节理岩体单轴瞬态卸荷动态响应机理

为了研究深部节理岩体开挖瞬态卸荷力学响应及变形损伤规律,通过理论分析、室内试验、数值分析等技术手段,深入研究了深部节理岩体开挖中的瞬态卸荷力学机理及动力响应,探讨了瞬态卸荷和节理的相互作用机制,建立了可描述现场原位试验的数值模型。结果表明:在单轴瞬态卸荷的第1阶段中,岩体内不会产生拉应力,而在第2阶段中,反射拉伸应力波将动能完全转化为弹性势能,导致岩体内产生拉应力;当有节理存在时,卸载波会在节理处产生透反射现象,导致节理张开量与节理刚度呈负相关;在节理岩体的单轴瞬态卸荷第2阶段中,反射拉伸应力波传递至节理时,会导致节理大幅度张开,诱发岩体的位移突变现象。研究结果对于深入了解单轴瞬态卸荷作用下岩体的力学响应机制具有重要意义,为开展深部岩体瞬态卸荷研究提供了重要的参考依据。

深井掘进技术在厚层高渗透性粉细砂层中适用性的数值模拟研究

科学合理高效开发深层地下空间是城市不断发展的必然趋势与重要难题。深井掘进技术(vertical shaft machine,VSM)是一种开挖超深竖井的新型工法,该技术施作的竖井结构形式简单、结构受力状态好、施工速度快、对周边环境扰动小、适用性广泛,可被广泛用于城市深层地下空间的点状开发。以中国首例使用VSM施工的南京市儿童医院沉井停车库项目为原型,建立在砂性土中开挖60 m竖井的数值模型,重点研究VSM竖井在厚层高渗透性的粉细砂层开挖过程的变形情况与开挖面的稳定性问题。数值模型结果表明:60 m竖井开挖过中地表变形量均控制在毫米数量级,且最大地表变形量不超过13 mm;在水位差1 m的水下施工过程中安全系数均较好控制在2.0以上。对于变形问题,分析不同开挖深度下的井底隆起变形和地表变形情况,表明在60 m开挖深度内,使用VSM开挖砂性土竖井在深度、安全性和对周边环境扰动上均具有明显优势。针对开挖面稳定性,计算分析与竖井内外水位差和竖井深度相关的开挖面安全系数,计算结果可用于指导实际施工,实现分段施工与精细化控制。

软土深基坑降水开挖变形分析

【目的】研究软土深基坑降水与开挖对支护结构及周边环境的影响。【方法】以深圳某地铁深基坑工程为例,运用ABAQUS有限元软件建立三维基坑模型,分析深基坑降水与开挖对支护结构、临近地表与建筑物沉降变形的影响,同时将监测数据与模拟结果进行对比分析。【结果】结果表明:地下连续墙水平变形呈抛物线形,基坑中部水平位移变形较大,底部位移变形小;临近地表沉降位移呈现先增大后减小的趋势,地表与建筑物沉降变形均在控制范围内;基坑开挖后中部支撑轴力最大,基坑开挖变形结果与实际监测值一致。【结论】通过分析基坑变形规律,为今后软土深基坑降水及开挖研究提供参考。

南昌地铁地下多管线近邻地铁人行通道的施工影响分区

针对地下地铁人行通道暗挖施工对近邻多管线扰动影响问题,依托南昌地铁3号线邓埠站1号出入口人行通道暗挖工程,采用数值计算与理论分析相结合的方法,系统研究了通道暗挖施工扰动作用下近邻多管线的力学特性,总结关键因素对管线力学行为的影响规律,提出了通道暗挖下近邻密集管线影响分区计算方法与控制措施。结果表明:结合Peck曲线分布规律确定出以控制值的60%与20%作为强影响分区、弱影响分区、无影响分区的阈值;采用多元非线性函数进行拟合得出的线竖向位移与多因素的关系函数,对影响分区划分效果较好;建立的地铁隧道暗挖对近邻密集管线强弱影响分区方法,可通过有效的措施将密集管线强影响区转变为弱影响区和无影响区,进而保障施工安全。

