鏡像法的雙線淺埋盾構隧道開挖引起的位移分析

復雜線型地鐵盾構隧道開挖引起的地表位移預測——將地鐵隧道施工引起的地表移動視為隨機過程，應用隨機介質理論對具有坡度的地鐵隧道地表位移公式進行了推導，并提出了曲線型地鐵隧道地表位移的修正公式。同時結合坐標變換理論，對復雜線型下的地表位移曲面進行...

用三維數值分析模型模擬了隧道盾構開挖引起的地表沉降的發(fā)展過程,分析了地表橫向和縱向沉降的動態(tài)變化規(guī)律,得出了模擬盾構開挖過程的數值模型,并基于peck公式對地表沉降模擬值和工程實測資料的沉降槽參數進行了對比分析．結果表明flac3d模型能有效地模擬盾構掘進過程中的地層開挖效應和沉降規(guī)律．

為了研究開挖面支護力、地層變形規(guī)律和開挖面失穩(wěn)發(fā)展過程,利用對稱性,采用半隧道模型,進行不同支護板后退速率下的4組試驗.結果表明,支護板后退速率影響支護力和地層變形數值,而不影響其發(fā)展規(guī)律.隨著支護板位移增大,支護力快速下降到最小值,接著上升到穩(wěn)定值.相應地,開挖面失穩(wěn)發(fā)展依次經歷局部剪切帶、閉合剪切帶、貫穿剪切帶3個階段.與理論模型的對比發(fā)現(xiàn),機動場模型處于閉合剪切帶階段,得到的支護力更接近于最小支護力;楔形體模型處于貫穿剪切帶階段,得到的支護力更接近于穩(wěn)定支護力.

盾構隧道施工過程中支護壓力不足會引起開挖面失穩(wěn)。針對淺埋盾構隧道,采用大比尺物理模型試驗對盾構開挖面穩(wěn)定進行研究。試驗通過控制支護板移動速度來模擬開挖面失穩(wěn)變形過程,并對支護壓力和地表變形進行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)了支護力和地表變形發(fā)展的3個階段。與此同時,采用數碼攝像技術對失穩(wěn)土體實時觀測,并利用顆粒圖像技術對圖像進行處理得到失穩(wěn)土體的位移增量場。對比發(fā)現(xiàn),位移增量場的變化規(guī)律與支護力和地表變形的3個階段相對應。

為了研究開挖面支護力、地層變形規(guī)律和開挖面失穩(wěn)發(fā)展過程,利用對稱性,采用半隧道模型,進行不同支護板后退速率下的4組試驗.結果表明,支護板后退速率影響支護力和地層變形數值,而不影響其發(fā)展規(guī)律.隨著支護板位移增大,支護力快速下降到最小值,接著上升到穩(wěn)定值.相應地,開挖面失穩(wěn)發(fā)展依次經歷局部剪切帶、閉合剪切帶、貫穿剪切帶3個階段.與理論模型的對比發(fā)現(xiàn),機動場模型處于閉合剪切帶階段,得到的支護力更接近于最小支護力;楔形體模型處于貫穿剪切帶階段,得到的支護力更接近于穩(wěn)定支護力.

經與離心試驗結果對比分析,驗證了應用數值模擬研究盾構隧道開挖對鄰近樁基影響是可靠的。通過采用mohr-coulomb彈塑性屈服準則,建立三維有限元數值模型,研究軟土地區(qū)盾構隧道開挖對鄰近樁基的影響規(guī)律。數值模擬結果表明,開挖導致群樁中前排樁變形及內力均大于后排樁,且同排樁水平位移、彎矩和軸力沿樁身分布幾乎重合;與同位置單樁相比,群樁中各樁水平位移稍大,而沉降則更小;前排樁最大彎矩與同位置單樁相差不大,而后排樁最大彎矩稍大于同位置單樁,前、后排樁最大軸力均大于同位置單樁。

超大直徑泥水盾構隧道開挖系統(tǒng)的設計——南京長江隧道的水文地質條件復雜，超大型盾構開挖直徑大，隧道不僅穿越長距離的粉細砂層，同時還穿越鵝卵石層。說明盾構開挖系統(tǒng)（尤其是刀盤）設計是盾構對工程適應性的充分體現(xiàn)，針對工程難點，從刀盤設計形式、刀具配...

