基于地层结构法的石子崎隧道施工过程模拟分析

文章基于地层结构法,利用Midas GTS NX有限元软件,模拟了仁新高速公路上覆废弃建筑物的石子崎隧道开挖过程,对比分析了有无上覆建筑物两种工况下,隧道开挖过程中的沉降及衬砌内力分布规律,提出了隧道衬砌的重点监测位置,对隧道的施工及监控量测具有一定的参考价值。

基于地层结构法的傍山路段棚洞结构设计

受线形、地形地貌等因素的影响，山区公路的傍山路段不可避免地要形成高边坡或偏压隧道，为减小地质灾害，最大限度地保护自然生态环境，棚洞结构是一个很好的选择。与普通明洞结构不同，棚洞结构受力比较复杂，不仅承受回填偏压荷载，还要不同程度地受人工边坡的影响。为深入研究边坡对棚洞结构的影响，提出了采用基于地层结构法的傍山路段棚洞结构设计，应用有限元软件动态模拟了棚洞施工的全过程，重点分析了不同应力释放率（0-50％）的荷载作用于棚洞时的结构内力及变形特征。

基于地层结构法的隧道围岩压力反分析

围岩压力是隧道结构设计的最重要参数之一。现有的理论方法和经验方法在计算深埋隧道围岩压力时均未考虑埋深的影响,导致计算结果与实测结果存在较大偏差。本文提出一种基于地层结构法的隧道围岩压力反分析方法。该方法通过确定衬砌的支护反力确定围岩压力。采用这一方法,分别计算了浅埋、深埋土质隧道的围岩压力,并将部分结果与现有实测数据和其他方法的计算结果进行对比。采用反分析方法得到的围岩压力与实测围岩压力较为接近,验证了提出方法的可行性和准确性。

基于地层结构法的隧道衬砌结构受力数值分析

隧道衬砌的设计是隧道设计的重点,隧道衬砌的设计,不仅要保证其安全性外,还需更加经济。为保证隧道衬砌结构安全的前提下降低成本,结合算例,采用地层结构法,考虑荷载分配系数,计算衬砌结构的水平及竖向荷载。再结合ANSYS软件,进而分析出衬砌结构的位移、弯矩、轴力、剪力等力学特征参数。得到:围岩荷载作用下,隧道顶部及仰拱中部产生较大变形,其中隧道顶部位移最大;仰拱中部处弯矩最大,拱脚位置弯矩也较大。

基于地层结构法的隧道坍塌综合处理技术

以某高寒地区公路隧道浅埋段坍塌事故为例,介绍了较为罕见的超前大管棚结合地表注浆的综合处理技术,阐述了综合处理技术相比单一超前大管棚处理技术的优势。通过有限元软件ANSYS采用地层结构法对综合处理技术进行模拟论证,模拟结果显示:综合处理技术后的初支最大第一主应力为6.8MPa,最大第三主应力为9.4MPa,初支应力较初始地应力有明显减小。综合处理技术比单一处理技术的周边收敛值和拱顶沉降值分别减小了45.5%和24.7%,监控量测实测结果与数值模拟基本一致。该综合处理技术有效的保障了施工安全,坍塌处理效果良好。

基于地层结构法的喷膜防水衬砌结构力学性能分析

为了研究防水膜的黏结作用对喷膜防水衬砌结构力学性能的影响和防水膜与初支及二衬间界面在围岩压力作用下的损伤情况,结合试验测得的界面法向、切向及防水膜的本构参数,建立隧道二维地层—结构模型,在Ⅳ级围岩条件下,对喷膜防水衬砌结构和复合式衬砌结构的力学性能和界面特性进行对比分析。与复合式衬砌结构相比,喷膜防水衬砌结构的协同受力作用能使二衬的轴力和弯矩减小,增大二衬的安全系数,同时使初支的安全系数减小。研究结果表明,防水膜的黏结作用会增加二衬的安全储备但基本不会影响隧道的位移,并且在受力过程中衬砌结构间的界面不会发生损伤。因此,可以对二衬的设计进一步优化,提高隧道的经济性。

