基于能量法的隧道穿越引起既有管线变形研究

针对隧道穿越引起既有管线变形的问题,本文出发点并非沿用力学平衡,而是从系统能量入手。将既有管线视为Euler-Bernoulli梁,并搁置于可考虑地基连续变形的Pasternak地基上。参考Rayleigh-Ritz法给出位移函数,写出地基梁系统各部分的功能表达式,建立关于管线变形的总势能方程。依据最小势能原理对其进行变分运算并求解,推导得到计算管线变形的理论解析。分别利用有限元软件的模拟结果和已发表文献中实际工程的监测数据验证所提方法的合理性。进一步对既有管线抗弯刚度、新旧结构穿越角度以及地层损失率展开参数分析。研究结果表明,随着既有管线抗弯刚度和新旧结构穿越角度的增大,既有管线的变形减小;而随着地层损失率的增大,既有管线的变形也随之增大。所提方法可快速评估隧道开挖对既有管线的影响。

盾构隧道伴行对高压管线变形的影响分析

盾构隧道施工不可避免地会造成围岩土体扰动,进而影响地下管线的变形与沉降。当管线内部存在较大压力时,管线的变形控制就显得更加苛刻。以某区间隧道伴行氮气、氧气管线工程为依托,采用数值模拟加实地监测,分析高压管线伴行时盾构掘进对高压管线沉降的影响。结果表明:含高压管线的最大沉降值3.96 mm比无压管线的3.83 mm大4%,都控制在安全范围20 mm内,不会引起管线破裂。而管线与盾构中心线的距离是影响变形和沉降的重要因素。因此在盾构掘进时应当格外关注高压管线的沉降以及受力变形情况,尤其是靠近盾构中心线的高压管线。

矿山盾构隧道垂直下穿管线变形因素分析

结合盾构施工的基本原理和施工过程,从盾构施工的施工进度、施工周围土层的力学特征、管线本身三个方面对盾构隧道垂直下穿管线进行变形因素分析,并从相对应的方面给出了具体的预防措施,并取得了有一定意义的成果.

地铁盾构隧道引起邻近燃气管线变形规律研究

本研究旨在探讨地铁盾构隧道施工对邻近燃气管线变形的规律。通过对盾构施工引起的地下管线沉降过程进行分析,研究发现该过程可分为五个主要阶段,分别为最初的沉降阶段、开挖面前方的沉降或隆起阶段、盾构机经过时的沉降阶段、盾尾空隙沉降阶段以及固结沉降阶段。不同阶段对总沉降的贡献比例存在差异。随后,对引起管线沉降的因素进行了详细分析,包括覆土厚度、掌子面平衡压力、盾尾同步注浆、管片宽度、土体强度和盾构直径等。研究结果表明,这些因素在不同程度上影响着地下管线的变形情况。最后,本文提出了对邻近燃气管线变形进行有效控制的建议,包括对管线进行精确定位和标记、部署实时监测系统、制定紧急应对预案等。这些措施有助于最大限度地减小地铁盾构施工对燃气管线可能产生的影响,确保地下基础设施的安全运行。

土岩深基坑开挖对临近管线变形影响分析

为探究土岩复合地层桩锚支护深基坑开挖对临近管线变形的影响,文中依托山东大学齐鲁医院二期项目的深基坑工程,通过Midas有限元模拟和现场监测相结合的方法,揭示了管线与基坑之间不同距离、管线周围不同土体对管线变形的影响。结果表明管线竖向变形呈凹槽形,在基坑端部-10~20m范围内不均匀变形最大;管线的位移与管线埋距负相关,在0.85H范围内影响较大;管周土体弹性模量的变化对其横向位移影响较大并且土体弹性模量越大,管线变形越小。研究成果可为类似工程提供参考。

