掏槽爆破作用下振动波形预测及影响分区确定

为研究隧道掘进过程中掏槽爆破对既有建筑物的影响,构建地表质点爆破振动波形预测函数,引入基于爆破振动波形理论的影响区域划分方法。基于等效球形药包理论,结合萨道夫斯基公式和爆破振动频率预测公式,将拟合系数与等效振源强度函数中的工程参数建立联系,构建适用于实际工程的爆破振动波形函数。依托现场监测数据,验证引入方法的可靠性。最后,分别以质点峰值振速、振动位移作为标准划分爆破振动影响区域。根据计算结果,掌子面在邻近被保护对象水平距离D=50 m时应采取相应的控制爆破措施。

穿越走滑断层隧道错动影响分区及隧道节段式衬砌抗错断性能控制

为了揭示中国西部地区穿越活动断裂公路隧道工程的变形及力学特性,通过数值模拟分析了断层左旋走滑运动对隧道结构产生的错动响应,建立隧道受断层错动影响分区,并提出隧道节段衬砌铰接设计这一抗错断措施。通过对比在影响区内设置不同长度节段衬砌时隧道结构的应力、位移响应规律,得出最优衬砌节段布置形式。研究结果表明:断层走滑错动2.5 m时,隧道结构受错影响范围为断层与活动盘交界面附近2.7 d(d为隧道跨径)内,定义1 d~2.7 d范围内为次要影响区,1 d范围内为主要影响区;通过对比分析发现3 m节段对衬砌结构水平位移和最大剪应力的控制效果最好,峰值最大降低率分别达到了3.38%和43.34%;隧道结构在断层交界面附近水平位移达到最大,随后向两侧较远位置变形不断减小至平稳;可见隧道结构沿纵向所受的最大剪应力值集中在错动影响区内,且在此范围内变化相较此范围外更加剧烈,错动影响区是抗断层错动设防重点关注对象。研究结果可为隧道抗错断设计提供参考。

盾构掘进对浅基础建筑物的扰动及影响分区研究

软土地层中地铁隧道盾构掘进对上方建筑物的扰动效应明显。本文以典型软土地层为背景,模拟不同空间位置盾构下穿浅基础建筑物的扰动效应,分析地表沉降变化规律,探究盾构下穿独立基础、筏板基础、箱型基础建筑物的内力及变形特征,并基于复合准则和强度折减法研究了软土地层盾构下穿建筑物的影响分区。研究结果表明:建筑物沉降随隧道埋深的增加先增加再减小,在隧道埋深(H)=12 m时达到最大值;隧道埋深增加会导致建筑物的水平倾斜变小,最大倾斜值出现在H=6 m处;可将隧道衬砌及围岩的安全系数比值曲线突变点作为强、弱影响分区的界限。研究结果可为软土区盾构掘进对浅基础建筑物的扰动分析及影响区的划分提供参考。

杭温高铁梧坞超大断面隧道上穿高速公路隧道爆破施工影响分区

依托新建杭温高速铁路梧坞隧道垂直上穿既有义东高速公路西甑山隧道工程,建立超大断面近接交叉隧道爆破施工三维数值模型,研究新建隧道不同爆破开挖距离下既有隧道振速分布规律。结合爆破振速分区标准,划分新建隧道爆破开挖影响区和既有隧道纵向影响范围。根据既有隧道实测振速判定其结构安全状态。结果表明:新建隧道爆破施工过程中对既有隧道左拱肩、拱顶产生强影响,左拱肩最大振速可达5.6 cm/s;新建隧道从洞口开挖至0.8D~2.0D、2.9D~3.9D(D为既有隧道跨度)时,先后对既有隧道左线、右线产生强影响,新建隧道开挖至2.5D时对既有隧道右线纵向-0.3D~0.3D范围产生强影响;既有隧道左右线现场实测振速大多数在2.5 cm/s以内,新建隧道爆破施工对既有隧道影响较小。

