双洞效应的黄土公路隧道变形影响离心模型试验

目前,有些黄土公路隧道受到地形限制只能采取小净距隧道形式,为了更好地解决彼此开挖相互受影响带来的安全隐患问题,笔者开展了6组基于先加载后开洞思路的离心模型试验,研究了不同净距和间距的组合下双洞效应黄土公路隧道地表及地层的变形规律。试验结果表明:间距保持1D时,随着净距的增大,双洞间的相互影响程度明显减弱,先行洞开挖对后行洞的次生扰动逐级递减;地表沉降轮廓由单核心盆地演变为多核心盆地,地层变形曲线从V形发展为W形;压力拱效应明显且成拱高度随两隧体净距的增加而升高。间距变为2D时,无论净距如何取值,地表和地层沉降的最大值都会在右侧隧道中心线附近出现,右侧隧道上覆土体变得更为敏感。净距2D间距2D时,地表和地层沉降均在右侧先行隧道拱顶上方出现6组工况下的最大沉降值,评定为最不利工况;间距1D净距取1.5D和2D时,两隧体间均可形成自稳的宽底承载土柱体。因此,小净距黄土公路隧道合理净距取值范围为1.5D^2D,相应的掌子面间距宜控制在1D内。

基于双洞效应的黄土公路隧道地层变形规律离心模型试验

鉴于目前黄土公路隧道修筑面临的一些特有问题,为了更全面地了解双洞效应影响下黄土公路隧道地层变形规律,运用离心模型试验设备,系统开展了4组基于先加载后开洞思路的模型试验,研究了双洞不同净距对黄土公路隧道地层变形的影响。试验结果表明:随着双洞净距的增大,双洞间的相互影响程度减弱,靠近拱顶处的地层变形曲线由单峰值的V形逐步变为双峰值的W形;存在压力拱效应且压力拱的形成高度随双洞净距的增大而增大;先行洞室各层沉降范围及沉降值均略大于后行洞室,且随双洞净距的增大,先行洞室对后行洞室的影响程度逐渐减弱;选用0.5D间距形式,易在隧道间形成应力与变形强影响区,需对中间土体进行加固,选用D及以上间距形式,隧道间可以形成自稳的宽底承载土柱体,故小净距黄土公路隧道双洞间合理净距可选取为D。

明挖卸荷对下卧地铁双洞隧道变形影响的计算方法研究

开挖卸荷对邻近地铁隧道的变形影响是城市基础设施建设正面临的一个难题。考虑地铁双线隧道之间的"双洞效应",基于Mindlin基本解和能够反映土体变形连续性的Pasternak弹性地基梁理论,建立明挖卸荷对下卧双洞隧道纵向变形影响的解析分析方法,推导并求解隧道在附加荷载作用下的平衡微分方程,并对简化弹性空间法得到的地基参数进行修正以提高计算精度。依托实际工程将所提方法运用于某近接地铁双线隧道的基坑工程,预测和分析明挖卸荷引起的下卧双洞隧道附加变形和内力的分布规律。研究表明:开挖卸荷所引起的邻近双线隧道附加应力和变形在一定程度上受到"双洞效应"的影响,与土体自由位移场条件下单洞隧道的计算结果相比偏小;利用简单工况模型下通过解析试算获得的修正地基参数,能较准确地对实际复杂工况条件的隧道变形进行预测和分析;隧道变形的解析解与实测数据相比具有良好的一致性,验证了方法的有效性。

基坑开挖引起复合地基下卧双线地铁隧道附加荷载的计算研究

为研究基坑开挖时复合地基及竖向、横向'双洞效应'对下卧双线地铁隧道竖向、横向附加荷载的影响,基于Mindlin应力解,得到在复合地基侧摩阻力作用下隧道轴线上的竖向、横向附加荷载,通过迭代法计算得到'双洞效应'引起隧道轴线上的竖向、横向附加荷载,借助竖向、横向总附加荷载引起的隧道位移对比验证,并分析隧道位置改变对侧摩阻力和'双洞效应'引起隧道竖向、横向附加荷载的影响。研究结果表明:侧摩阻力和'双洞效应'对隧道竖向、横向附加荷载的影响是不可忽略的,其影响主要表现为减小隧道的竖向、横向总附加荷载,且影响范围不变;在施工条件和规范容许范围内,应尽量减小双线隧道之间的距离,以及增大隧道与基坑中点的距离;当需要严谨精确地计算小净距地铁隧道'双洞效应'引起的附加荷载时,必须选用迭代法计算。