南京長江隧道的水文地質條件復雜,超大型盾構開挖直徑大,隧道不僅穿越長距離的粉細砂層,同時還穿越鵝卵石層。說明盾構開挖系統(tǒng)(尤其是刀盤)設計是盾構對工程適應性的充分體現(xiàn),針對工程難點,從刀盤設計形式、刀具配置、開挖倉設計等幾個方面,闡述南京長江隧道盾構開挖系統(tǒng)的設計特點。

盾構隧道開挖對鄰近樁基影響數值分析——經與離心試驗結果對比分析，驗證了應用數值模擬研究盾構隧道開挖對鄰近樁基影響是可靠的。通過采用mohr—coulomb彈塑性屈服準則，建立三維有限元數值模型，研究軟土地區(qū)盾構隧道開挖對鄰近樁基的影響規(guī)律。數值模擬結果...

盾構隧道開挖對既有建筑物沉降分析

因隧道開挖導致地面過度沉降而誘發(fā)的事故時有發(fā)生,目前國內外對此類問題的計算理論尚有待進一步研究?；诔两挡蹖挾认禂涤嬎惴椒?提出了隧道開挖引起的分層土結構地面沉降量peck改進算法。以錢塘江隧道工程為例,對比分析了peck法、peck改進法和有限差分法等計算的地表沉降量。研究表明：改進的peck法和數值模擬結果吻合度較高,尤其當地層損失率為0.7%時,兩方法計算的沉降曲線接近,且最大沉降量均約24mm;改進的peck法計算的沉降槽最窄,其次為有限差分法,而peck法計算的沉降槽寬度最大。

為探索地鐵穿越地裂縫時隧道圍巖與襯砌結構的變形和應力變化規(guī)律,本文以實際工程為基礎,通過合理簡化土層,采用理想彈塑性模型,通過控制生死單元的方法對盾構隧道進行分步開挖數值模擬。獲得施工過程中圍巖與襯砌的位移與應力。結果表明,地裂縫是隧道開挖時最危險的部位,對隧道的破壞起決定性作用。在裂縫處圍巖洞室沉降出現(xiàn)了較大變化,易造成隧道的坍塌;在地裂縫處隧道兩側圍巖與管片襯砌兩側均形成了應力集中,易使隧道洞室側壁與管片襯砌發(fā)生剪切破壞。最后提出了保證地裂縫處圍巖穩(wěn)定性的處理方法,為同類工程提供參考。

盾構隧道穿越溶洞密布的復雜環(huán)境時,不可避免的引起巖溶開挖區(qū)應力場突變,嚴重時造成溶洞坍塌、隧道突水突泥等工程災害.采用有限元模擬方法,基于巖層破壞機理,分別針對溶洞數量不同及排列方式不同這兩種重要因素,從隧道開挖引起的位移場、應力場和塑性區(qū)域三個方面分析巖溶隧道開挖所引起的圍巖變化規(guī)律.結果表明:溶洞的存在使得隧道圍巖最大主應力顯著提高,圍巖豎向位移隨溶洞個數增加而增大,圍巖周圍土體的應力場、位移場、塑性區(qū)域均隨著洞-隧之間不同的排列方式而呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律.分析結果可為巖溶地區(qū)盾構隧道設計、施工以及運營提供理論及工程指導.

為探索地鐵穿越地裂縫時隧道圍巖與襯砌結構的變形和應力變化規(guī)律,本文以實際工程為基礎,通過合理簡化土層,采用理想彈塑性模型,通過控制生死單元的方法對盾構隧道進行分步開挖數值模擬。獲得施工過程中圍巖與襯砌的位移與應力。結果表明,地裂縫是隧道開挖時最危險的部位,對隧道的破壞起決定性作用。在裂縫處圍巖洞室沉降出現(xiàn)了較大變化,易造成隧道的坍塌;在地裂縫處隧道兩側圍巖與管片襯砌兩側均形成了應力集中,易使隧道洞室側壁與管片襯砌發(fā)生剪切破壞。最后提出了保證地裂縫處圍巖穩(wěn)定性的處理方法,為同類工程提供參考。

軟土地鐵隧道中盾構法施工導致地表土體產生沉降最主要的原因是盾構開挖過程中引起的地層損失,編制程序計算盾構推進后地表土體沉降的分布規(guī)律,預測軟土地層中盾構法開挖引起的地表沉降.希望能為進一步優(yōu)化設計和合理施工及周圍環(huán)境保護提供理論依據.

