内外水力交互下浅埋带压盾构隧道水土压力计算模型

针对浅埋有压盾构隧道内外水力交互渗流下引起的松动水土压力变化,基于修正镜像法获得了考虑内水压的地层渗流场分布与水力梯度。随后基于考虑松动区内部应力分布的修正Terzaghi公式给出了考虑隧道内水压下的松动区任意位置的水土压力解,并与数值模拟结果进行了对比验证。主要结论如下:采用圆弧拱和抛物线拱的主应力轨迹线能够有效描述隧顶松动区应力分布情况;当地层渗透系数与衬砌渗透系数比值小于1000时,内压水头大小对水土压力的影响显著;内压水头的增加将减小松动区有效应力,引起上覆土体卸载,同时引起隧顶松动区总应力增大,表明该范围内孔隙水压的增长对水土压力的变化占据主导作用;5参数正交分析结果的线性回归分析结果表明隧道埋深和半径对土压力有显著的正向影响,土体摩擦角和黏聚力均表现为负向影响。在相对低渗透地层条件下,内压水头对隧顶有效应力和总应力分别表现为显著的负向和正向影响。

浅埋超大直径盾构近穿既有高架桩基的影响

上海北横通道工程Ⅷ标段为15.5 m超大直径盾构隧道,区间在出洞后仅54 m即近距离侧穿内环高架,最小覆土埋深比为0.5,距离桥墩桩基最近仅3.9 m。施工过程中既有桩基、地层和盾构穿越表现出显著的相互作用影响。开展了盾构施工影响区范围内的地表沉降和桥墩桩基的位移监测,并基于实测结果对盾构开挖过程的三维精细化数值分析结果进行对比验证。结果表明:数值结果与实测数据吻合良好,均反映了在浅埋超大直径盾构出洞后即穿既有高架桥梁桩基下,在横断面上表现为地表中间沉降,两侧显著隆起的特点,其中部分隆起量在开挖完成后由于卸载恢复;侧穿高架过程中表现出显著的隧-土-桩相互作用:既有桩基对盾构开挖引起的地层变形存在钳制作用,导致沉降槽两侧表现为非对称隆起,地层变形同时也协同带动既有桩基的竖向隆起;在开挖的纵向响应上,沉降区间受到两侧工作井与桩基约束而扩展有限;侧穿引起桩身发生背向隧道最大值超过3 mm的水平侧向屈曲位移,同时在单桩中产生最大达到150 kN的附加轴力。

局部水力交互下盾构隧道渗流与力学响应研究

针对有压盾构隧道中接缝水力劣化所引发的内外水力交互渗流问题,基于水力开度理论,通过数值和解析方法研究局部渗流下隧道衬砌与周围地层的渗流特性和力学响应。结果表明:基于镜像法推导的衬砌隧洞多点渗漏下渗流场解析解与数值解吻合良好,验证了给出的局部渗漏数值模型的有效性;局部外水内渗与内水外渗诱发的衬砌与地层共同作用存在较大差异,前者导致局部孔隙水压力降低引起土体挤压衬砌,衬砌轴力减小而弯矩增大从而产生衬砌外凸,后者则相反;多点局部渗漏对渗流场和衬砌响应的影响存在耦合作用,当内水压接近地层水头时可能出现外水内渗与内水外渗并存的特殊水力交互情况;地层渗透系数对局部渗漏行为的影响较大,复合地层下当局部渗漏发生于高渗透性地层时,其诱发的衬砌响应不显著,当渗漏处于下部低渗透性地层时,在地层交界面存在渗流折射现象,上部高渗透性地层起到补(排)水作用。

盾构上穿下既有双线隧道相互作用机制的三维数值分析

为了探究隧道在穿越双线过程中既有双线间的协同变形与相互作用机理,依托深圳某输水隧洞上穿既有地铁区间工程,并建立模拟穿越全过程的三维数值模型。基于实测数据验证模型的有效性,讨论既有双线间的土-结构相互作用机理。研究结果表明:既有双线间存在协同变形作用,相比于穿越单线,穿越双线为更不利情况;后穿越的上行线对下行线的影响较小,主要作用于穿越期间;先被穿越的下行线对上行线的影响较大,且影响贯穿穿越上行线全过程;与穿越单线相比,穿越双线对既有隧道的变形趋势、地表沉降也有明显的影响。