基于地层–结构法的沉管隧道三维数值分析

为分析沉管隧道的整体沉降以及接头张开、剪切变形等工程关注问题,重点研究了基于地层-结构法的沉管隧道建模方法,探讨了隧道初始地应力平衡、施工顺序的模拟、材料的本构模型以及接触关系的模拟等主要问题;通过建立港珠澳沉管隧道模型验证上述方法的可行性,并分析了初始地应力平衡的效果、隧道沉降变形以及接头相对变形,得到如下结论:①进行地应力平衡后的土体应力场与土层埋深近似成正比,位移场基本为0;②20 m回淤土荷载引起港珠澳沉管隧道最大沉降增量约为9.6 cm,航道处清淤会产生明显的回弹变形,对沉降变形的影响范围约超出清淤范围一个管节左右。

地层结构外延法在塔中隆起古生界多期剥蚀量估算中的应用

许多常用的剥蚀量估算方法存在着局限性.这些方法通常只能估算某一界面的总剥蚀量或者在单期构造活动区估算剥蚀量.采用地层结构外延法,探讨具有多期剥蚀历史的剥蚀量估算.地震剖面综合研究揭示,塔中地区存在3个主要剥蚀界面.对3个主要构造变革期剥蚀量的剖面和平面分布特征的分析表明,塔中地区剥蚀量的分布主要受构造控制;不同时期的剥蚀量分布差异,反映了该区的古剥蚀地貌特征和构造发育演化过程.

基于ABAQUS的地层-结构法模型的地应力平衡方法研究

地应力平衡过程是岩土工程数值分析中的第一步,其计算结果的准确性是数值分析结果可靠性的决定性因素之一。文章基于有限元软件ABAQUS,分析了自动地应力平衡法、关键字法、ODB文件导入法及初始地应力提取法4种常用的地应力平衡方法在不同复杂程度模型中的平衡效果。结果表明:4种平衡方法均能满足简单模型分析的地应力平衡要求,且自动地应力平衡方法得到的结果优于其它方法。而对于包含tie约束和摩擦接触等复杂边界条件的地层-结构法模型,这4种方法均不能有效完成地应力平衡过程。文章在对运算结果进行分析后,提出了一种适用于复杂边界条件模型的地应力平衡方法,并通过算例验证了该方法的有效性。研究成果可为岩土有限元分析以及相关研究提供参考。

桩基失效对桩基-结构影响的数值模拟研究

为研究桩基失效对桩基-结构的影响,以某既有桩基-结构工程为例,基于地层结构法建立三维数值模型,分析不同工况下桩基失效引起的桩基和主体结构应力变形情况。根据应力、变形分布特点分析并总结规律,对桩的承载力、底板抗裂、结构安全性进行分析评估,为评估项目安全可靠度提供数值参考。研究表明,该工程两根受力最大的桩基发生失效不会影响桩基-结构的安全。

膨胀土中隧道的地层—结构法数值模拟研究

分析对比了荷载—结构与地层—结构两种隧道衬砌结构的计算方法,并以地层—结构法为基础,利用ABAQUS有限元软件的热—应力耦合功能,通过设置温度的变化,利用膨胀土材料的热胀冷缩实现了土的膨胀,得出的计算结果对实际工程有参考价值。

生态敏感区隧道结构安全计算方法研究

为了准确计算衬砌结构稳定性,建立地层结构模型分析复合衬砌注浆后外水压力的分布,将外水压力简化为梯形荷载准确施加在衬砌荷载结构模型中.根据规范进行的结构稳定性验算表明,六盘山隧道注浆堵水后,衬砌结构各位置安全系数K均大于2,满足安全性要求,在保证结构安全的同时达到了控制隧道排水量的作用.

新建高铁隧道小净距下穿公路隧道结构安全影响分析

为了分析新建隧道建设对所交叉的既有隧道结构的安全影响,以西渝高铁徐家坡隧道为例,采用地层结构法,建模分析计算了新建隧道开挖不同进尺阶段既有隧道的变形情况。结果表明,新建隧道下穿既有隧道开挖至既有隧道正下方时交叉位置发生塑性区贯通,影响较大,该施工时间节点应重点加强超前支护防护;下穿隧道开挖引起上方既有隧道竖向位移最大,且竖向位移随着下方新建隧道的开挖进尺不断增大;既有公路隧道竖向最大位移较大,安全风险较大,应采取相应的超前预加固措施。

