类矩形软土隧道开挖引起地层沉降物理模型试验研究

目前针对类矩形等异形截面隧道施工效应的室内模型试验研究还非常少见。文章基于类矩形截面隧道开挖收敛位移模式,建立类矩形隧道开挖引起土体自由场位移的模型试验系统,包括类矩形隧道开挖模拟装置、自由场位移测量体系以及模型试验数据采集体系等。首先,通过4个液囊排水模拟类矩形隧道开挖掘进过程,实时记录地表和地层内部的沉降变形,分析了类矩形隧道开挖引起土体自由场位移分布与发展规律,并将沉降模型试验值与理论计算值进行对比。试验发现,土体沉降值随着隧道液囊的排水缓慢增加。此外,在隧道截面面积、隧道埋深、地层损失率均相同工况下进行类矩形与圆形隧道模型对比试验,结果表明,类矩形隧道开挖引起土体自由场沉降槽宽度明显大于同工况下圆形隧道的试验结果;在隧道正中心位置处,圆形隧道开挖引起地表沉降试验结果明显大于类矩形隧道开挖引起地表沉降试验结果。

类矩形截面隧道开挖诱发邻近管线变形模型试验与数值模拟研究

针对类矩形等异形截面隧道施工逐年增多,而针对类矩形隧道开挖诱发邻近地下管线变形的室内模型试验研究还非常少见,目前仅就圆形隧道施工对邻近构筑物影响的室内模型试验做了较多研究。基于类矩形截面隧道开挖收敛位移模式,建立类矩形隧道开挖诱发邻近地下管线变形的模型试验系统,包括类矩形隧道开挖模拟装置、管线模拟装置、管线位移测量体系以及模型试验数据采集体系等。通过4个液囊排水模拟类矩形隧道开挖掘进过程,实时记录邻近地下管线的沉降变形、管线截面内力,以及类矩形隧道开挖表面接触力和管线表面土压力变化,分析类矩形隧道开挖诱发邻近地下管线沉降变形以及管线截面内力分布与发展规律。试验表明:管线沉降随着隧道液囊的排水缓慢增加,隧道表面和管线表面土压力缓慢增加后趋于稳定。针对不同的管线埋深、管线外径进行多种工况模型试验,结果表明:在管线外径相同的工况下,随着管线埋深的增加即隧道与管线间距变小,管线沉降变形增加,管线内力增加;在管线埋深相同的工况下,随着管线外径的增大,管线沉降变形减小,管线内力增大。同时,建立相应工况的数值模型与模型试验结果进行对比,具有较好的一致性。