低岩跨比软岩地铁隧道上覆管线变形规律

为科学预测低岩跨比条件下软岩地铁隧道开挖后上覆岩土层及其管线的变形规律,针对隧道上覆岩层与土层客观移动规律的差异,考虑开挖时隧道围岩的施工扰动,构建低岩跨比隧道上覆岩土层的“类双曲”移动模型,据此提出地表沉降槽宽度的计算式,并基于Hoek-Brown强度准则给出隧道上覆地层损失率的确定方法,在此基础上运用弹性地基梁理论分析隧道上覆管线的变形规律。以南宁某上覆排水管、天然气管和给水管3种不同材质管线的地铁区间隧道工程为例进行验证。结果表明:地表沉降槽宽度随上覆岩层厚度增加而减小,随上覆土层厚度增加而增大;管线竖向挠曲位移、转角、弯矩及剪力与扰动程度正相关;管线转角、弯矩及剪力随其埋深和管隧夹角增加而增大,但竖向挠曲位移却随管隧夹角增加而减小;各管线沉降区域均主要集中于距隧道中轴线12 m范围内,竖向挠曲位移理论计算与现场监测结果误差均小于10%,且对天然气管和给水管的预测精度更高。

基于Kerr地基模型盾构隧道施工对既有管线变形影响的简化算法

盾构隧道开挖会导致附近既有管线变形,为了提高该变形的理论计算精度,论文引入三参数Kerr地基模型,将管线视为Euler-Bernoulli无限长梁,采用两阶段位移法建立管线竖向变形平衡微分方程,利用有限差分法得到了管线变形微分方程的数值解;将3种不同地基模型简化算法得到的计算结果和现场实测数据进行对比,验证了Kerr地基模型的有效性和合理性。管线参数分析表明:随着管线埋深和地层损失率的提高均会增大管线最大沉降量,但影响范围逐渐缩小;管-隧夹角减小对管线最大沉降量影响较小,而对管线变形形态影响较大。

地铁盾构隧道引起邻近燃气管线变形规律研究

为探究地铁盾构隧道引起邻近燃气管线变形规律,以济南某城市交通区间盾构隧道为工程背景,分析管线沉降变形的5个阶段以及盾构施工引起管线沉降的主要因素,并基于Peck经验公式对盾构施工引起燃气管道周边地层移动情况进行理论计算,预测管道本身变形与三维有限元数值模型结果结合,共同揭示地铁盾构隧道引起邻近燃气管线变形规律。研究表明:盾构施工对燃气管线的影响因素主要为盾构掌子面平衡压力和盾尾注浆压力;引用Peck经验公式对盾构施工引起燃气管道周边地层移动情况理论计算结果为2.5~10.2mm,可预测管线变形较小;在掌子面平衡压力150kPa、注浆压力300kPa情况下,发现燃气管道最大竖向沉降值出现在盾构工作面推过后13.5m位置。

基于LM算法改进BP神经网络的基坑管线变形预测

通过提出一种基于Levenberg-Marquardt算法改进BP神经网络的方法探究基坑开挖对邻近管线变形性状的影响。以管线水平位移量和竖向位移量为预测结果,建立包括管径、堆载、材质、管线埋深、开挖方案、开挖顺序、开挖深度、纵向距离8个影响因素的多元参数预测模型。通过将管线变形预测值与实测值比较,证明采用Levenberg-Marquardt改进BP神经网络的算法预测结果更准确,具有更好的泛化性能。该模型将为预测基坑开挖引起的管线变形性状提供技术参考,为基坑工程信息化施工提供决策依据,从而达到减少基坑开挖安全事故、保护管线的目的,在实际工程中具有一定的推广应用价值。

