Numerical study on failure propagation between two closely spaced tunnels

An increasing number of engineering accidents have shown that the failure of a tunnel can propagate to a neighbouring tunnel.However,due to the complex interaction between the failed tunnel structure and the soil medium,the mechanism by which the failure is propagated between two closely spaced tunnels remains unclear.In this study,the coupled EulerianLagrangian(CEL)modelling technique was adopted to investigate the influence of a failed tunnel(FT)on an adjacent tunnel,which was termed an“influenced tunnel”(IT).The safety of the IT was analysed in detail under different circumstances,such as different failure positions of the FT,different failure degrees of the FT,and different spatial relationships between the two tunnels.The simulation results indicated that the most adverse case may occur when the two tunnels are arranged as offsets and the IT is the upper tunnel.Under this circumstance,significant shear deformation may occur in IT because IT is located at the shear band of the FT.

基于云模型的某近间距盾构隧道施工风险评估案例研究

相较于一般的盾构施工,近间距盾构施工中后行隧道施工不仅难度大、风险高,还会造成既有隧道的结构变形和位移,降低既有隧道的安全性,因此需要对近间距盾构施工进行风险识别和评估,为制定控制措施提供支持。依托某市轨道交通七号线三阳路过江超大直径隧道近间距盾构施工实例,根据其工程特点归纳出典型风险指标,并基于熵权法计算指标权重,采用云模型评估方法对各个风险进行评估。实际施工中结合评估等级采取针对性措施,保证了工程施工安全,同时也验证了此方法的有效性和可行性,可为类似工程风险评估提供参考。

深埋四孔小净距隧道围岩压力的计算方法

随着工程建设的不断发展,隧道开挖孔洞数量增多的同时,多孔洞隧道相应围岩压力计算理论并不完善.针对四孔小净距隧道,以普氏理论为基础,参考已有研究中的荷载计算模型,结合四孔隧道位置特征,将深埋四孔小净距隧道计算荷载简化,综合考虑隧道开挖顺序与中岩柱所发挥作用,提出深埋条件下的围岩压力计算方法,利用该方法,结合余姚市某四孔公路隧道进行计算,并分析隧道间净距、隧道开挖跨度与中岩柱承载能力对围岩压力的影响规律.结果表明:隧道净距会影响隧道围岩压力附加承载拱的形成,净距越大各隧道偏压程度越弱,且两中洞间净距的变化对隧道整体围岩压力的影响较大;当隧道间净距不变时,增大隧道开挖跨度,隧道洞室所承载围岩压力逐渐增大,且内侧竖向围岩压力变化均强于外侧;围岩承载能力越强,相同中土柱厚度条件下隧道开挖相互影响越小,其分担来自隧道上方附加平衡拱内松散围岩压力的效果越好,隧道支护结构所承受围岩压力越小;四孔小净距隧道中洞间距的变化对隧道整体围岩压力的影响较大,隧道偏压特性随间距的增大而逐渐减小.

大跨度桥梁多阶涡振MTMD控制效果与布置优化

调谐质量阻尼器(TMD)在结构减振方面有显著效果。传统桥梁涡激振动控制通常只考虑单一模态,并使用简化的气动力模型,而多跨桥梁等结构具有频率密集的多阶模态,忽略相邻非涡振模态对TMD的影响可能导致涡振振幅计算产生较大误差,TMD控制效果无法达到最优。该文介绍了一种针对结构多模态涡振控制的多个TMD布置优化方法,考虑了非涡振模态影响,并采用多项式涡激力模型推导了模态坐标中力-结构-MTMD的控制方程,同时提出了一种量化各非涡振模态对涡振计算的贡献和识别有显著贡献非涡振模态的新方法。以多跨桥梁为研究案例,对多个TMD控制效果和布置优化开展了对比研究,与逐模态设计结果相比,该文通过全局优化确定最优MTMD参数显示出更优的控制性能,明确了多项式模型在TMD安装后准确预测涡振振幅的适用性,突显出非涡振模态在TMD优化中的重要性。