地面堆载作用下盾构隧道管片开裂行为分析

针对盾构隧道管片的非线性响应提出一种基于地层结构法的数值模拟手段,考虑土体、混凝土、钢筋和接触的非线性力学行为,将能够准确描述混凝土受拉压与剪切行为的总应变开裂模型赋予衬砌管片。针对实际工程的数值计算结果能够与隧道沉降及实际裂纹开展特征吻合,验证了该数值分析模型的有效性。引入最大裂缝宽度、开裂因子和开裂率等指标评价及预测衬砌开裂行为。研究结果表明:堆载作用下管环的主要损伤区扩展,深度增加,并萌生出宏观裂纹。基于对上、下行线开裂行为的对比分析可知堆载高度和堆载偏移距离对管片开裂行为有重要影响。

软土地区盾构隧道管片开裂特性实测分析及影响因素研究

基于某软土地区城市地铁1号线的实测数据,统计分析该地铁线路整体与典型区间的病害情况与裂缝分布特点,结果表明:管片裂缝的分布密度与隧道收敛位移具有明显关联性,区间隧道病害以密布于隧道拱顶的纵向裂缝为主,且分布规律与管环旋转角度相关。在此基础上,为探明软弱地层条件对盾构隧道带来的不利影响,基于断裂力学的非线性数值分析方法建立地层结构法有限元模型,模型中管片采用弥散开裂本构并嵌入简化的钢筋网单元,纵向接头通过考虑张开的间隙接触模型模拟。计算结果阐明了管片开裂的特性与影响因素,结果表明:1)随着地层土体弹性模量和侧压力系数的减小,在地应力条件下隧道损伤区域明显增加;2)随着埋深增加,当前主要开裂区与预测开裂区深度在原有基础上进一步扩展,从而引起隧道整体开裂率的上升;3)参数分析探明了实测拱顶裂纹分布规律的成因为封顶块位置的差异。

土体参数对盾构隧道衬砌与土体共同作用影响分析

为了解决在盾构隧道结构分析中土与结构共同作用如何有效考虑的问题,借鉴连续介质模型的组成体系与加载方式,基于数值分析的方法建立土与隧道共同作用的计算模型,其中管片接头的转动刚度非线性与衬砌三维拼装效应均被考虑,计算结果与模型试验结果吻合良好。针对侧压力系数和土体刚度展开参数分析,研究结果表明:1)随着侧压力系数和土体刚度的减小,衬砌椭圆化变形增加,同时衬砌拱顶弯矩增加,纵向接头的相对转动主导了衬砌的椭圆化变形;2)随着侧压力系数的增加,土体高应力分布区由拱顶月牙形朝环周均匀分布转变,拱腰侧低应力区逐渐消失,同时隧道椭圆化变形趋于0;3)土体刚度对土体应力分布改变影响较小,但随着土层刚度的增加,衬砌环周应力条件被明显改善,拱顶的椭圆化荷载同样有朝环周均布荷载转变的趋势。

弥散裂缝模型在盾构管片非线性数值模拟中的适用性分析

为了准确获得盾构管片的开裂行为,选择合适的混凝土裂缝模型和参数是关键。基于已有管片试验成果建立了有限元模型,针对管片跨中挠度曲线、钢筋应变曲线和管片开裂模式等结构响应验证了数值模型的可靠性。参数分析研究了旋转裂缝模型、固定裂缝模型和多向固定裂缝模型3种弥散裂缝模型带来的影响,计算结果表明:旋转裂缝模型结果能够还原管片屈服后跨中的位移响应,同时裂缝形态与试验结果具有一致性。另外,针对拉伸和压缩断裂能进行参数敏感性分析,结果表明,2种断裂能都对管片承载力影响较大,源于规范Fib Model Code 2010的断裂能取值办法在管片开裂分析中的有效性得到验证。