盾構隧道開挖對鄰近樁基影響研究——通過采用mohr—coulomb彈塑性屈服準則，建立三維有限元數值模型，系統(tǒng)研究盾構隧道開挖引起的鄰近單樁工作性狀的變化規(guī)律。數值模擬結果表明，當隧道在距樁軸線0.5倍隧道直徑的范圍內推進時，鄰近單樁水平位移、彎矩、軸力的...

通過采用mohr-coulomb彈塑性屈服準則,建立三維有限元數值模型,系統(tǒng)研究盾構隧道開挖引起的鄰近單樁工作性狀的變化規(guī)律。數值模擬結果表明,當隧道在距樁軸線0.5倍隧道直徑的范圍內推進時,鄰近單樁水平位移、彎矩、軸力的變化最為明顯;當樁端位于隧道拱底深度上方時,盾構隧道開挖對鄰近單樁變形影響較大,而當樁端超過隧道拱底深度時,鄰近單樁內力受開挖影響較大。

現(xiàn)有的盾構隧道開挖模擬,都是將掌子面上的土艙壓力設定為定值。事實上,隧道掌子面上的土艙壓力時刻在變。結合北京軌道交通l8盾構隧道開挖的工程實例,基于box-muller方法,將均勻分布隨機數變換為正態(tài)分布隨機數,并將其作為波動的土艙壓力施加在數值模型上,以分析波動的土艙壓力對盾構施工引起地表沉降的影響。

針對盾構隧道開挖對鄰近樁基礎的影響這一城市地下交通隧道建設中的難題,首先對盾構隧道開挖的三維數值模擬方法進行了探討,此基礎上分析了當隧道與鄰近單樁基礎之間相對位置不同時,隧道開挖對樁的影響及其規(guī)律,并與已有的現(xiàn)場監(jiān)測及模型實驗結果進行了對比,對其機理進行了探討.研究表明:樁的端承力和側摩阻力的變化趨勢和隧道位置密切相關;當隧道位于樁正下方時,樁端承力持續(xù)減小,側摩阻力增大,較小的地層損失就能導致樁端承力喪失;當隧道位于樁旁側一定水平凈距離(約半倍隧道直徑)外時,隧道開挖將導致樁端承力不斷增大,側摩阻力減小,甚至產生負摩阻力;當隧道位于樁側中部深度時,還將引起較大的樁身彎矩;隨著隧道與樁之間水平距離的增加,隧道開挖帶來的影響也迅速降低.

為了研究掘進過程中盾構隧道開挖面附近土體的穩(wěn)定性,假設土體為純粘性土,且為理想彈塑性材料,服從摩爾-庫侖屈服準則,參照矩形基礎承載力問題的三維hill機構,建立了盾構隧道開挖面土體處于主動、被動極限平衡狀態(tài)下的破壞模式。從塑性極限分析上限法的基本原理出發(fā),推導出三維盾構隧道開挖面極限支護壓力上限解的計算公式。結合某算例,討論了三維盾構隧道開挖面主動、被動極限支護壓力上限解與平面應變上限解的關系,以及開挖面極限支護力與土體粘聚力、h/d的相互關系。研究結果表明:三維盾構隧道開挖面主動極限支護力要比平面應變上限解小,而被動極限支護力要比平面應變上限解大;隨著粘聚力的增加,三維盾構隧道主動、被動極限支護力與平面應變上限解的差別也逐漸增大;盾構隧道開挖面主動、被動極限支護力的上限解均隨h/d的增大而增大,且h/d越大,盾構隧道開挖面主動、被動極限支護力隨土體粘聚力的變化速率也越快。

采用解析法研究穿越地表建筑物淺埋隧道開挖對地表沉降的影響,推導出了穿越地表建筑物淺埋隧道施工引起的地表沉降公式,依托廣州地鐵五號線右線區(qū)莊區(qū)間隧道穿越地表建筑物工程實例,驗證了此方法的可行性,可為類似穿越已有建筑物隧道工程提供一定指導。

淺埋偏壓隧道開挖方案的分析研究——采用crd法，對淺埋偏壓公路隧道在不同開挖順序下進行施工力學數值模擬，分析不同開挖順序時的圍巖位移、應力、初期支護的內力，并進行比較。數值結果表明：隧道開挖按照外側上部，內側上部，外側下部，內測下部的順序進行時...