膨胀土高填方渠堤沉降变形特征研究

南水北调中线工程膨胀土高填方渠堤的工后稳定性是各方关注的焦点,如果渠堤工后沉降大,易导致衬砌面板结构内力变化,影响渠道的运行安全。针对南水北调中线某膨胀土高填方渠堤工后沉降明显的问题,通过该段渠堤现场表面变形、内部变形、地下水位和降雨量监测数据的分析,对其沉降变形特征进行了研究。结果表明:高填方渠堤中渠基膨胀土的垂直表面位移受降雨影响显著,其导致高填方渠堤沉降变形随时间的变化可分为缓降段、陡降段、回弹-稳定-陡降段和回弹段4个阶段;填方高度对渠堤的表面变形和内部变形均存在显著影响,渠堤沉降量随着填方高度的减小而逐渐减小,同时,渠堤内部变形主要集中在孔口以下6~7 m的深度范围内,且指向渠外方向累计水平位移量较大于指向渠内方向的累计水平位移量;结合测压管水位、垂直位移测点及降雨量的变化规律,得到了该段渠基土的表面变形与测压管水位存在较强的相关性,地下水位变化是导致区域地表变形的主要因素。研究成果对膨胀土高填方渠堤工后沉降防治具有科学的参考意义。

交叠隧道引起地表及既有隧道变形规律分析

为了研究新建盾构隧道上穿既有隧道引起的地表沉降和隧道变形规律,以武汉轨道交通5号线一期工程施工为背景,利用FLAC3D软件进行了数值模拟,分析了新建左线隧道上跨施工对下卧左线和上跨右线隧道及地表土体变形的影响,并与现场实测结果进行了对比分析。结果表明:新建盾构隧道上穿对既有隧道水平变形的影响较小,需重点关注既有隧道竖向变形和盾构区变形监控工作;随着新建隧道掌子面推进,既有隧道距离掌子面越近处变形速率越大;开挖引起的隧道外地表沉降符合正常开挖沉降规律,即离隧道中心点越近,地表沉降量越大,开挖至中部时地表变形速率较快,接近稳定阶段开挖时地表变形速率较慢;交叠段开挖完成后地表沉降数值模拟结果与实际盾构施工现场地表监测数据之间的误差最大仅为4.32 mm,在误差允许范围内。研究结果对同类工程应用具有一定的指导价值,能为类似工况下的工程施工提供参考。

地下管廊深基坑回填土层沉降特征研究

为研究城市地下综合管廊回填后路面的沉降规律,依托雄安新区某管廊工程,运用现场回填土层沉降变形物联网智能监测与数值模拟计算方法,建立了综合管廊基坑回填施工过程的力学计算模型,对不同工况下的路面沉降与管廊结构的应力、应变情况进行分析。研究结果表明:1)回填土体的累积沉降量及各土层间的沉降差随着回填土层厚度的增大而增大。2)在阶梯法回填施工中,施工回填段数越多,路面沉降量及不均匀沉降程度越小,管廊结构变形越大。3)施工后的路面沉降量随着压实度的增大而显著减小。相关模拟方法与研究成果可为类似综合管廊回填工程的方案设计提供参考依据。

基于工程类比的盾构下穿高速铁路路基 沉降预测及控制措施

以石家庄地铁4号线盾构隧道下穿京广高速铁路路基段为工程背景,通过选取具有相似地质条件和施工环境的石家庄地铁2号线K24+108处进行工程类比,对盾构施工引起的高速铁路路基沉降进行了预测,并在此基础上通过数值模拟计算了不同地层损失率下的路基沉降,并探讨了袖阀管注浆技术的有效性。结果表明:工程类比法能够有效预测未施工的地铁4号线下穿高速铁路段的路基沉降;建议在下穿段前方60~120 m设置试验段调整掘进参数,并将地层损失率控制在0.75%以内;施工中结合信息化施工监测和盾构主动控制技术,可将路基沉降控制在5 mm以内。本研究为类似工程提供了一种快速、经济的沉降预测和控制方法,对保证高速铁路安全运营具有重要意义。

安康机场罗家河膨胀土高填方沉降变形特征研究

安康机场罗家河高填方是国内罕见的膨胀土填方体。通过表面与底部涵洞沉降监测,对其沉降变形特征进行了研究。结果表明,膨胀土高填方次固结阶段的表面沉降受降水影响显著,出现反复膨胀变形,最大膨胀速率为0.485mm/d;建立了考虑填方厚度与沉降时间的膨胀土高填方工后沉降预测模型,模型参数u可表征挖填交界面处地基沉降在此处产生的拖拽效应引起的沉降量,模型计算值与实测值平均相对误差为12.17%,该模型可为地质条件与填筑材料类似工程的工后沉降预测所借鉴;依据填方体胀缩变形可将其分为8个阶段,胀缩变形阶段均与时段降水量关系密切,其中缓升段Ⅶ时段降水量为644mm,对应的膨胀量达44mm;该膨胀土填方体总体表现为膨胀,而非其他岩土填筑体的压缩变形。