盾构隧道衬砌非线性力学响应分析综述

为探明衬砌构件和土体环境对盾构隧道衬砌非线性力学响应的影响,首先,阐述基于试验得到的纵缝接头转动刚度受轴力和弯矩控制的特点,总结在解析与数值方法中考虑接头非线性的迭代计算方法;然后,综述关于管片本体的开裂特性与承载能力的试验成果,列举考虑管片开裂非线性的常用数值方法,并指出混凝土开裂对衬砌整体有一定不利影响,但接头行为才是主导因素;接着,总结在常用计算方法中土体非线性的处理方式,给出几种能够进一步考虑土体作用的试验方法;最后,展望盾构隧道结构非线性分析方法的发展趋势,建议深入开展多因素耦合的接头抗弯特性、材料劣化和疲劳作用下的管片本体开裂软化行为、考虑时空效应的土与衬砌相互作用等方面在盾构隧道非线性力学响应中的研究,进一步建立各类接头、多向弹簧的材料参数库,明确衬砌渐进性破坏机制,完善基于大数据的盾构隧道快捷计算分析方法。

上软下硬地层盾构上穿既有地铁双线隧道的工程实例分析

为了探究在上软下硬地层中新建盾构隧道上穿对既有双线隧道的影响,依托深圳某新建盾构隧道上穿工程案例,基于自动化监测数据结果探讨了开挖引起的隧道位移时空效应及既有双线间的相互作用机制。结果表明:上部穿越对先穿越的下行线影响更大,穿越过程中区间隧道发生抬升和沿掘进方向的水平位移;既有区间的沉降时程曲线可分为先期沉降、穿越隆起、穿越后变形和后期变形稳定4个主要阶段;相比软土地层,上软下硬地层区间隧道沉降变形小,未出现穿越后的较大隆起现象,且后期变形能逐渐恢复至初始状态;既有双线间的相互作用在先期沉降中表现为先穿线对后穿线的隔离保护作用为主,在穿越下行线时,双线均有不同程度隆起,而后在穿越上行线时仅有上行线表现出继续隆起,卸载产生的附加应力对下行线的作用不显著。

基于应力叠加法的基坑开挖对邻近盾构隧道的影响研究

杭州中心深大基坑工程位于市中心地段,地层条件以淤泥质土为主,紧邻某地铁车站,基坑环境保护要求高,基坑采取分区方案实施。为了综合考虑复杂岩土工程与既有结构的共同作用,给出了一种通过应力叠加方式的盾构隧道衬砌精细化分析方法,基于PLAXIS3D和ABAQUS平台将地层结构法与荷载结构法2种分析方法有效联用。首先基于土体小应变刚度模型建立基坑与车站和区间隧道的三维有限元模型,随后将隧道的响应结果作为外荷载施加在精细化基床模型中。结果表明隧道纵向变形出现2个峰值点,以水平变形为主;隧道注浆加固能有效减小衬砌拱顶内测拉应力,抑制裂缝的发展;主动和被动控制措施的共同作用能很好地控制隧道变形。

一把椅子

一它是一把椅子,一把寂寞的椅子,一把痛苦的椅子。 它是一把学校里的椅子。它多渴望有一双眼睛,或者哪怕是一个难听的名字。可同学们在它的身上乱涂乱画,却从不画一双它想要的眼睛。它多么希望主人的屁股整天不离开它,那样它会觉得心里暖暖的。

杭嘉湖平原软土地区某高速公路软基处理评价

针对杭嘉湖平原区某高速公路,研究了不同软基处理方式的应用情况,并根据沉降监测数据进行理论预测分析,给出了各种软基处理方式处理效果的定量评价分析方法与评价结果。研究表明杭嘉湖平原地区广泛分布中浅层软土;在一般路段应用塑料排水板堆载预压法十分普遍,且当预压期充足时,处理效果较优;水泥搅拌桩和塑料套管桩在桥头路段的的处理效果并不理想;预应力管桩在结构与非结构路段都取得了较好的处理效果。研究成果可为今后类似项目的软基处理方案选择提供参考和借鉴。

小猪杰皮的快乐

在大森林里,住着许多小动物,包括一只找不到快乐的小猪——杰皮。小猪杰皮为什么没有快乐?因为小猪杰皮实在太笨了,连1+ 1都不会做,连一个"猪"

小猪杰皮的快乐

在大森林里,住着许多小动物,包括一只找不到快乐的小猪——杰皮。小猪杰皮为什么没有快乐?因为小猪杰皮实在太笨了,连“1+1”也不会做,连一个“猪”字也不认识。妈妈骂他,爸爸打他,同学欺负他。