正交下穿截污管盾构开挖面被动失稳颗粒流模拟研究

目的 对砂土地层土压平衡式盾构下穿截污管施工工况进行研究,以解决由于支护压力过大导致的开挖面被动失稳问题。方法 以沈阳地铁三号线下穿截污管区段为背景,利用颗粒流程序建立数值模型,研究截污管存在下的开挖面被动失稳模式、支护压力变化以及地层应力分布。同时分析了管隧垂直净距与细观摩擦系数对极限支护压力的影响。结果 开挖面失稳模式和极限支护压力均受盾构开挖位置的影响,当开挖面位于管道前方1.0 D时,管道对失稳模式的影响最大;盾构穿越管道前,管道下部土层出现应力增大现象;极限支护压力随着管隧垂直净距、颗粒摩擦系数的增大而增大。结论 在盾构接近且未穿越截污管时,管道对开挖面被动失稳机理产生了显著影响。

黄土滑坡体对其正交下穿隧道的变形影响分析

挖掘、地震、降雨等原因会形成黄土滑坡体,并对其正交下穿隧道造成一定影响,甚至会威胁到铁路或公路建设的安全,为此分析黄土滑坡体对其正交下穿隧道的变形影响非常必要。将某正交下穿隧道作为测试对象,使用管棚完成初期支护与超前支护,按照隧道方向布置6个监测点,分别对黄土滑坡体位移和隧道收敛变形进行监测,根据监测数据结果对隧道变形进行分析。测试结果表明:区域I黄土滑坡与隧道变形的概率均在10%以下,而其余4个区域黄土滑坡的概率在30%以上,变形概率均高于48%。由此可以说明,隧道周围的黄土滑坡越严重,该隧道越容易出现变形。

盾构隧道正交下穿施工对既有隧道影响的模型试验与数值模拟

在城市地铁工程中,经常出现新建隧道施工近接既有隧道的情况,包括隧道水平、竖直和倾斜平行以及上下正交和斜交等,新隧道的掘进不可避免地对既有隧道产生影响。本文针对盾构法新建正交下穿隧道,以广州地铁3号线大塘-沥滘区间盾构隧道为背景,采用室内相似模型试验和三维有限元数值计算相结合的手段,引入横向和纵向等效刚度折减系数,对盾构隧道正交下穿施工所引起的既有隧道纵向变位、纵向附加轴力和弯矩、横向变形、横向附加轴力和弯矩进行深入研究,得到围岩条件、隧道净距、顶推力等因素作用下盾构隧道正交下穿施工所引起的既有隧道的变形和附加内力分布变化规律。

大型地下立交正交下穿段三维有限元数值分析

在大型互通式地下立交工程中,下穿隧道往往都处于整个地下立交工程的最低点,需要设置排水泵房,于是造成了在一定空间范围内的多洞室开挖。下穿隧道及排水泵房的修建不可避免地会对上覆小净距隧道产生影响,本文针对地下立交工程中隧道正交下穿段,以厦门东坪山地下立交工程为背景,采用三维有限元方法对新建下穿隧道的施工过程进行动态模拟,分析下穿段隧道动态开挖时,整个正交下穿段位移和变形的变化规律。计算结果表明:下穿隧道和排水泵房施工时整个下穿段将产生不均匀沉降、不均匀侧移和变形,需要对下穿段隧道和排水泵房所处的围岩进行加固,并在上覆隧道相应处设置防护钢拱架。

新建隧道正交下穿既有隧道合理位置的研究

为揭示新建隧道正交下穿施工对既有隧道结构安全及地表建筑物产生的影响，依托某新建地铁区间隧道工程，采用三维有限差分方法构建新建隧道正交下穿既有隧道数值计算模型，探讨新旧隧道垂直净距和新建隧道水平间距对既有隧道结构变形及地表沉降规律的影响，得出新建隧道正交下穿施工的合理位置。研究结果表明：适当增加新旧隧道垂直净距、新建隧道水平间距都可以有效的控制地表及既有隧道沉降值，但综合考虑隧道施工及运营成本等各方面因素，建议新旧隧道垂直净距应控制在6—10 m之间，新建隧道水平间距应大于2D。否则，需要采用注浆加固隧道周围土体等辅助措施，以确保既有隧道结构的安全及新建隧道的顺利施工。其研究成果对类似新建隧道正交下穿施工具有良好的工程实践价值。