超大直径盾构隧道穿越并列布置建筑群影响分析

以上海市超大直径盾构隧道北横通道下穿建筑群工程为研究背景,采用数值模拟和现场监测相结合的方法,对隧道穿越过程中建筑沉降进行分析,并在此基础上根据现场建筑排列特点建立并列布置建筑群,通过设计4种不同穿越工况,研究盾构穿越建筑群时地表沉降和隧道上方单幢建筑沉降受周围建筑影响规律。研究结果表明:侧穿区域内建筑对地表沉降曲线影响较小,下穿区域内建筑引起地表沉降曲线呈现非对称“V”形;建筑群对地表沉降主要影响区域为隧道轴线两侧2D范围,施工过程中应对该范围进行重点监测;侧穿区域内建筑对隧道轴线另一侧建筑沉降有抑制作用,下穿区域内的建筑对隧道上方建筑扰动较大;隧道穿越建筑前,纵向方向的建筑群对该建筑的隆起变形有抑制作用,穿越后,纵向方向的建筑群对该建筑的沉降影响更大;建筑纵向倾斜率随盾构开挖进程变化较大,盾构穿越过程中应重点关注建筑纵向倾斜变化。

铁路高填方路基不同沉降预测方法对比分析

针对高填方路基沉降问题,文中依托威远县成自高铁威远站基础设施项目,进行了现场沉降监测。通过双曲线法、三点法和指数曲线法对沉降进行了预测,并与现场监测结果进行了对比分析。结果表明,通过双曲线法对沉降进行预测,4个测点相对误差均超过了3%,预测结果偏于保守;三点法和指数曲线法预测结果均偏小。通过三点法对沉降预测的相对误差较低,最大误差未超过0.5%,体现出了良好的预测效果。指数曲线法预测沉降最大误差为0.71%,预测结果与实际监测结果较为吻合,预测效果准确度较高。三种方法相比,三点法表现最好,与实际监测结果最为吻合,双曲线法预测结果偏于保守,更适用于保守型决策使用。

阜溧高速路桥过渡段软基沉降控制技术

以阜溧高速公路软基处理工程为依托,采用Midas GTS NX软件分别计算了水泥搅拌桩和预应力管桩加固软基后的地表沉降,分析了路桥过渡段软基的沉降规律,对比了采用预应力管桩处理软基后地表沉降的模拟值和监测值。结果表明:水泥搅拌桩对软基处理效果较差,处理后的地表沉降达到20.86 cm;软基在采用预应力管桩处理后,地表最大沉降为5.08 cm,相比水泥搅拌桩方案,沉降大幅减小;采用预应力管桩处理软基后,地表沉降模拟值和监测值相差较小。本工程采用预应力管桩对路桥过渡段软基进行处理较为合适。

有轨电车不同跨度一体化复合桩板结构路基沉降控制离心模型试验与验证

目的:随着城市轨道交通的快速发展,越来越多的城市开始建设有轨电车。有轨电车桩板结构路基是近年来提出的一种新型路基结构形式,现有一体化桩板结构路基在设计时没有考虑板下土体承受荷载,这将会导致设计保守,造价较高,工期较长等问题,一定程度上会制约有轨电车一体化桩板结构路基的推广和应用。方法:以某有轨电车工程为背景,采用离心模型试验与现场实测结果对比验证的方法,研究桩板结构在有轨电车荷载作用下随不同跨度条件下发生的沉降变形规律,在此基础上对原有设计方案进行优化,为一体化复合桩板结构路基的设计提供依据。结果及结论:研究表明:一体化桩板结构路基可以适量考虑板下土体承载能力,通过疏化桩体控制变形,形成一体化复合桩板结构路基;一体化桩板结构路基的离心模型试验数据与现场监测数据的规律相吻合,数值差异受土层性质影响,试验为最不利工程变形情况;在现有计算理论无法对板下土体承载精确计算时,可以在桩板结构设计方案的基础上,适当调整桩体跨度并通过试验验证后优化工程设计方案,在满足工程要求的同时,达到在城市区域施工过程中缩短工期及降低造价的目的。