城市轨道交通基坑工程变形控制值研究

[目的]设置监测项目的变形控制值,对施工安全进行控制,以确保施工期间结构自身及周边环境稳定性,是城市轨道交通工程施工非常重要的工作内容。采用明挖法时,变形控制值因所处地质条件的不同而表现出较为明显的差异,需进一步明确不同地质条件下基坑的变形控制值。[方法]以北京地铁基坑工程为研究案例,分两个区域(西部、中东部)分别收集、整理了基坑工程的监测数据。选取基坑地面沉降、围护桩顶/墙顶处沉降、围护桩顶/墙顶处水平位移、围护桩体/墙体处水平位移作为监测项目,利用统计分析方法对这四类监测项目的控制值进行深入研究,并研究了变形值与基坑设计深度H的关系,针对两个区域基坑的四类监测项目分别提出了控制建议值。[结果及结论]这四类监测项目的控制建议值为:西部区域基坑建议分别取25~40 mm和0.10%H~0.20%H、15 mm、15 mm、25~40 mm和0.10%H~0.20%H;中东部区域基坑建议分别取30~50 mm和0.15%H~0.30%H、20 mm、20 mm、30~50 mm和0.15%H~0.30%H。

地铁基坑临近建(构)筑物咬合桩方案的优化

针对南方地铁临近建(构)筑物的软土基坑咬合桩方案,对比并定量、定性简析软土基坑未设与设咬合桩支撑格构柱的变形特征、机理及基坑周围软土滞后蠕变的时间间隔,并建议优化措施,设咬合桩支撑格构柱是防止建(构)筑物受损的关键,否则钢支撑水平轴力较难持续增大,以供岩土同行在今后的南方软土基坑设计和施工参考。

考虑温度效应的盾构刀盘黏附试验及堵塞防治

土压平衡盾构在黏性地层掘进时易产生刀盘结泥饼、堵塞等问题,不仅会导致排渣不畅降低掘进效率,并且频繁的开仓处理会增加工程风险,而掘进会产生大量热量影响土体黏附性。采用自主研发的刀盘旋转黏附试验系统,探究刀盘温度与含水率、黏土含量、黏土类型等因素联合作用下刀盘黏附效果,并分析了泡沫剂、抗黏剂在不同掺入比下堵塞防治效果。研究结果表明:温度升高会使得旋转扭矩与刀盘表面的土体黏附量降低,但会加速黏土硬化;土体含水率、黏土含量对于扭矩影响趋势相反,但对黏附量影响规律相同,随着土体含水率或黏土含量增加,黏附量先增加后降低,含水率在20%、黏土含量在30%时黏附性最强;膨润土比高岭土黏附性更强;土体含水率、黏土含量与黏土类型对于黏附量的影响可以使用稠度指数进行表征,随着稠度增加黏附量会出现先增加后降低的趋势,稠度指数在0.50~0.75时土体黏附性最强,低稠度指数土体对温度敏感性更强;单独添加泡沫剂会降低土体黏附量,但在注入比为70%时,仍存在大量土体黏附;使用泡沫剂+抗黏剂联合改良在注入比为50%时改良效果较好,继续增加注入比对土体改良效果影响较小。研究成果对于评估黏性地层土压平衡盾构掘进堵塞风险与黏性土渣土改良方案选择具有一定的指导意义。

潮汐对海底隧道工作面稳定性的影响研究

潮汐作用下水位变化触发海床地层应力的重分布,影响海底隧道施工中工作面围岩的稳定性。以青岛胶州湾第二海底隧道为工程背景,采用多相大变形数值计算方法—物质点法,分析了潮汐作用下水位变化对隧道开挖工作面围岩的破坏响应。通过数值模拟与现场监测数据的对比,验证了物质点法数值模拟方法的可行性。通过模拟196组不同围岩等级下的水位变化,探究海床沉降、围岩变形、塑性破坏区的分布和特征。结果表明:水位降低会增大施工期间隧道工作面的变形;水位变化与不良围岩参数的组合是隧道工作面失稳的关键,并得到了16组诱发工作面大变形失稳的参数组合。

盾构隧道监测管片破坏特征和地震响应机理

国内外地震对地下车站及隧道损害的实例较多,而关于地下隧道受地震损害的实测资料较少。从江苏省南京市江宁区牛首山地区于2020年发生的地震入手,浅析地震后某地铁盾构隧道监测管片连续破坏特征和地震响应机理;地震响应机理的研究方法以地震观测法为主,并参照实验法和理论分析法的研究成果;研究内容为地震后管片横断面的力学论证等;研究结论包括在压应力和剪应力合力作用下,右线盾构隧道管片拱腰外侧受横向压应力作用,内侧受横向拉应力作用;拱底和拱顶外侧受竖向拉应力作用,内侧受竖向压应力作用,并优化地下盾构隧道的抗震设计、施工措施。