软土路基堆载引起邻近燃气管线变形控制措施研究

某沿海软土路基堆载期间对邻近燃气管线产生不利扰动,为分析软基堆载对邻近管线影响,防止堆载不当导致管线出现过大变形引起安全事故,本文利用PLAXIS 2D软件建立基于小应变土体硬化刚度本构(HSS)的路基堆载模型,研究路基放坡和路肩挡墙防护两种形式对不同并行间距燃气管线变形的影响。在此基础上,进一步分析路肩挡墙形式下调整路基堆填高度、开挖应力释放沟及换填泡沫混凝土三类保护措施对管线变形的限制效果,并通过大量参数分析,给出了不同路基形式下管线变形的控制措施建议。结果表明,对于放坡形式,路堤堆载对5m以外管线位移的影响满足控制标准要求;对于路肩挡墙形式,路堤与管线并行间距>7.5m时满足变形控制要求,而<7.5 m时需控制宕渣堆填高度小于1.65 m,在距管线1 m处开挖应力释放沟(V型)或将宕渣部分换填为轻质泡沫混凝土可使管线位移满足控制标准。

湿陷性黄土场地基坑工程各类地下管线变形监测预警值的建议值

本文针对各行业基坑工程各类地下管线变形监测限值进行对比探讨,提出湿陷性黄土场地各类地下管线变形监测预警值建议,供建筑与市政基坑工程设计单位、监测单位参考。

地下管线变形与破坏的实验与监测研究

文章通过对取自现场的承插式煤气铸铁管在实验室进行加载实验,对管线的变形和受力状态进行研究,得到了管线变形曲率的极限值。并结合地铁盾构隧道施工的监测数据分析,研究了沈阳地区采用盾构隧道开挖方法所引起地表变形的一些规律和对地下管线变形的影响,并论证沈阳地区煤气管线变形监控值的合理性。

隧道开挖引起地下管线变形的数值分析及其应用

利用FLAC3D有限差分程序,针对隧道开挖过程中不同材质、不同埋深的地下管线在不同地层损失率情况下的变形进行了三维模拟。分析了土体与管线垂直位移特性,探讨了地表与管线沉降槽曲线相互关系特性,得出了管线沉降分布拟合公式,并结合工程实例阐述其应用。

地铁隧道暗挖施工引起刚性接口管线变形的理论分析

地铁施工造成邻近管线危害及其保护是一个重要问题。研究地铁隧道暗挖施工引起管线变形有助于在保证地铁暗挖施工的同时,确保管线的变形满足管线的正常使用,为地铁隧道的安全高效施工提供技术支撑。基于Winkler弹性地基梁理论模型,分别推导出与隧道轴线平行和垂直情况下的刚性接口地下管线由于隧道暗挖施工引起的变形计算公式,结果表明:隧道直径、管隧距离、沉降槽宽度系数、管径、管壁厚、管材弹性模量、下卧岩土体弹性模量、特征系数、泊松比、地层损失率等参数是管线变形的主要影响因素。以西安地铁三号线通—胡区间施工工程为例,制定了管线变形监测方案,工程实践表明理论预测公式计算结果与实际相符。

富水圆砾地层地铁盾构隧道施工对既有管线变形影响规律分析

以南宁轨道交通2号线某区间盾构双线隧道先后通过与隧道间距不同的管线为工程背景,通过FLAC软件数值计算和现场监测相结合的方法研究了富水圆砾地层地铁盾构隧道施工对既有临近管线变形的影响规律。结果表明:随着地层深度增加,沉降槽宽度减小;管线最大沉降量出现在左线隧道中线上方;盾构刀盘通过2倍盾构外径范围后,管线沉降逐渐趋于稳定;管线沉降曲线受右线隧道开挖影响不再符合高斯曲线,同时管线最大拉应力呈增加趋势,而最大压应力呈减小趋势。研究结果可为类似工况下地铁盾构隧道的安全施工提供参考。