滑坡体对其正交下穿隧道的变形影响

隧道从滑坡体下方正交穿过时,容易诱发滑坡体移动、隧道变形增大,为了分析滑坡体与其正交下穿隧道之间的相互影响,增加对滑坡体和隧道的变形认识,给隧道的设计与施工提供参考,对特克斯现场滑坡体及隧道进行了监测分析,并从隧道开挖位置与滑动带的垂直距离的角度出发,结合特克斯隧道现场滑坡体与隧道的地质情况,设计了八种不同工况下的数值模拟计算,模拟隧道开挖造成滑坡体移动后,滑坡体滑动对其正交下穿隧道的变形影响,分析研究了滑坡体下穿隧道顶部距滑动带的垂直距离对两者相互作用的规律,结果表明:滑坡体与其正交下穿隧道相互作用的临界影响深度在3 D(D为隧道开挖宽度)左右,此时两者相互作用很小,隧道开挖对上方滑坡体没有扰动影响;当隧道在滑坡体下方开挖时,开挖位置处于滑坡体中部时对滑坡体造成的位移变化最大,而滑坡体对隧道变形影响也最大,坡脚其次,坡顶影响最小。

地铁盾构法隧道正交下穿施工对既有隧道影响分析

为了探讨新建隧道的施工对既有隧道产生的影响,以西安地铁某区间盾构隧道为背景,采用三维有限元数值计算方法,分析了新建盾构隧道正交下穿施工对地表及既有隧道结构的影响,得到了既有隧道管片位移、内力以及既有隧道上方地表沉降的变化规律。计算分析结果表明:正交下穿盾构隧道施工时,上方既有隧道与地表将会发生较大的不均匀沉降,同时既有隧道衬砌结构发生不均匀侧移和扭转,正交位置附近既有隧道结构下侧出现不同程度的拉应力,需要对正交区域内的地层进行加固。

盾构隧道正交下穿既有隧道的影响性分析

基于某地铁开挖区间隧道盾构正交下穿既有隧道工程,用有限元软件MIDAS GTS/NX对隧道盾构过程进行仿真模拟,分析了新隧道盾构下穿施工对地表和既有隧道的影响。结果表明:新盾构隧道下穿既有隧道时,衬砌的变形主要在竖直方向,对在水平方向的变形影响较小;既有隧道衬砌结构出现不均匀沉降,正交位置附近沉降值最大,隧道变形在安全的限度范围内。

新建隧道正交下穿施工对既有隧道的影响

为揭示新建隧道正交下穿施工对既有隧道结构安全及地表建筑物产生的影响,依托某新建地铁区间隧道工程,采用三维有限差分方法构建了新建隧道正交下穿既有隧道的三维数值计算模型,探讨了新建隧道正交下穿施工对地表沉降及既有隧道衬砌结构产生的影响,得出了地表横向、纵向沉降规律以及既有隧道衬砌结构变形、内力的变化规律。

盾构近距离正交下穿对地铁隧道的影响分析

某深层排水隧道盾构工程近距离正交下穿地铁运营双隧道。为减小施工对地铁隧道结构影响扰动,保障地铁安全运营,在地铁隧道内布设了自动化监测系统,下穿过程中实时反馈地铁变形数据,信息化指导施工和控制风险。实测数据表明:下穿全过程地铁隧道变形控制效果良好,各测项变形均在安全允许范围内。通过详细分析排水隧道盾构下穿全过程中地铁隧道的受影响规律和变形特征,总结出了变形规律。该成果可为类似近距离下穿既有隧道结构工程提供借鉴和参考。