铁路隧道近接工程变形控制标准梳理及工程防护措施研究

随着交通强国战略的持续推进,人们对出行的品质要求越来越高,轨道交通已成为新型城镇化和城市化地区高质量发展的命脉。尤其是城际铁路、市域铁路、地铁等,其主要走行于城区,且以地下敷设为主,形成大量城区隧道。由于城区环境复杂,隧道工程不可避免地上穿、下穿或侧穿既有铁路、地铁、公路、城市主干道、高层建筑等对变形敏感的既有建(构)筑物(以下简称“近接工程”)。如何保障近接工程在隧道施工期间的正常使用和安全,以及如何合理确定近接工程变形控制标准,是城区隧道工程建设的重点、难点和控制点。本文按近接铁路工程、公路工程、城市轨道交通工程、地下管线等进行分类,系统梳理相关行业标准,研究提出不同环境下隧道的保护范围及要求、施工期间相关近接工程变形控制标准。同时基于控制标准,并结合工程经验,提出一套相对完善的近接工程设计、施工建议措施:勘察阶段应查明工程周边环境情况及场地地质条件;设计阶段在合理布置线路方案、预留足够安全净距的基础上,采用合理的工法和可靠的支护结构体系,设置有效的隔离、保护、加固措施;施工阶段加强超前地质预报和监控量测,并制定完善应急预案。

超大断面矩形顶管姿态控制关键技术研究

针对深圳某地铁站矩形顶管隧道工程的超大断面、浅覆土、密贴顶进等特点,对顶管姿态控制难点进行分析,并对该工程采用的姿态测量、铰接纠偏、多螺旋机出土、多刀盘模式控制、注浆纠偏等多种技术结合的纠偏控制方案进行介绍。根据该工程实践表明:①顶管姿态偏移主要源于顶管开挖面及隧道两侧水土压力不平衡;②矩形顶管姿态控制重点是水平姿态以及垂直姿态控制;③通过采用铰接油缸控制、注浆纠偏、多螺旋机出土、多刀盘转动模式控制等技术,可有效控制顶管姿态。

盾构近接施工对桥桩沉降影响分析及保护措施

以地铁盾构隧道近接侧穿既有桥桩工程为背景,基于现场实测数据,对盾构近接侧穿施工全过程中桥桩沉降的变化规律、各阶段的沉降占比、隧道洞身软弱地层分布和袖阀管打设方式对桥桩沉降的影响进行分析。分析结果表明:软弱地层中盾构近接侧穿桥桩时,桥桩竖向位移整体呈“先小幅上升,后下沉”的变化规律;桥桩沉降主要发生在盾构通过期间及通过后一周,约占总沉降的80%~90%;当隧道与桥桩平面净距小于2D时,对临近隧道的桥桩采取桩周全包袖阀管预注浆加固措施,可有效降低盾构施工对桥桩沉降的影响;隧道洞身范围软弱土层分布比例越高,桥桩沉降越大;桩周袖阀管注浆孔应优先考虑垂直打设,避免注浆盲区,以保证土体加固及桥桩沉降控制效果。

基于Hoek-Brown强度准则的近接交叉隧道围岩参数计算方法

为利用在工程领域中使用广泛的Hoek-Brown强度准则,须对此进行修正,使其适用于各向异性岩石力学参数的计算。本文综合考虑了交叉隧道净距对围岩强度的影响,将Hoek-Brown准则中的扰动系数与净距关系进行量化并经过理论推导和数值模拟验算,得到了在上下隧道不同净距影响下的修正后Hoek-Brown公式。利用修正后的强度公式计算出结果与实测数据对照,结果相吻合。表明了修正后的Hoek-Brown强度公式能更好的反映出交叉隧道围岩的真实变形情况。

复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面的极限支护力

为了保证超大矩形盾构隧道开挖面的稳定性,依托某超大矩形盾构隧道工程,采用理论分析、数值模拟和现场监测方法对复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面的极限支护力进行了研究,提出了复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面临界破坏模式,并基于极限平衡理论推导了极限支护力计算方法。数值模拟和现场监测结果表明:提出的极限支护力计算方法与数值模拟和现场监测的误差分别在10.40%~18.30%和11.19%~16.85%区间,说明极限支护力公式安全可靠,可应用至实际工程中。研究结果可为类似工程开挖面稳定性控制提供参考。