超近接上跨既有隧道施工影响分区及加固措施效果

为探明新建隧道施工的扰动影响范围以提出施工对策,从而保障既有隧道的安全运营,依托北京地铁新机场线上跨既有地铁10号线工程,采用FLAC^(3D)有限差分软件对不同埋深、净距下的既有隧道进行了施工仿真计算分析。基于既有隧道拱顶位移控制标准,即控制值2 mm和预警值1.4 mm,将扰动影响分域划分为强影响区、弱影响区和无影响区。根据施工影响分区及工程特点,提出了超前管幕和超前管幕+夹土注浆2种加固措施,并进行数值模拟分析。结果表明:超前管幕加固措施位移减小64.05%;超前管幕+夹土注浆加固措施位移减小70.23%。结合现场控制标准,近接施工采取超前管幕+夹土注浆加固措施能够保障新建隧道的施工安全性及既有隧道的运营安全。

小保当井田2-2煤潜水采动影响分区研究

针对小保当井田在未来开采过程中造成的地下水资源大量漏失的问题,以小保当井田开采的2-2煤层为研究对象对潜水资源受煤层采动影响分区进行研究。采用富水指数法通过AHP-熵值法建立评价模型划定了萨拉乌苏组潜水含水层富水性分区,根据相邻煤矿导水裂隙带现场实测类比确定了井田2-2煤层导水裂隙带发育高度及层位,采用信息融合理论方法综合松散潜水含水层富水性分区和2-2煤层导水裂隙带发育层位划分小保当井田内潜水资源受采动影响分区,得出结论:井田未来开采2-2煤层时对松散潜水含水层的采动影响较小,仅存在一般失水区,位于井田南部且范围较小。由于在研究过程中采用了相邻矿井的资料,因此对相邻矿井未来进行相关研究和煤炭开采有一定的指导意义。

北京地铁新机场线超近接上跨既有隧道三维影响分区及应用研究

为科学、合理地制定城市地下工程超近接施工加固方案,依托北京地铁新机场线超近接上跨既有10号线工程,采用数值仿真及现场监测对三维影响分区及其应用进行了研究。研究结果表明:推导了依托工程横向、纵向影响分区表达式,确定了以既有隧道隆起值为判别准则的三维影响分区,并提出了各影响分区应对对策;考虑到现场施工施作空间及经济指标,对依托工程基于三维影响分区而制定的加固措施进行了优化,经数值仿真对比分析可知,挡土墙优化加固措施满足施工安全要求;依托工程采用推荐的挡土墙优化加固措施进行施工,现场监测数据表明既有隧道拱顶位移变化施工影响规律与数值仿真分析一致,位移值均小于控制标准,这说明所提出的三维影响分区及加固措施可保障依托工程的施工安全性。研究成果可为类似工程施工安全控制提供参考。

地铁隧道下穿既有铁路近接影响分区和施工控制研究

随着城市轨道交通的大规模建设,出现了大量区间隧道下穿既有铁路的情况,这可能会影响既有铁路的运营安全。文章依托长春轻轨四号线亚泰大街—伪皇宫区间下穿长春站多条铁路项目,运用经验公式预测和数值模拟方法,研究了路基沉降与轨道高低偏差间的相互作用规律,提出了在单因素分析基础上的多元非线性逐步回归方法,得到了基于路基沉降和轨道高低偏差的近接影响分区判别准则,同时证明了以轨道高低偏差作为控制基准更为严格。针对不同的影响分区,合理地设置了施工分级参数,提出了一种现场安全下穿铁路的"变轨"控制方法,施工效果显著。