新建盾构隧道下穿在建基坑工程的保护措施研究

以235国道改建工程明挖隧道上跨机场快线盾构隧道为工程背景,通过数值计算研究公路明挖隧道与地铁盾构隧道的正交施工的相互影响。研究结果表明:新建盾构隧道下穿在建基坑项目实施过程中,上部基坑需做好相应防护措施;盾构下穿完成后,基坑继续施工需采取相应措施,做好对已建成盾构隧道的保护工作。整个穿插施工过程中,盾构隧道沉降计算值符合预期,盾构下穿在建市政隧道基坑安全稳定。受新建公路明挖隧道基坑上跨施工的影响,下部盾构隧道产生最大沉降的位置为两者的交叠处,盾构隧道最终累计沉降值为中部大两边小,即在新建公路明挖隧道施工的开始和结束时盾构隧道所产生的变形小,在新建明挖隧道开挖至两者的交叠处时下部隧道变形大;下部既有隧道产生最大竖向位移4.433mm,隧道最大水平位移0.944mm,径向收敛1.467mm。根据隧道变形的安全性评价提出了相应的风险防控措施。

密贴下穿地下工程施工新工艺“CRD+多重预顶撑”研究

基于北京地铁10号线公主坟站密贴下穿1号线公主坟站的工程背景,参照其采用'CRD+多重预顶撑工艺'的真实施工步序,运用有限差分软件FLAC3D建立了三维精细化数值计算模型,研究了新建站的施工过程中土体塑性区的变化及既有站的变形规律.结果表明,采用'CRD+多重预顶撑'工艺进行密贴下穿施工可有效控制既有结构的变形,满足其沉降控制要求,对比模拟与实测的变形分布曲线,二者吻合较好.施工完成后,既有结构纵断面呈双凹槽式变形,横向为'V'字形沉降,与Peck曲线相似,且底板沉降值较顶板的略大.千斤顶卸除时可能造成结构局部较大变形或开裂,应分级释放其轴力.开挖过程中,土体主要发生剪切破坏,塑性区在四个角点区域向外延伸成蝴蝶形.提出'同步顶升,伺服控制'的施工理念,以实现对既有结构沉降变形的主动控制.

隧道下穿施工引起公路路面沉降分析

以沥青路面平整度为控制指标,分析隧道不同埋深、不同开挖半径下穿某一施工段对公路路面的沉降影响,通过有限元软件Midas-GTS对隧道下穿施工进行数值模拟,对公路路面的沉降进行分析.结果表明:隧道施工引起的路面沉降受隧道半径和埋深的控制.沉降槽宽度系数与隧道半径和埋深具有明显的线性关系,控制隧道半径,得出路面允许最大沉降与隧道埋深的关系,合理预测最大沉降,理论结果可为类似工程提供参考.

盾构隧道正交施工对地表沉隆变位的影响研究

以某拟建地铁城市区间盾构隧道为研究对象,引入荷载释放系数,采用等效刚度模型和三维有限元法对盾构隧道正交下穿既有隧道施工引起的地表横向沉降槽和纵向沉隆曲线进行研究,揭示围岩类别、隧道埋深和顶进力等因素变化对盾构隧道正交下穿施工引起的地表沉隆变位的影响,运用三维曲线关系揭示和探讨盾构隧道正交下穿施工中的地表沉隆变位曲线的空间分布变化规律。

暗挖隧道对近接电缆隧道影响的数值计算研究

针对地铁暗挖隧道施工对电缆隧道衬砌结构造成的裂损病害问题,运用有限差分软件模拟暗挖隧道正交下穿电缆隧道不同工况,提取并拟合电缆隧道的沉降值作为位移载荷,用ABAQUS有限元软件建立荷载-结构模型,将位移荷载加载到采用内聚力模型本构的衬砌结构上来模拟裂缝萌生与发展.得到结果如下:暗挖隧道正交下穿电缆隧道工况下,电缆隧道二次衬砌底板主要受到拉应力的影响最大,电缆隧道衬砌底板裂缝起裂、扩展时产生的最大应力与隧道之间的垂直距离(净距)、电缆隧道的断面尺寸有关;暗挖隧道正交下穿电缆隧道工况下,对电缆隧道产生的裂缝几何特征进行了分析,裂缝的宽度、长度、深度同电缆隧道断面尺寸、净距成线性关系.