基于隧道环境影响的无线通信技术方案优化研究

隧道偏封闭性的结构,使无线通信信号的传输难度相对较大,给隧道的正常运营带来诸多不便,为了保证隧道通信的稳定性,文章将以传输信号准确性和稳定性为核心,在分析无线通信传输方式与现存问题的基础上,以现有的技术手段为支撑,全面探讨在隧道环境内的无线通信方案优化的实现形式,旨在为后续相关研究及实践工作提供方向性引导。

双洞八车道隧道上穿高铁隧道力学响应分析

深汕特别合作区望鹏大道拟建围仔岭隧道为双洞八车道公路隧道,单洞开挖断面面积约200 m^(2),开挖跨度达20 m,双洞净距31.3 m,属特大跨度近净距隧道。此外,围仔岭隧道中部以约18 m净距斜交上穿既有高铁隧道。为评估围仔岭隧道交叉段开挖施工对既有高铁隧道衬砌结构的附加影响,论证三台阶、CD法等开挖方法对于上穿施工的适用性,应用FLAC3D开展上穿交叉段的施工过程三维数值模拟分析。结果表明:两种开挖方法引发的既有高铁隧道衬砌附加位移均处于规范限值以内,CD法开挖对于隧道衬砌位移控制效果较好,但优势不明显;既有高铁隧道拱顶衬砌竖向位移的增长速度与新建隧道上台阶掌子面位置关联性很强,施作二次衬砌后,既有高铁隧道衬砌隆起位移得到有效控制;综合现状条件,推荐三台阶法作为围仔岭隧道上穿既有高铁隧道的优选施工方法。

近间距双线大直径泥水盾构施工相互影响研究

对上海复兴东路越江公路隧道——近间距双线盾构隧道同向施工时相互影响的现场监测进行了研究。首先简要介绍了工程背景及其概况,然后介绍了为研究近间距盾构隧道相互影响而布设的监测项目,包括深层土体水平位移、地表沉降以及深层土体沉降、北线隧道三维位移、圆周变形、接缝宽度、北线隧道所受水土压力、北线隧道衬砌内力和土体中的超孔隙水压力。对监测数据进行了详细研究,得到了后建隧道推进时对地面沉降、深层土体位移变化、超孔隙水压力产生和消散、先建隧道衬砌位移、变形、内力的影响规律。从现场监测的分析结果来看,后进隧道对周围土体和先建隧道的影响是十分明显的。研究结果可以为大直径近间距双线推进的越江盾构隧道的设计和施工提供更加科学的指导。

偏压错台小净距隧道力学性态相似模型试验

试验研究了浅埋、偏压、错台条件下的小净距隧道力学性态相似模型，模拟不同的施工顺序（先开挖左洞和先开挖右洞）对隧道围岩及中间岩柱应力和沉降的影响．试验结果表明，在浅埋、偏压尤其是错台条件下，左洞和右洞开挖对中间岩柱的应力和位移均产生较大的影响；右洞先开挖引起整个上覆岩体的地表和深层沉降量比左洞大3％～48％，引起的两线隧道围岩中的应力释放量比左洞大3％～46％．左洞先开挖对隧道安全有利，应先开挖左洞．因此，针对平行的偏压小净距隧道应先开挖浅埋侧隧道的经验方法，对于错台不完全适用．数值分析和现场监测数据有力地验证了模型试验结果的合理性．

小净距偏压公路隧道开挖顺序优化

小净距偏压隧道合理开挖顺序对隧道围岩稳定和支护措施优化有很大的影响。结合净距4.0m、偏压25°公路隧道工程实践,通过二维、三维弹塑性有限元数值仿真模拟,分析了隧道开挖顺序对围岩破坏接近度、围岩变形位移以及对空间围岩体塑性破坏和位移的影响,得到了先开挖浅埋侧隧道优于先开挖深埋侧隧道的结论,为小净距偏压隧道优化设计和施工提供了科学依据。