盾构近接下穿群桩基础施工影响分区研究

结合国内外隧道近接施工理论与相关规范,定义了盾构下穿桩基的单桩应力扰动度和单桩变形扰动度,确定了单桩应力扰动度阈值和单桩变形扰动度阈值,从而建立了综合考虑桩基应力扰动和变形扰动的近接施工影响分区方法。在此基础上,依托广佛环线沙堤双线盾构隧道近接下穿佛开高速公路桥梁群桩基础工程,采用数值模拟手段对盾构近接桥梁群桩基础施工产生的扰动进行了分区定量评价,并对扰动较大的桩基进行了受荷特性分析。结果表明:在硬岩段且埋深较大的盾构施工对桩基变形扰动较小,应力扰动较大;距隧道轴线越近,近接施工产生的扰动越大;深嵌于硬岩中的新桥桩基具有较强的抗扰动能力,而持力层较弱的旧桥桩基受到的扰动较大;在先左线后右线下穿施工的情况下,距离右线隧道较远而距左线隧道较近的桩基在右线隧道施工完成后,扰动度有不同幅度的降低;综合考虑桩基应力扰动和变形扰动的分区方法有较强的实用性,可为盾构近接施工对群桩基础的影响提供合理定量的评价指标。

广州地铁西村站近接高架桥桩基影响分区及应用研究

广州地铁西村站为暗挖法施工的隧道群,近接9组高架桥桩基,其中隧道与桩XJ33最小净距仅2.30m。为保证高架桥的使用安全性,采用有限差分法和最小二乘法原理,对近接高架桥桩基进行近接影响分区研究,并根据分区结果对桩基进行分类,确定各类桩基沉降集中区,并对其提出可靠的加固方案;同时建立西村站近接桩基监控量测管理等级。研究结果表明:西村站隧道洞室开挖对近接高架桥桩基的影响可分为4个区,相应地把近接桩基分为4类;A类桩的桩基沉降集中区为掌子面前2.0D(D为隧道洞径)及掌子面后3.0D区段,B类桩为掌子面前1.0D及掌子面后3.0D区段,C类桩为掌子面前0.5D及掌子面后2.0D区段;西村站范围内的9组桩基均为A类桩,其中危险桩为XJ25,XJ32,XJ34。通过现场应用,有效地控制了西村站隧道群开挖对近接高架桥桩基的影响,保证了施工安全,积累了成功经验,可为相似工程施工提供参考。

隧道上方挖填方受初始埋深的影响分区研究

依托连霍高速公路改扩建工程,基于强度折减法,研究不同初始埋深下隧道上方填挖方时的影响分区,并结合实际工程进行了验证分析。结果表明:随着初始埋深的增加,填挖方时隧道的安全系数整体呈减小的趋势,埋深较浅时隧道的安全系数受初始埋深的影响较大,随着埋深增加,受初始埋深的影响越来越小,且每次填方高度对隧道结构也有一定影响,当填方高度不大于10m、初始埋深大于40m时,可认为填方时初始埋深对隧道结构无影响,当埋深大于80m时可认为填方高度对隧道结构无影响;当挖方高度不大于10m、初始埋深大于50m时,可认为挖方时初始埋深对隧道结构无影响。通过现场实测数据的分析,阌乡隧道和函谷关隧道受上方施工影响断面的水平收敛、轨道沉降和结构应力变化数据都远小于规定允许值,可认为无影响,同时验证了影响分区的合理性,对类似工程具有一定的指导意义。

山区单线铁路隧道下穿高速公路隧道影响分区研究

随着基础建设的不断推进,不可避免产生大量立交工程,其中铁路隧道下穿高速公路隧道工程问题十分突出。以福建省中部某山区铁路设计为例,对山区铁路下穿高速公路隧道影响分区进行研究。主要研究内容和结论如下:1)利用Midas GTS软件对不同净距和地质条件下铁路隧道下穿高速公路隧道施工进行数值试验,以高速公路隧道的沉降为判断准则,15 mm为判断阈值,得到基于几何近接度和地质情况的影响分区(强、弱、无)。通过影响分区图,可以将全线下穿高速公路隧道工点对号入座,以采用在相应分区内的经济合理的施工措施;2)地层条件不同,其决定强弱影响的净距分界点也不同,随地层条件的恶化而逐渐增大,强、弱影响区分界理论最小净距为0.5D,最大净距为1.8D;弱、无影响区最小净距为1.3D,最大净距为2.8D。