双线盾构扭矩分析及邻近管线变形影响研究

研究目的:为研究双线盾构隧道施工引起的管线横向及纵向变形规律,本文依托杭州地铁2号线某盾构区间段工程,采用适合杭州软土地区的土压平衡盾构刀盘扭矩计算方法,计算本工程对应的各种刀盘扭矩因子并得出最大理论扭矩值,将计算得到的刀盘扭矩因子与其他学者的研究成果进行对比分析,并研究盾构掘进时管线变形与刀盘扭矩的相关性。研究结论:(1)软土区双线盾构引起的管线横向变形在研究断面上呈现"W双峰"形状,且后行线施工引起的变形量大于先行线;(2)对于双线盾构施工引起的管线纵向变形,测得盾构接近时与刚通过时对管线变形影响较大,盾尾通过研究断面4 d左右纵向变形趋于稳定;(3)通过对比不同案例下刀盘扭矩计算因子得出影响盾构施工刀盘扭矩的主要因子是T4与T5;(4)分析得出管线变形与刀盘扭矩和单环排土量的比值呈现正相关的趋势;(5)本研究成果对控制杭州软土区双线盾构施工引起的管线变形具有参考价值。

侧向土体影响下盾构隧道引起上覆管线变形

目前盾构隧道开挖对邻近管线影响的理论研究一般基于Winkler地基模型和Pasternak地基模型,较少考虑精度更高的Kerr地基模型及管线侧向土体影响对管线变形的约束作用.将管线简化成Euler-Bernoulli梁搁置在Kerr地基模型上,利用差分法得到盾构隧道引起上覆管线竖向位移半解析解,在此基础上进一步推导考虑管线侧向土体影响的Kerr地基模型差分解.通过与已有工程案例和离心机数据对比,验证Kerr地基模型相比于其他地基模型的优越性,也验证了考虑管线侧向土体影响的Kerr地基模型计算结果更加符合实测数据.参数分析表明,随着隧道开挖地层损失率和土体弹性模量的增大,管线的竖向位移和弯矩均增大;随着管线与隧道夹角的增大,管线的竖向位移和弯矩均减小.

土岩复合地层中深基坑开挖对邻近管线变形影响分析

为探究土岩复合地层中深基坑开挖对邻近管线变形的影响规律,开展了土岩复合地层中深基坑开挖的现场监测和数值模拟研究.以南京地铁一号线北延工程二桥公园站车站基坑为工程依托,基于现场实测数据进行了管线沉降变形分析,并使用PLAXIS 3D有限元分析软件进行数值模拟,揭示了管线与基坑间距、管线埋深等因素对管线变形的影响规律,并定量分析了各种因素的影响程度.结果表明:管线的不均匀变形主要发生在基坑端角部20%开挖长度范围内;与单一土层相比,在上土下岩的土岩复合地层中进行基坑开挖对邻近管线沉降变形影响相对较小;管线竖向位移和水平位移与管线埋深、管线与基坑间距成负相关,与基坑开挖深度成正相关;相对而言管线与基坑的间距对管线变形影响最大,管线埋深次之,基坑开挖深度影响相对较小.

基坑开挖引起邻近管线变形的理论解析

基坑开挖将造成邻近地下预埋管线向基坑方向变形,针对此问题,采用弹性地基梁推导了管线的变形和内力解析式。传统的弹性地基梁模型中,在基坑开挖面施加卸载释放荷载,然后通过Mindlin解获取管线上的附加应力,详细分析了该法的不足,提出采用基坑开挖引起的土体附加变形作为弹性地基梁模型中的外部作用。分析了基坑一侧土体纵向变形适用的经验公式,并以此建立了弹性地基梁微分方程,给出了管线变形和内力的解析解,针对解析解的计算困难,进一步给出了加权残值解。考虑到实际工程为三维问题,推导了管线的扭矩求解公式,完善了弹性地基梁解答。

基坑降水引起邻近地下管线变形性状分析

结合郑州市某深基坑工程,将管线沉降梯度与接头张开值作为柔性管线变形状态指标,将管线应力作为刚性管线变形状态指标,建立三维有限元模型,分析基坑降水对邻近地下管线变形性状产生的影响。结果表明:不同降水深度情况下,刚、柔性管线变形性状指标变化趋势基本一致;从最大变形位置来看却有不同,柔性管线在降水区域边界线外一定范围内,刚性管线在降水漏斗中轴线附近,在加固时,应重点考虑出现最大变形的位置。