地铁保护区范围内工程施工不可避免地涉及对既有城市轨道交通设施的影响与保护问题.以徐州市津浦东路排水工程基坑上跨地铁1号线盾构区间为背景,采用精细化的数值模拟方法,针对不同基坑开挖卸荷条件下既有盾构隧道的影响进行研究.研究结果表明:一次开挖卸荷20 m,引起隧道结构变位位移大于5 mm,不满足地铁安全保护变形控制值要求;优化后的分段开挖方案,盾构区间的各项变形指标均在安全控制要求范围内;基坑开挖卸荷对隧道结构的受力状态影响较小,经检算,隧道结构的受力状态基本未改变,隧道主要呈压弯受力.     

基于NNBR模型的隧道盾构施工地表沉降实测与计算分析

为了提高隧道盾构施工过程中沉降计算精度,提出基于NNBR模型的隧道盾构施工地表沉降实测与计算方法.以望京隧道盾构段穿越机场三元桥～T3区间为研究地区,对研究对象的工程大体情况进行了分析,并对其工程资料进行了调研,得到相关实际数据并做出了相应的分析.基于实测数据,结合最近邻抽样回归模型模型(NNBR),依据相似原因生成相...     

机器学习方法在盾构隧道工程中的应用研究现状与展望

随着盾构隧道工程信息化水平的提升,隧道掘进设备作业过程监测技术日益完善,记录的工程数据蕴含了掘进设备内部信息及其与外部地层的相互作用关系。机器学习因其数据分析能力强,无需先验的理论公式和专家知识,相较于传统的建模统计分析方法具有更大的应用空间。通过机器学习方法对收集的信息与数据进行深度挖掘并分析其内在联系,有助于提升盾构隧道工程建设的效率和安全保障水平。简述机器学习方法的基本原理,总结和分析机器学习方法在盾构工程中的应用研究状况,综述基于机器学习的盾构设备状态分析、盾构设备性能预测、围岩参数反演、地表变形预测和隧道病害诊断等5个方面的进展,并分析当前研究的不足。最后,分析盾构隧道工程向智能化方向发展需重点攻克的难题。     

基于模糊-证据理论的盾构隧道施工风险综合评价

为解决盾构隧道风险评价不确定性推理与风险决策的问题,提出了基于模糊-证据理论的盾构隧道施工风险综合评价方法.首先,通过风险识别构造盾构隧道施工风险评价指标体系;然后,基于模糊-证据理论建立盾构隧道施工风险综合评价模型,采用梯形模糊数确定指标权重,在考虑风险损失及风险概率基础上,将专家的指标评语转化为Mass函数,并逐步合成指标Mass函数;最后,提出了用区间数贴近度法进行风险决策.该方法成功运用于狮子洋盾构隧道的进出洞施工风险评价,验证了其有效性和实用性.     

钻孔灌注桩施工过程对邻近隧洞影响数值分析

针对单排钻孔灌注桩施工过程对邻近隧洞的影响问题,运用FLAC3D建立三维简化模型,分析隧洞与桩间距S、桩长L对既有隧洞变形的影响规律。研究结果表明:隧洞竖向位移与S大致呈分段线性变化规律;为保证桩基施工过程中的隧洞结构稳定,S不宜小于6 m;桩长改变了桩底与隧洞在水平位置的关系,对既有隧洞的位移影响表现为有峰顶的双段线,桩底高程宜避免位于隧洞拱顶和拱底之间。     

盾构隧道施工对某高架桥桩基影响分析

针对盾构隧道下穿城市高架对高架桥影响问题,运用 FLAC3D数值分析软件模拟盾构动态施工过程对高架桥桩基的影响。数值模拟结果显示盾构施工对高架桥桩基的影响主要表现在桩体的竖向和水平位移上,对桩体水平位移的影响要大于竖向位移;对桩体水平位移影响在桩顶较大,随着桩体深度增加桩体水平位移逐渐变小。     

南通地铁盾构下穿既有建筑诱发基础沉降分析

针对盾构机下穿既有建筑问题,以南通地铁1号线环城东路站至中级人民法院站盾构区间下穿森大蒂花苑老旧居民区为研究对象,基于现场沉降监测,进行盾构施工对既有邻近建筑基础沉降的影响分析,针对盾构隧道下穿该老旧居民区进行数值模拟,综合考虑上部建筑荷载及盾构施工对围岩的扰动,对建筑物基础沉降进行分析。结果表明：盾构机在高富水砂土、粉土中掘进时,由于对地层的扰动和孔隙水消散等原因,易使机头扭转,造成掘进不稳定,最终引起地表沉降;而通过设置合理的土压力值,保持掘进面平衡,尽量使盾构机平稳通过,同时做好注浆、衬砌与地层间缝隙填充等工作,能够有效减小盾构引起的地表沉降。