新建隧道下穿引发既有隧道变形数值模拟研究

城市轨道交通隧道下穿既有隧道的情况越来越普遍,其引发的既有隧道变形特征值得系统研究。借助FLAC3D5.0数值计算软件,以实际盾构隧道下穿项目为例,模拟并分析了不同隧道埋深与隧道净距下,新建隧道下穿引发的既有隧道变形。结果表明,既有隧道底部位移影响远大于隧道顶部位移,隧道净空变高,隧道宽度变窄;在浅埋条件下,下穿隧道对既有隧道引起的沉降值随埋深增大逐渐增大;随着新建隧道与既有隧道净距的增大,既有隧道沉降值不断减小,当隧道间净距小于0.5D时,隧道沉降值开始随着净距减小快速增长。

基于PFC3D的新建下穿隧道对既有隧道的影响分析

采用离散元PFC3D软件建立模型,以乌鲁木齐地铁河南路段区间工程为例,模拟分析新建下穿隧道对既有隧道的影响。结果表明,既有隧道上方竖向位移和竖向应力受新建隧道开挖影响较小,隧道左右两侧3.75 m处竖向位移和水平应力产生突变;新建隧道与既有隧道之间,在近既有隧道区域竖向位移和竖向应力产生较大变化,而新建隧道区域竖向位移和竖向应力变化较小;新建隧道底部竖向位移和竖向应力产生较大变化,新建隧道左右两侧竖向位移和水平应力在3.75 m处产生较大变化。

公路隧道下穿施工对既有隧道的影响

为研究公路隧道下穿对既有隧道衬砌和地表影响,以某隧道下穿工程为基础,利用三维有限差分方法建立公路隧道下穿既有隧道的数值计算模型,研究了不同隧道垂直净距对上部隧道衬砌变形和地表沉降的影响,得出新建公路隧道的合理位置。研究表明:增大隧道垂直净距能够合理控制地表及既有隧道的沉降,综合考虑隧道施工及各方面原因,隧道垂直净距在5~10 m左右为宜,新建公路隧道在施工中对既有隧道水平方向变形影响较小。本文对于浅埋地层下新建公路隧道下穿既有隧道的类似工程中,新建公路隧道的埋深和合理位置选择方面具有一定指导意义。

隧道正交穿过滑坡体的相互作用影响研究

隧道正交穿过滑坡体时,会同时诱发滑坡体移动和隧道变形增大的不利局面。为了研究两者的相互作用影响,增加对滑坡体和隧道变形的认识,从隧道开挖位置与滑动带垂直距离的角度出发,结合特克斯隧道现场滑坡体与隧道的地质情况,设计了4种不同工况下的模型试验,模拟隧道开挖造成滑坡体移动后,滑坡体滑动对其正交下穿隧道的变形影响,分析研究了滑坡体下穿隧道顶部距滑动带的垂直距离对两者相互作用的规律,得出以下结论:(1)当隧道开挖位置距离滑坡体较近时,隧道开挖引起的滑坡体移动和随之造成的隧道变形具有明显的空间效应,在距隧道掌子面1 D(D为隧道开挖宽度)范围内,开挖扰动作用明显;(2)滑坡体与其正交下穿隧道相互作用的临界影响深度在3 D左右,此时两者相互作用很小,隧道开挖对上方滑坡体没有扰动影响。

新建隧道对既有隧道结构影响效应研究

基于合肥地铁修建过程中可能出现新建盾构隧道正交下穿既有隧道的情况,运用Midas有限元软件建立三维数值模型,分析新建隧道施工后地表沉降、既有隧道管片变形和内力情况,以期为今后地铁隧道建设提供借鉴。