基于不同计算方法的综合管廊结构特性对比研究

综合管廊是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”,也是当前和今后一段时间内我国大中型城市市政工程建设的重点。笔者基于Midas GTS NX软件,分别采用荷载-结构法与地层-结构法,对比研究了地下管廊结构特性随上覆土石回填高度的变化规律。研究表明:两种方法计算所得的底板挠度极值及基底平均应力均值相差不大,但荷载-结构法计算所得的顶板挠度及应力极值、基底最大应力量值明显大于地层-结构法结果,且地层-结构法结果呈现非线性增长规律。经分析比较,地层-结构法计算假设较少,且能够充分体现地层与管廊结构的相互作用,计算结果较优。建议在今后地下综合管廊的设计计算中逐步推广地层-结构模型及数值计算方法,为工程安全与经济性提供有力支撑与保障。

盾构通过后横向风道暗挖法受力分析

北京地铁17号线区间隧道采用盾构先行通过后横向暗挖风道的施工工艺,上层风道跨越盾构隧道开挖至端墙,下层风道开挖至临近盾构隧道。在上层风道二衬结构保护下,倒挂井壁开挖盾构隧道两侧土体,施工竖井二衬,保留盾构隧道范围内的下层风道侧墙及底板不施工,以保证后期施工安全。因需要进行多次受力转换,采用荷载-结构法对二衬结构进行各阶段内力分析。采用地层-结构法对开挖风道、竖井、拆除管片进行各阶段变形及应力分析,结果表明地表沉降满足不超过6cm的要求。监测结果反映地表沉降达到9.91cm,主要原因为竖井开挖到底后遇到承压水,未及时封底,导致支护结构无法闭合成环形成整体受力体系,竖井底部土体无法对底板提供支撑,最终导致地表沉降超标。

超大断面隧道设计计算方法研究

针对深圳市过境高速公路连接线工程分岔超大断面隧道关键节点,采用数值模拟的手段,分析了隧道的围岩开挖后应力应变关系,提出了荷载计算的新的方法。根据工程的地质,对隧道结构形式的设计方法、要点及设计中应注意的问题进行了探讨。计算表明,采用应变指标判断松散拱荷载的方法是较为可靠的计算大断面荷载的计算方法。隧道采用多导洞开挖施工工法是较为安全的,围岩变形也是可控的。该设计方法可为此类结构的设计提供参考和借鉴。

某引水隧洞工程衬砌结构分析

某引水隧洞为大型供水工程中的重要工程,全面系统地验证其衬砌结构的安全稳定性对工程意义重大。首先采用荷载-结构法对典型断面衬砌结构的配筋情况进行复核,其次采用地层-结构法,借助三维数值软件FLAC^(3D)对典型断面衬砌结构进行仿真模拟分析,并评估衬砌结构的混凝土强度是否满足要求。结果表明,引水隧洞衬砌结构应力满足混凝土强度要求,承载能力满足安全要求,为引水隧洞加固设计提供了参考。

基于Burgers蠕变模型的圆形隧道内力分析方法对比研究

以高黎贡山TBM施工的特定段圆形隧道为工程对象,基于围岩蠕变的Burgers模型,提出了隧道衬砌内力计算的地层结构分析法和荷载结构分析法,对比研究两种分析方法的异同点和特点,得出以下结论:(1)地层结构分析法能模拟地层自重应力及其重分布、隧道开挖和支护效应,并能通过蠕变的非线性迭代获得隧道衬砌内力结果,在隧道开挖后围岩蠕变的整个过程中,模拟精度较高,但计算耗时稍长;(2)荷载结构分析法不能考虑地层自重应力以及隧道开挖支护效应,建模相对简单,计算耗时短,但计算前需准备等效节点荷载,对蠕变早期的模拟精度相对较差,对蠕变中后期的模拟结果与地层结构分析法较为一致;(3)综合考虑各种因素,建议围岩蠕变下的隧道衬砌内力分析优先选用地层结构分析法。

千秋关隧道结构设计计算

针对千秋关隧道的特殊地质条件,结合同济曙光公路隧道模块、有限元分析模块进行了结构的设计和计算,计算分别采用地层结构法和荷载结构法进行,两种计算结果均表明结构合理、安全。

舒家湾隧道结构安全计算分析

在隧道设计过程中,为了结构的安全,通常需要对结构进行检算,求得结构的安全系数。地层结构法在结构检算中用得较多,它将衬砌和地层视为整体共同受力的统一体系,以有限差分法为基础,利用FLAC数值计算软件对隧道结构进行检算,对隧道设计有一定的借鉴意义。