滨海地区二元地层明挖隧道基坑施工变形实测分析

为分析滨海地区软-硬二元地层中深长基坑开挖引起的邻近土体变形响应特性及分布规律,以厦门枋钟路隧道明挖基坑为例,采用现场实测方法对基坑开挖引起的邻近土体水平位移、地表沉降及立柱变形分布特性进行了分析。实测结果表明:基坑开挖引起的土体水平位移呈现中间大两头小“鼓胀”式分布,最大水平位移约为基坑开挖深度的0.16%~0.50%,且大致位于开挖面以下10 m深度处;基坑邻近地表沉降呈“凹槽”形分布,最大地表沉降约为基坑开挖深度的0.25%,发生在距坑边0.3倍基坑深度的位置;相较而言,立柱竖向变形分布较为均匀,最大竖向位移约为5~10 mm。

绿色电力交易结算流程安全监测模型研究

为了避免电力用户在交易过程中受到欺诈,需要对整个绿色电力交易结算流程展开监测。提出了基于多时间尺度耦合的绿色电力交易结算流程安全监测模型。基于时间光滑正则化的序列数据融合方法,对多时间尺度的绿色电力交易数据展开融合处理。根据数据融合结果,分析绿色电力交易结算的具体流程,创新性地采用蒙特卡洛模拟法建立交易模型。通过马尔科夫随机场模型,根据绿色电力交易结算流程的特点建立安全监测模型,以实现绿色电力交易结算流程的安全监测。试验结果表明,应用所提模型可以覆盖整个绿色电力交易流程,高精度监测绿色电力交易24 h的安全态势。该研究为分析绿色电力交易结算过程中存在的安全隐患提供参考。

深基坑开挖导致邻近建筑群大变形损坏的实测分析

深基坑开挖对邻近建筑物的变形和安全有着重要的影响,然而,深基坑自身安全开挖却导致邻近建筑群变形损坏的工程实录却并不多见。为此,结合某高档综合楼12 m深基坑开挖工程施工过程的现场监测结果,分析了深基坑开挖导致邻近11幢建筑物的沉降变形发展过程,及其与地基条件、基坑开挖施工工序、支护结构水平位移、建筑物基础型式之间的关系。结果表明,深厚的淤泥质粉质黏土夹粉砂地基及基坑降水是诱发6幢建筑物产生超过100 mm沉降变形而损坏的根本原因,有效的止水帷幕和降水措施是控制该类地基深基坑开挖工程对邻近建筑物影响的关键。

盾构侧穿邻近古建筑的施工影响分析及保护措施加固效果的研究

结合上海地铁11号线侧穿古建筑的实际工程,采用数值计算和现场实测相结合的方法,对国内最新型的MJS桩基施工预加固与新建隧道侧穿引起的邻近古建筑的沉降进行了深入研究。整个施工力学的全过程对建筑物的影响分为桩基施工扰动阶段、上行线穿越阶段和下行线穿越阶段3个阶段。其中先期桩基施工扰动的影响相对显著,但由于MJS桩的保护作用,上行线穿越影响次之,下行线穿越影响最小。计算结果表明,由于桩基施工的预加固与隧道左侧建筑物的存在,使得地表的沉降槽与传统的形式有较大区别;同时,地表的水平位移分布规律也发生了明显的变化。此外,由于隔离桩的保护,大大减少了盾构掘进对地表以及建筑物沉降的影响。现场监测与数值计算的结果对比分析也表明两者所反映的规律较一致,其数值差别较小,进而验证了数值计算方法的准确性与合理性。

软土地区超深基坑变形特性离心模型试验研究

以上海某挖深38m的超深基坑工程为背景,利用离心模型试验研究了两组类似工况下超深基坑的围护结构变形、土压力变化、地表沉降等性状,同时也探索了主要工程性状的内在联系,并与现场施工实测数据结果进行了比较验证。试验结果表明:两组类似工况下超深基坑的开挖性状近似,其中,围护结构变形随开挖的进行而加大,在开挖后期水平位移最大值不再增大,只是最大值点下移,最大值点基本位于开挖面附近;围护结构后侧的土压力的变化值较好地吻合围护结构自身的变形状态;地表位移呈沉槽状,槽底随开挖的进行而逐渐加深并外移,试验结果与实测数据吻合。

浅埋松软地层管棚注浆施工引起地表沉降分析

基于ADINA有限元程序构建三孔框构式引水隧道洞口段的二维计算模型,分别对无支护、注浆、管棚和管棚注浆加固等支护条件下隧道施工引起地表非线性变形进行数值模拟分析,揭示不同支护条件下的地表变形响应程度,管棚注浆支护引起地表沉降值的最小,其次是管棚支护和注浆支护。利用现场监测管棚变形和地表沉降,地表和管棚变形得到有效控制。研究结果表明,管棚注浆支护在浅埋松软地层隧道施工中取得良好的支护效果,从数值计算理论层面上,浅埋松软地层隧道采用管棚注浆技术是可行的,监测结果也验证管棚注浆支护技术的有效性和可靠性。

