砂卵石地层矿山法施工隧道掌子面稳定性评价方法

依托成都地铁9号线武青车辆段出段线隧道工程,利用FIAC软件建立隧道开挖计算模型,引入基于摩尔-库仑准则的砂类土围岩基本质量指标SBQ和卵石土围岩基本质量指标GBQ,评价砂卵石地层矿山法施工隧道掌子面的稳定性。结果表明:由于抗剪强度的差异,同一围岩级别(亚级)下由同一公式计算得到的GBQ>SBQ,即卵石土稳定性要优于砂类土;对于覆土厚10 m、最大跨度6.7 m、循环进尺0.5 m的网喷钢拱架支护砂卵石地层隧道,当SBQ≥0.79(Ⅳ2级及稳定性更好围岩)或GBQ≥0.87(Ⅴ1级及稳定性更好围岩)时隧道可采用全断面法开挖,当0.64≤SBQ<0.79(Ⅴ1级围岩)时须采取台阶法+留核心土的方法开挖,当SBQ<0.64或GBQ<0.87(Ⅴ2级及稳定性更差围岩)时须采取超前支护+台阶法+留核心土的方法开挖。

机场滑行道不同回填材料的沉降规律研究

文章依托成都天府国际机场明挖隧道群项目,采用有限元数值方法,研究了飞机荷载作用下,回填材料分别为压实填土、级配碎石和泡沫混凝土的地表沉降规律。主要得到了以下结论:(1)三种回填材料的地表沉降大小顺序:压实填土>级配碎石>泡沫混凝土;(2)飞机尾部荷载作用位置处,相应的地表沉降最大,且当回填材料是压实填土时,未设搭板部位中部地表沉降较大,实际施工运营时应采取相应措施进行处理。研究成果可为成都天府国际机场及类似工程施工提供参考。

落石冲击下轻型刚性棚洞结构力学响应

为掌握钢架与玻璃钢顶板组成的轻型刚性棚洞在落石冲击下的力学性能和破坏模式,以实际工程中的轻型刚性棚洞结构为原型,利用动力有限元方法,对落石冲击下的轻型刚性棚洞的冲击行为进行研究。为分析不同情况下落石冲击行为的异同,考虑设立4种工况对计算结果进行对比,探讨不同工况对落石冲击下轻型棚洞结构的影响。结果表明:(1)随着落石冲击能量的增加,受冲击部位力学响应更加明显,但其它部位影响较小,说明落石冲击下结构的受力是局部力学响应;(2)在结构自重作用下,就高速铁路隧道限界而言,本次的轻型刚性栅洞的不利受力部位在钢架与纵梁结合部位,其次是玻璃钢顶部。

高速公路隧道运营安全风险快速评估方法研究

文章根据高速公路隧道交通安全风险的特点,通过问卷调查、文献调研等方式,分析了影响高速公路隧道运营安全的因素,确定了长大隧道运营安全风险源及相应的评估指标体系。通过采用初步定性评估和细部定量评估的方法,对隧道运营安全风险等级进行划分并给出相应的风险控制措施,建立了在役长大隧道运营安全风险的快速评估方法。将所得方法运用于实际隧道工程运营安全风险评估,所得结果与实际运营情况相符。

砂卵石地层暗挖隧道超前管棚支护技术研究

文章依托成都地铁9号线武青车辆段出段线暗挖隧道工程,采用MIDAS/GTS软件建立三维实体数值模型,研究了砂卵石地层暗挖隧道的超前管棚支护技术。利用数值模拟探讨了在不同管棚拱顶预加固范围和管棚长度工况下围岩塑性区的范围、隧道的初期支护应力、拱顶沉降和地表竖向位移,通过对这些结果进行对比分析,确定了本工程所采用超前管棚支护的最优方案,可为类似工程提供有益借鉴。

飞机动荷载下明挖隧道动力响应研究

随着国内外城市轨道交通迅速发展,部分地铁区间隧道不得不下穿机场滑行道,文章依托新建成都天府国际机场工程,采用三维数值模拟研究,对飞机滑行动荷载下明挖隧道基坑回填沉降及隧道结构的受力进行研究分析,得出以下结论:(1)当飞机滑行到最大基坑回填高度处,路面最大沉降为3.965cm,此时下方隧道结构拱顶沉降为2.134 cm,均满足沉降控制要求;(2)飞机滑行道下明挖隧道群在飞机动荷载作用下结构应力有较大差异。当飞机作用在隧道上方附近时,隧道最大主应力在拱底处约为3.64 MPa,满足隧道结构安全系数设计要求。相关研究成果可为类似工程施工提供参考。

