地表交通荷载下侧方溶洞对隧道影响研究

针对岩溶地区的地铁隧道建造问题,本文建立地表移动荷载作用下侧方溶洞-隧道耦合模型,分析不同荷载形式对侧方溶洞存在对模型应力场和位移场的影响,并对溶洞与隧道边距和溶洞洞径对隧道的影响进行了研究。研究结果表明:地表交通荷载作用下侧方溶洞对地基位移和应力场有显著影响,随着荷载移动速度增大显著增大;溶洞与隧道边距较小时,地表交通荷载下引起的附加动应力占比随溶洞洞径的增大而增大。地表移动荷载产生的铅垂向Z振级受溶洞与隧道边距影响,当边距不断增大时,振级逐渐减小;当超过环境振动标准规定的振动限值时需要对溶洞进行处理。

地表交通荷载引起邻近浅埋隧道振动评价研究

为研究地表交通荷载引起邻近浅埋隧道振动问题,建立地表移动荷载下三维弹性半空间中隧道振动分析模型。隧道衬砌模拟为中空圆柱体,隧道周围土体模拟为含有圆柱形空腔的黏弹性半空间。地表车辆荷载简化为4个均布矩形荷载,矩形荷载可以分解为关于隧道轴线正对称和反对称2种荷载分量。含有圆柱形孔洞的地基中位移场分解为下行平面波引起的位移场和外行圆柱波引起的位移场,通过波场转换可对地表和衬砌–土体接触处的边界条件进行描述,在频域中获得控制方程基本解,然后利用快速Fourier变换获得时域结果求得。地表车辆荷载下邻近隧道的振动响应可由正对称和反对称荷载工况下的结果叠加得到。计算结果表明:隧道两侧车辆荷载在隧道处引起径向动应力最大值分布在以竖向为中心的-45°~45°范围;增加隧道埋深或车辆距隧道的水平距离,可显著减小隧道的振动速度响应和应力响应;一定隧道埋深下,车辆荷载与浅埋隧道的水平距离达到最小安全距离时隧道振动可以满足相关振动规范的要求,且该安全距离跟车辆速度在研究范围内呈线性关系。

岩溶地区新建隧道的稳定性分析

针对地表交通荷载作用下顶部溶洞对隧道的稳定性影响问题,文章建立了溶洞-隧道三维模型,对比分析了不同荷载形式下隧道的动力响应,并分析了溶洞与隧道边距和溶洞洞径对隧洞拱顶地基中竖向应力响应和地表竖向加速度的影响。研究表明,地表交通荷载下顶部溶洞存在对地下隧道应力和位移有显著的影响,当溶洞与隧道边距较小时,溶洞洞径对隧道动力响应有显著的影响,但随着溶洞与隧道边距的增大,这种由溶洞洞径引起的影响随之衰减。地表交通荷载产生的铅垂向Z振级随着边距不断增大而逐渐减小。

车辆荷载对地铁车站支护结构动力响应分析

以某地铁车站的基坑为例,研究地表交通荷载作用下地铁车站基坑的稳定性。结果表明:采用现行规范进行预应力钢支撑设计,除可以承受计算的静载荷外,还有一定的能力承受振动荷载作用,并维持基坑的稳定性。在考虑周边地表交通荷载时,需严格按照既有规范进行基坑支护设计。预应力钢支撑施工时需特别注意支撑的结构、组装方式、施加预应力的方式和施加预应力的时间等对支护效果的影响。