可液化地层中盾构施工诱发振动影响的数值模拟研究

以太原市地铁2号线人民南路站~化章街站区间可液化地层盾构施工过程中遇到地表沉降超限问题为例,采用FLAC3D有限差分软件,进行盾构隧道施工过程模拟,在开挖面水平方向模拟盾构施工振动的正弦速度边界,进行动力响应分析,分析孔压比、超静孔隙水压力、加速度时程曲线。分析结果表明:盾构机掘进太原市复合地层在隧道上覆黏质粉土及粉细砂层中形成一定液化区域,上覆土层中开挖面前方液化区域面积明显大于开挖面后方液化面积;盾构隧道轴线对应地表沉降最大值达60mm,与现场实测值相同,最大沉降发生在开挖面前方1m处;超静孔隙水压力在液化土层中形成一旋涡区,漩涡中心靠近液化层底部,位于开挖面前方,超静孔隙水压力在漩涡区中心最大,向四周扩散逐渐减小。本文的研究成果对盾构在可液化地层中的施工有一定参考价值。

流固耦合作用下盾构下穿高架桥稳定性分析

依托太原铁路枢纽新建西南环线盾构隧道,结合盾构施工中的监测资料,利用有限元分析软件进行数值模拟分析,在考虑流固耦合作用下,并结合实际监测资料,研究了盾构下穿高架桥时地表和地下结构的稳定性,得出了地表、桥承台和桥桩的变形规律及隧道周围孔隙水压力分布规律。研究结果表明:在富水地层中盾构下穿高架桥工程中,考虑流固耦合作用是必要且合理的;盾构隧道施工前采用隔离桩结合深层地层注浆的加固措施能有效地控制地表、桥承台和桥桩变形;盾构掘进过程中主要影响桥桩水平横向位移,对水平纵向和竖直方向位移影响较小;桥桩顶部受到的附加弯矩较大;深层地层注浆加固措施能减弱隧道周围流固耦合作用,降低隧道内涌水风险。

不同桩体加固液化土性状的振动台试验分析

为进一步研究不同桩体加固液化土机理,通过振动台模拟地震荷载,对性质不同的水泥土桩、碎石桩、水泥土桩与碎石桩复合加固液化土形式展开一系列试验,进行不同桩体加固液化土的研究。针对不同加固模式,采集不同埋深处的超静孔隙水压力、沉降量、土压力、加速度的相关数据,整理组合得出时程曲线,分析不同加固形式下液化土各变量之间的关系,探讨其变化规律。研究结果表明:水泥土桩加固土体遭受地震破坏在浅层,碎石桩加固、复合桩加固土体遭受地震破坏在中部;碎石桩加固有利于孔隙水压力消散,水泥土桩加固增强了土体刚度;实际工程尽量考虑采用碎石桩与水泥土桩复合加固形式加固液化土。

碎石填芯钢管桩加固液化土的土压力分析

为了研究碎石填芯钢管桩加固液化土地基的效果,制备碎石桩、钢管桩、碎石钢管复合桩及碎石填芯桩加固液化土四种模型,通过振动台试验,分析四种模型在振动过程中不同埋深处的超静孔隙水压力和土压力时程曲线,研究不同加固模型在不同埋深处超静孔隙水压力、土压力变化规律,得出碎石桩排水效果最为明显,在加固模型中起到排水通道、消散孔隙水压力的作用;钢管桩加固土体抑制土压力突变,提高地基土的整体强度;碎石桩与钢管桩复合加固不仅有效的抵抗土体液化、而且提高复合地基承载能力;碎石填芯钢管桩一桩起到两桩作用,除了起到降低孔隙水压力作用,还从土压力变化,说明增强复合地基土体的整体强度,提高地基的水平承载能力.

深基坑水平封底在富水深厚砂层的加固效果

对于位处富水深厚砂层中的深基坑,在开挖过程中可能出现涌水涌砂等施工安全问题。采用基底封底配合降水减压是保证基坑安全开挖的常用措施。以太原某地铁车站区间明挖法施工工程为背景,采用有限元软件进行基坑开挖过程的流固耦合分析和对比,并结合现场监测数据,研究了不同封底形式和降水对基坑的变形影响。结果表明:封底加固能有效减小地连墙最大侧位移、地表最大沉降和基底最大隆起,相比未加固,变形量减少约50%;同一加固厚度,从基底开始加固效果更好;封底加固区与地连墙组成的新支护体系配合井点降水能很好地控制地下水渗流和基坑变形。