初支拱盖法主动支护技术下的开挖工序优化研究

结合青岛中硬岩地质的突出特点,运用主动支护理念采用预应力锚杆快速对车站隧道拱部形成支护体系,在初支拱盖法传统开挖分部的基础上,充分利用围护自稳能力,进一步优化开挖分部,释放出新的作业空间,大幅提高了支护效率,缩短了初支封闭成环的时间。同时研究主动支护技术下分部建立承载体系与整体建立承载体系的受力状态,依托具体工程优化锚杆、钢筋网、喷射混凝土、钢架的施工顺序,为预应力锚杆的施工、预应力的施加、后期损失以及预应力的长期监测创造有利条件。

滨海软土超长深基坑开挖时空效应监测分析

滨海软土基坑开挖中的空间效应和时间效应对基坑稳定性具有重要影响。为了控制软土地区基坑变形,本文以穗莞深城际铁路前海站超长深基坑工程为例,通过分析开挖过程中的围护结构水平位移、周边地表沉降、支撑内力等数据,研究超长基坑在开挖过程中的时空效应。结果表明:(1)基坑开挖中空间效应明显,基坑中部围护结构水平位移比端部大18.3%;(2)围护结构位移差异会导致坑边土体出现差异沉降现象,距离坑边相同距离时基坑纵向最大沉降差异达到17.5%;(3)施工间期,同一工况下的支护结构位移及受力均会随着时间的增长而增大;(4)软土地层中前四道混凝土内支撑养护期间,围护结构最大水平位移分别增长了31.2%,30.9%,23.2%,14.4%;(5)工程中应合理考虑基坑开挖的时空效应。

受限空间下盾构隧道及顶管同步施工技术研究

城市地下市政基础设施建设时常会受到地面及地下的各种限制,这也是地下工程施工研究的重点方向。结合工程实例,针对城市空间受限、地下空间内管线复杂、地上空间涉及众多权属单位和既有建筑物的情况,本文对施工方案进行了优化研究,创新性地开创“盾构电力隧道+顶管法预制大直径混凝土管道后导洞双向同步施工”技术,创造性使用盾构顶管双向双重受力反力架,减少了盾构机停机时间,缩短了21天的施工工期;高效地利用城市地下空间,减少对周边环境的影响,使电缆路径选择和敷设更加便捷和经济,节省了至少100万元的施工成本。该技术在广州市南大干线500千伏电力隧道某项目中得到成功应用,取得了良好的社会和经济效益,可为类似工程实践提供参考,具有较好的推广与应用价值。

基坑施工对邻近曲线隧道的影响研究

以某邻近曲线地铁隧道的基坑工程为例,建立基于Midas GTS的三维有限元模型,结合现场监测,研究分析了基坑施工过程对邻近曲线地铁隧道的影响。结果表明:有限元模型计算得出的隧道最大水平和竖向位移分别为4.61 mm和6.39 mm,现场实测隧道最大水平和竖向位移分别为4.02 mm和4.75 mm,可满足轨道对于变形的要求。数值计算模型能够真实地反映工程实际,计算得出的隧道变形趋势与实测结果相近,可为今后类似的工程提供参考。

基于老年人满意度的太原市老旧小区户外空间适老化设施改造研究

随着老龄化的趋势逐渐加快,老年人生活居住环境的问题日益突出。老年人的主要居住地为城市中的老旧小区,因此老旧小区在适老化方面的改造就显得尤为重要。文章针对目前太原市老旧小区的改造情况,选取户外空间的适老化设施进行老年人满意度调查研究。根据适老化改造评价指标体系,确定31个评价指标,并通过实证考察和问卷调查,运用描述性分析法、因子分析法和数据归一化分析法,得出满意度结论和主要影响因素。最后从社区适老设施和运维管理两方面探索老年人的核心诉求,从而提出应对策略以供参考。

EPB盾构刀盘泥饼成因分析及评价模型构建

目前土压平衡(EPB)盾构机刀盘结泥饼的研究大都聚焦在单一因素上,缺少整体的、量化的评价标准,难以满足工程上对刀盘结泥饼的预测需求。针对以上问题,文中从地质条件、盾构选型、施工因素3个层面出发,系统总结了导致土压平衡盾构机刀盘泥饼形成的23个主要因素;将土压平衡盾构机在掘进过程中的刀盘结泥饼风险划分为4个等级:高风险、中风险、低风险和无风险。同时提出了结泥饼的风险因子量化标准,并结合层次分析法构建了土压平衡盾构的刀盘结泥饼风险评价模型;基于广州地铁14号线马创区间右线115-165环盾构隧道工程的掘进数据,计算出盾构机掘进过程中不同环的刀盘结泥饼风险程度,验证了刀盘结泥饼风险评价模型的预测性能。研究结果表明:结泥饼风险评价模型的23个影响因子中,以塑性指数、刀盘扭矩、液性指数、总推力的影响权重最大,启动扭矩的影响权重最小;结泥饼风险评价模型表现出了良好的预测性能,计算得到的结泥饼风险变化曲线与现场施工情况基本吻合;盾构掘进参数的变化能很好地反映掘进过程中泥饼的形成,其中总推力对泥饼产生最敏感,刀盘扭矩、土仓压力、推进速度和螺旋机转速的敏感度依次降低。研究成果可适用于类似工程中的土压平衡盾构机刀盘结泥饼的评价分析。