小间距隧道爆破动力响应分析

基于复线隧道施工爆破对既有隧道稳定性冲击问题,结合沪蓉线庙垭分岔隧道工程实例,研究了其小间距段施工爆破的振动监测方法、爆破动力特性及其减振控制技术。通过对隧道爆破围岩和衬砌质点振动速度波的频谱分析及其振速预测数学模型的改进研究,分析了隧道振速峰值纵向衰减规律、衬砌振速主频、横断面振速分布规律及爆破掌子面附近振动情况,并以小间距既有隧道中墙迎爆侧破坏为基准,从循环进尺、微振起爆、掏槽结构等方面提出了相邻隧道爆破减振技术措施。研究结论可为类似工程的爆破设计、施工及监测提供参考。

小净距大断面隧道合理净距研究

小净距大断面隧道开挖跨度大,扁平率低,双洞相互影响显著,在施工过程中其施工力学性态及受力机理较普通隧道更为复杂。依托朝阳寺隧道下穿渝邻高速段工程,分析了围岩及支护结构的变形特性,引入屈服接近度概念对其受力进行评价,探讨了隧道不同近接施工力学变化规律,结果表明其较为合理的净距为1D～1.2D。通过强度折减法计算对比研究,结论与前述一致,由此提出一种新的适用于小净距大断面隧道净距选取原则。研究成果可为类似隧道设计及施工提供经验参考。

小净距隧道洞口通风交叉污染的数值分析及工程处治措施

在小净距隧道通风过程中,会出现排出的污染空气被吸入到邻近隧道中的交叉污染,严重影响隧道通风的性能和效率。文章以北固山隧道洞口段及隧道外空气域为分析对象,采用k-ε双方程紊流模型及组分传输方程组,借助Fluent软件,模拟不同速度自然风,针对现有洞口设计、洞口外设置中隔墙以及出口施做明洞3种情况,研究隧道洞口以外污染物扩散对邻近隧道的影响。研究表明:隧道洞口接一段距离的明洞,对缓解通风交叉污染效果是非常明显的。

小间距浅埋隧道的支护设计探讨

利用奥地利大型岩土工程有限元数值计算软件FINAL计算结果比较研究认为,在新奥法施工的小间距平行土质浅埋隧道中,对于中间岩柱的支护与设计,只要衬砌受力在合理范围内,不需要特别考虑中间岩柱的稳定性,而对其加设锚杆或者其他支护辅助手段,隧道之间的间距可以达到1.0 m,甚至更少。列举了慕尼黑地铁隧道对这一结果的成功应用。对于近距离双孔平行隧道,两隧道相互之间的影响,不仅与围岩类别、隧道间距、开挖和支护方式有关,而且不同的开挖顺序,会有不同的结果。分析结果表明,如果先修建好一孔隧道,再修建另一孔隧道,第二孔隧道的修建会对第一孔隧道,特别是相近一侧有较大的影响,仰拱处容易出现拉应力;如果两孔隧道同时交替掘进,则隧道相互影响较大,第一孔隧道的底部和第二孔隧道的拱部,容易出现拉应力,总体衬砌受力比第一种开挖支护方式要小。两种开挖支护方式中,中间岩柱两侧土体和衬砌均处于受压状态。慕尼黑地铁U6段相距0.8 m,两隧道的成功修建和运营,是对本文结论的成功验证。

地铁盾构隧道近接桩基的施工力学行为研究

针对城市地铁新建隧道近接既有民房桩基的工程情况,进行了三维有限元数值模拟的施工力学行为研究。研究结果表明,近接桩基施工将引起新建隧道自身结构特别是与既有桩基近接一侧边墙,有不利的受力状况和变形特征。因此,需要采取加固措施,以确保隧道自身结构以及近接建筑物的安全。本文研究对城市地铁隧道的近接施工,有一定参考价值。

超小净距三洞并行地铁区间隧道的施工技术

文章主要介绍在软岩、浅埋条件下修建超小净距三洞并行地铁区间隧道的施工技术 ,内容包括施工方案的比选、施工方法、技术措施。