卸载工况下盾构隧道结构承载能力的试验研究

在盾构隧道运营过程中,隧道侧部出现的侧压力卸载会对隧道结构的变形产生影响,进而影响到地铁盾构隧道的正常运营。为解决此问题,必须对卸载工况下的盾构隧道的极限承载能力及管片结构的受力状况进行研究。研究的首选方法是足尺试验。对卸载工况下盾构隧道结构承载能力进行了足尺试验,记录了试验现象及相关破坏形式,并分析得到了盾构隧道结构在卸载工况下的受力机理及关键性能点。

双侧卸载工况下盾构隧道错缝拼装结构变形特征

依托厦门地铁2号线区间隧道,采用相似模型试验和有限元数值模拟分析了隧道双侧卸载工况下结构的受力变形特征、破坏形式及损伤过程,得到盾构隧道管片错缝拼装结构在双侧卸载工况下的变形控制指标.结果表明,管片混凝土裂缝宽度达到设计允许值0.15 mm时的收敛变形值为3.29‰D(D为隧道直径);螺栓屈服时收敛变形值为10.67‰D,结构破坏形式表现为由管片开裂、螺栓屈服直到变形过大并垮塌.

旁侧基坑开挖卸载工况下槽钢加固盾构管片的加固效果研究

为解决日益增长的盾构隧道修复治理问题,丰富现有隧道管片的加固体系,针对已有的槽钢加固中的不足开展槽钢加固盾构管片截面的有限元研究,通过MIDAS GTS NX有限元软件建立精细三维管片模型,并将模拟结果与足尺试验结果对比验证,然后开展槽钢环数、拼装形式、加固形式等影响因素的研究,旨在更全面地认识旁侧基坑开挖卸载工况下槽钢加固管片的受力变形性能和加固效果。研究结果表明:1)4环槽钢加固可有效限制管片的收敛变形并减小螺栓主应力;2)错缝拼装形式下管片的顶底收敛变形和螺栓应力在槽钢加固前后均呈现小于通缝拼装管片的特点;3)槽钢最大主应力主要出现在顶部、腰部和200°~220°过渡段,可对这些部位采取局部加强措施;4)槽钢-钢板组合加固是一种可靠的加固方式,对管片顶底收敛变形的加固效果明显,最大加固效率可以达到45.8%且经济性良好。

地面卸载作用下软土大直径轨道交通盾构隧道结构变形预测

上海轨道交通L16采用外径为11.36 m的大直径盾构隧道,运营期邻近开挖卸载对大直径隧道的影响是隧道养护管理工作需要考虑的问题之一。借助有限元分析软件ABAQUS,建立包含内部结构的错缝拼装大直径轨道交通盾构隧道3D模型,计算分析隧道两侧土体对称开挖卸载工况下管片环的直径变形量、接缝张开量、中隔墙应力及石岩棉压缩量与土体开挖深度的关系。计算结果表明:模型每组拼装循环中的2个管片环受力变形基本一致;管片环整体变形呈"横鸭蛋"状;管片环变形与接缝变形在不同工况下达到规范规定的限值;中隔墙压应力的变化与石岩棉压缩量存在密切的关系。计算结果可为盾构隧道运营期的保护标准制订提供参考。