旅客地道下穿陇海铁路钢便梁架空体系转换关键技术研究

随着部分站房和站场的规模或标准已不满足铁路高质量发展的需求,对其扩能改造势在必行。对于现有的线路架空技术,采用人工挖孔桩施工的方式架空线路,劳动强度大、施工速度慢,且安全性较差,尤其在特定地质条件下可能产生诸多问题。以开封站改造工程旅客地道下穿陇海铁路的情况为案例,应对工期紧、汛期高温、施工区域水位高、施工场地狭小、易坍塌等不利条件,通过采用钢便梁进行二次架空体系转换的关键施工技术,总结出小架空拉槽提供股道下方工作面,改造钻孔桩钻机代替人工挖孔桩,以及采用桩板墙结构确保大架空支撑体系稳定性的施工方案,在充分保障铁路运行安全的前提下,探索、解决黄泛区地质区段下穿铁路营业线的施工难点和控制要点,可为类似项目提供参考。

开挖面局部应力对临近桥梁桩基扰动影响研究

为了研究盾构开挖面中心应力集中现象对侧穿的桥梁桩基的扰动,以广东省某大直径盾构隧道近距离侧穿既有桥梁桩基为工程背景,运用Midas有限元模拟分析施工过程中开挖面出现集中应力时对桥梁桩基竖向与水平位移影响,并通过线性回归方程预测开挖面允许出现的最大集中应力。结果表明:在泥水应力550 kPa,集中应力983 kPa情况下桩体最大水平位移达到6.87 mm,已超过预警值,需提前采取加固措施;线性回归分析得到在保证桩体水平位移符合规范条件下,开挖面允许最大集中应力为773 kPa。掘进压力主要使桩体产生水平方向上的挠曲变形并且在与隧道轴线同一埋深位置的桩体变形量最大,集中应力的出现使得桩体挠曲变形量增大。

复杂地质条件下隧洞无爆破掘进技术研究

针对特殊、复杂不良地质条件下小断面隧洞掘进问题,以张掖市甘州区酥油口下库工程引水隧洞为例,对隧洞无爆破掘进技术展开研究。根据工程地质条件确定支护措施,在Ⅲ、Ⅳ、V类围岩变化不确定状态下,采用悬臂式掘进机作为施工坚硬岩层的无爆破破岩方法。研究结果表明,对于Ⅲ、Ⅳ、V类围岩,悬臂式掘进机利用率随着围岩类别降低,净掘进速度明显提高;对V类砂卵砾石围岩,悬臂式掘进机单循环掘进及一衬速率达到约7.0 m/d;施工效果较好。

盾构隧道下穿桥梁引起桩基变位的数值分析

依托某地铁盾构隧道下穿既有桥梁桩基工程,考虑实际的工程地质水文地质条件、上部桥梁结构传递到承台顶的荷载、盾构设计及施工参数等因素的影响,建立FLAC3D数值计算模型,模拟盾构隧道顺桥向穿越桥梁桩基的全过程,对两种不同的桩基加固方案条件下地表沉降和桩身变形规律进行了分析。研究结果表明:隧道开挖引起桩的挠曲,桩身的水平位移随桩洞距离增大而减小;后开挖侧的桩身位移比先开挖侧大;桩和承台约束了地表的沉降。

地下水位对地下连续墙顶水平位移的影响研究

研究依托济南市济泺路穿黄隧道汽修厂站深基坑工程,对地下水位变化对地下连续墙顶水平位移的影响进行了研究,得到以下结论:(1)随着基坑的开挖,地下连续墙顶水平位移呈现出逐渐增大的状态。(2)通过分析现场数据,在第6天时地下水位明显下降,地下连续墙顶水平位移也出现显著的变形。(3)针对水位变化对地下连续墙顶水平位移的影响,从地下水位优化控制方法和基坑支护结构优化控制方法两方面,对地下连续墙变形进行有效控制。