Revit+Dynamo在重叠隧道参数化建模中的研究应用

BIM技术作为当今工程建设领域的关注热点,在建筑领域应用比较成熟,随着我国社会经济飞速发展,将其应用到地下交通领域已是必然趋势。但由于三维建模时间成本大,实际设计施工中往往仍是依据二维平面图纸。依托成都地铁9号线一期工程5标项目,构建了一套参数化创建精细化隧道三维模型的方法,主要包括采用Civil 3D生成隧道三维空间设计线,采用Revit建立了参数化的盾构管片及矿山法隧道族库,并通过Dynamo插件可视化编程,最终建立了重叠隧道的三维空间模型,对隧道参数化建模具有重要的参考意义。

富水砂卵石地层V形坡隧道土压平衡盾构施工掘进参数分析

文章以成都轨道交通9号线某V形坡盾构区间隧道为例,考虑V形坡的影响,对盾构施工掘进参数进行统计分析,得出掘进推力、土仓压力、刀盘扭矩和掘进速度在V形坡影响下的变化趋势。并进一步进行掘进参数间相关性分析,得出掘进速度受地质情况、刀盘扭矩、土仓压力和掘进推力等因素影响的结论,提出符合该地层条件下的掘进参数优化建议,为类似工程建设的盾构选型及掘进参数的选择提供参考。

砂卵石地层盾构隧道下穿铁路桥施工影响分析

文章以成都地铁9号线某盾构区间下穿既有铁路桥工程为例,利用三维有限元方法模拟左线、右线盾构施工全过程,分析盾构施工引起的地表沉降、桥墩和桩基竖向及水平位移。分析表明:(1)当左、右线区间隧道盾构施工完成后,地表出现了较为明显的沉降,最大沉降位于两区间隧道中部地表;(2)桩基础在竖直方向发生整体向下变形,继左线后,右线施工完成使得桩基及桥墩进一步沉降,在桩顶位置发生最大竖向向下变为3.78 mm,在控制标准范围内;(3)左、右线盾构施工引起桩基的最大水平位移都出现在两区间隧道中间范围,水平位移方向背离隧道,且距离隧道越近,水平位移越大,两线掘进通过后,桩基最大水平位移值为2.0 mm,小于单桩水平允许位移6 mm。

往复动载下明挖隧道结构可靠性评价

针对复杂断面隧道结构运营期间的受力变形问题,通过数值模拟与理论计算相结合的方法,考虑隧道底部地基材料劣化,取最不利荷载组合,对往复动载下结构底部地基沉降随时间变化的规律进行分析,并将土体沉降看作隧道结构在动载作用下的变形,对隧道结构施加强制位移,模拟由于变形而导致的隧道结构受力,利用基于凸集理论的稳健可靠性原理,引入非概率可靠指标,提出一套考虑长期往复动载作用的隧道结构可靠性评价方法。基于天府机场复杂断面明挖隧道结构,按照提出的可靠性评价方法计算得到结构可靠指标与荷载作用时间的关系,发现在考虑土体材料劣化以及衬砌材料结构抗力衰减的条件下,结构可靠指标随时间的增加而逐渐降低,呈现先降低较快,后随着时间的增加逐渐趋于平稳的规律。当劣化系数区间取[1,1.3]时,在累积荷载作用约42年后结构可能发生失效风险,因此有必要对结构进行优化,通过在结构底部布设桩基,使结构在往复动载作用下能满足100年运营期的安全。

砂卵石土体力学性能有限差分数值模型研究

由于卵石土粒径范围较大,现场试验成本高,室内试验需要的试验尺寸难以实现,砂卵石土体力学参数不易获取。数值模拟已经是获得砂卵石地层的力学参数最主要的方法,而离散元法对颗粒大小要求高,细粒含量要求不易实现,因此寻求并开展砂卵石土力学参数的有限差分法数值模拟研究。采用Python语言进行二次开发AutoCad,基于蒙特卡洛法随机生成单个卵石对象;通过有限差分法软件Flac2D采用Mohr-Coulomb本构模型对砂卵石地层双轴试验进行了数值模拟,探究了卵石含量、卵石几何特征对于砂卵石土体力学参数的影响。计算结果表明:砂卵石地层的弹性模量随卵石含量的增加,扁平度的减小,最大粒径的增大而增大;内摩擦角随卵石含量的减小,扁平度的增加而增加。