基坑近接既有地铁盾构隧道施工影响分区方法

为了确保基坑近接既有地铁盾构隧道的结构安全和正常运营,在对盾构隧道纵向等效刚度模型研究的基础上,建立了隧道纵向变形曲率与螺栓承载状态和线路正常运行要求的公式.结合沈阳某深、大基坑近接既有地铁盾构隧道施工工程的实际情况,通过改变既有盾构隧道相对新建基坑的空间位置关系,进行了多工况三维数值模拟计算分析,得到了基于桩锚支护的基坑近接既有地铁盾构隧道施工的强、弱、无影响分区图,并通过现场的沉降实测结果等验证影响分区标准和控制技术的有效性.研究结果表明:盾构隧道纵向变形曲率半径是基坑近接盾构隧道施工中隧道结构安全和正常使用的关键指标,可将盾构隧道纵向变形曲率半径作为近接影响判断准则;在确定基坑近接既有盾构隧道施工工程的影响分区时,可将盾构隧道轨道线形受影响的临界状态及管片接头极限状态下隧道纵向变形曲率半径,分别作为强弱影响区和弱无影响区的划分阈值.

地铁区间隧道近接建筑施工工程影响分区研究

地铁隧道近接建筑施工工程影响区域的合理划分对准确判断施工风险具有重要工程意义。文章结合青岛地铁M3号线区间隧道工程实践,采用数值计算方法,选取了建筑荷载、隧道跨度、位置关系、基底宽度4种因素,对穿越基岩的地铁隧道近接建筑施工工程影响分区进行了综合探讨。结果表明:中风化花岗岩地层Ⅲ级围岩地铁隧道近接建筑施工,工程影响分区分界值随建筑荷载和隧道跨度的增大呈不断增大趋势,随建筑物与隧道水平距离增加不断减弱;地铁隧道下穿高层建筑时,强影响区与弱影响区分界值为覆岩厚度1D(D为隧道跨度),弱影响区与无影响区分界值为覆岩厚度3D。工程实践效果验证了岩质地层地铁隧道近接建筑工程影响分区的划分符合工程实际情况。

煤炭开采对水资源量影响分区研究

煤矿开采是影响河川径流量减少的因素之一,加剧了区域水资源供需矛盾。本研究以黄河中游791个矿井、14个矿区资料为基础,考虑煤层埋深、导水裂隙带发育、煤层顶板含水层分布状况,开展黄河流域中游头潼区间煤炭开采对水资源影响分区的研究。研究结果表明,主采煤层埋深从东北向西南逐渐增加;导水裂隙带发育贯穿至地表多发生在埋深较浅的位置,主要分布在窟野河流域的神木县、伊金霍洛旗、东胜、准格尔旗、榆林市北部地区;煤矿开采对含水层的影响模式划分为影响严重区、影响一般区、无影响区三种。

上软下硬地层地铁隧道与近接桥梁桩基的相互影响分区研究

依托青岛红岛—胶南城际轨道交通工程侧穿多座桥梁的工程实例,采用有限元强度折减法,对上软下硬地层桩基近接影响下的隧道安全系数变化规律进行研究。结果表明:1)水平方向上,随水平净距增大,隧道安全系数增加,至1倍洞径后,安全系数趋于稳定;2)竖直方向上,随埋深增加,隧道安全系数表现为先增大后减小;3)桩基的存在将降低隧道安全系数,增加隧道达到最大安全系数所需的埋深。通过有无桩基对比,对不同相对位置关系下的地铁隧道近接桥梁施工影响程度进行判定:1)总体上竖向的影响范围和影响程度均大于横向;2)当隧道埋深位于桩底以上时,近接施工几乎只对隧道产生影响;3)当隧道埋深位于桩底以下时,近接施工对于隧道和桥梁桩基均有不同程度的影响,当隧道位于桩底时达到最大。通过样条函数插值补全和多重二次曲面拟合的方法,给出影响系数通用分区图,并结合数值模拟下的桩基受力变形特征,得出影响系数0.8对应的等值线为强影响区与弱影响区的分界线,影响系数1的等值线为弱影响区与无影响区的分界线。通过影响分区结论与监测数据对比,验证了研究成果的实用性。