软弱地层联络通道冻结法施工温度及位移场全程实测研究

研究软弱地层联络通道冻结法施工的冻结温度场、解冻温度场、冻胀融沉发展规律,是解决其冻胀及工后融沉预测与控制的前提。以软土隧道联络通道冻结法工程为背景,对冻结温度场、解冻温度场、地表变形、深层土体冻胀融沉及温度变化规律等进行了全程实测,对冻结壁的形成及解冻全过程进行了分析。结果表明:冻结过程温度变化规律可分为温度快速下降、降温减慢、降温速度加快、土体温度稳定、维护冻结等5个阶段。解冻期间,土体温度经历快速回升、0℃附近稳定、温度持续回升3个阶段。冻结圆柱交圈是产生迅速冻胀的临界时间点,冻胀主要发生在冻结18~45 d;联络通道解冻15 d,部分土体温度达到0℃附近,冻土进入相变阶段,因此应在15 d后开始融沉跟踪注浆;入土深度越大土体相变阶段持续时间越长,粉土融沉主要发生在解冻前2个月,其完全解冻需要100 d左右,此为跟踪注浆至少应持续时间。深部土体温度、冻胀融沉位移均随深度增大呈线性递增。实测拱顶冻结壁处最大冻胀及融沉位移分别是对应地表冻胀、融沉量的3.6倍、4.9倍。地表冻胀融沉槽为联络通道中线两侧符合拟正态分布规律,其影响范围约为隧道底部埋深的1.2倍。

盾构施工引起的横向沉降模式及其识别

地表沉降是盾构施工质量及环境控制的重要指标。然而由于具体施工参数、地质条件及地表边界条件的复杂性和不确定性,实测地表沉降大小及其分布形态往往与理论、经验的预测结果之间存在较大的差异,正确解读这种差异性,分析其隐含的物理、力学意义,对信息化施工控制意义重大。鉴于此,根据大量实测数据以及盾构施工力学原理,归纳提出几种常见的典型沉降曲线模式,并将其形态特征与施工工况条件对应起来,可以将实测地表沉降数据的变化及时、科学地解读出来并指导施工合理进行。此外,由于施工数据与监测数据量巨大且离散性大,人工模式识别需要实时在线且经验丰富的专家,且存在耗时长、工作量大等缺点,针对这种情况,本文建立的计算机模式识别和远程数据传输可有效解决该问题,且经过工程实例验证是可行的。

管棚注浆在浅埋松软地层中的预加固效果分析

管棚注浆法是浅埋地下工程通用的一种超前支护技术。为分析管棚注浆支护法在浅埋松软地层开挖中的支护效果,以某三孔框构式引水隧道洞口段浅埋松软地层为例,通过对管棚应变变化情况进行监测研究和对隧道施工过程中引起地表沉降进行现场监测,利用ADINA软件对不同支护条件下隧道开挖过程所产生地表沉降值进行数值模拟。以数值试验的定量分析作为理论基础,通过监测管棚形变和地表沉降数值变化,并对两者结果进行对比分析。结果表明,管棚注浆支护设计在浅埋松软地层开挖中应用效果显著,管棚注浆法能够在对隧道围岩进行超前预加固时形成一圈防护层,能分担部分隧道上覆岩层应力,从而较好地调节围岩应力重分布,同时又能有效地抑制围岩的变形。

矿岩接触带巷道顶板沉降变形相似模拟试验研究

为分析矿岩接触带巷道顶板沉降变形对巷道稳定性的影响,以大冶铁矿尖林山矿区接触带巷道为研究对象,基于相似原理,构建了矿岩接触带巷道物理相似模拟试验模型,设计了沿巷道走向与矿岩接触面对称布置的应变位移计监测方案,分析了接触带巷道顶板沉降变形规律。研究结果表明:接触带巷道顶板两侧岩体沉降变形量和变形速率存在差异,接触带巷道大理岩侧顶板沉降量和沉降速率大于铁矿侧;邻近巷道开挖扰动对已开挖巷道顶板变形破坏有较大影响,增大了接触带巷道两侧岩体的沉降变形程度。结合大冶铁矿矿岩接触带巷道顶板沉降量监测数据,从顶板沉降量、沉降速率2个方面对比分析了相似模拟试验和现场监测试验结果,表明矿岩接触带巷道顶板沉降变形规律具有一致性。

红层泥岩填筑路堤本体沉降特性研究

本文首先通过对几种不同压实度的红层填料路堤的室内离心模型试验与数值计算分析，确定最合理的压实度为0．93；然后对用压实度为0．93填筑的红层泥岩路堤进行现场碾压试验，确定了碾压参数；最后对达到压实度0．93的红层泥岩路堤进行沉降监测，监测结果表明，红层泥岩填筑路堤本体压密沉降占填土高度的0．7～0．8％，且完成的时间较快。