隧道邻近建筑物影响分区研究及工程对策分析

为研究隧道建设对邻近建筑物的影响程度,基于强度折减法对强度折减系数与隧道渐进破坏模式进行分析,并定义了近接分区的静态、动态指标。结合重庆千厮门隧道工程与建筑物的不同位置关系,建立数值计算正交试验,分别采用2.4和2.0的安全系数确定Ⅴ、Ⅳ级围岩隧道邻近高层建筑物的强、弱、无影响分区界线;结合数理统计方法,建立隧道邻近高层建筑物影响分区公式和椭圆形影响分区图。以千厮门隧道下穿华夏银行大楼为例,模拟计算得到的基础累计沉降值较监测值偏大15.6%,说明建立的隧道邻近建筑物影响分区图具有一定的适用性。

软土地区盾构施工对既有单桩工作性状的影响分区研究

为研究既有桩基位于拟建隧道周围不同位置时,隧道开挖对桩基产生的受力与变形规律,依托天津地铁3号线北站至铁东路站左线盾构区间项目,利用ABAQUS软件将隧道周围软土按照桩端径向、切向位置的不同划分为8个区,建立考虑软土修正剑桥本构关系的二维有限元模型,探讨隧道开挖后桩基分别处于设计荷载和极限荷载下的桩侧摩阻力和桩身位移变化规律,并建立隧道开挖对邻近单桩工作性状的影响分区。计算结果表明:1)隧道开挖会使桩基近隧道侧产生负摩阻力,负摩阻力最大值随桩到隧道径向距离的减小而逐渐增大,随桩长的增大而逐渐增大;2)隧道开挖会导致桩身极限侧摩阻力降低,当桩端位于隧道两侧分区时降幅较大,在10%～15%;3)桩端分别位于隧道两侧、底部、顶部分区时,依次对桩身倾斜率、桩身挠曲变形和桩顶沉降的影响最显著;4)提出能够对隧道开挖后既有单桩工作性状分区进行评价的指标,当桩端位于3区时,盾构隧道开挖造成单桩的综合影响程度最大,应加强施工监控措施。

地下工程施工工程影响分区综合研究与应用

在收集分析目前国内工程影响区分区方法及分区标准的基础上,采用理论分析、数值模拟计算和监测数据统计分析相结合的综合研究方法,结合基坑工程和暗挖工程的特点及工程地质条件对地下工程施工所产生的影响范围和影响程度进行了分析研究,提出了更为科学合理的工程影响区划分方法及划分标准,并将研究成果应用到技术规范中。

盾构引起的管线变形特性及近接影响分区研究

为降低隧道施工风险、保护城市地下管线,以合肥地铁4号线区间盾构下穿雨水管线工程为背景,基于数值模拟结果和现场实测的对比验证,考虑管-隧竖向净距H和隧道水平净距S两种因素的影响,建立16种模拟工况。采用多元非线性逐步回归方法得到了基于地表沉降和管线沉降的盾构近接下穿管线影响判别标准及分区。结果表明,当S取定值,H从3m增至18m时,地表和管线沉降以及管线弯矩的最大值分别减少71.3%、75.9%、95.5%;当H取定值,S从3m增至18m时,地表及管线最大沉降分别减少38.2%、41.6%,管线正弯矩由单峰值过渡为双峰值,管线负弯矩由双峰值变为三峰值。通过近接施工强弱影响分区计算结果可知,选择基于管线沉降划分的影响分区具有更高的安全系数。