断层破碎带海底盾构隧道管片纵向沉降解析解及应用

断层破碎带地层隧道沉降控制是海底盾构隧道建设的关键问题之一,隧道的不均匀沉降诱发管片环缝张开、错台、螺栓应力增大乃至接缝渗漏水等现象,严重影响隧道结构稳定和运营安全。针对断层破碎带地层海底盾构隧道纵向沉降问题,分析隧道穿越断层破碎带地层全过程,提出了归一化上覆荷载理论公式。通过泰勒级数公式将复杂上覆荷载在5%误差内简化为多段三次多项式函数,结合Timoshenko梁理论推导建立了海底盾构隧道管片纵向沉降及内力系列解析解。最后结合工程实例对理论模型进行了验证。研究表明:断层破碎带内隧道的沉降曲线表现为激增段、缓增段和骤减段。断层破碎带倾角越大,断层破碎带与正常围岩界面附近不均匀沉降越大,断层破碎带对延伸侧1倍破碎带宽度范围内隧道的沉降影响较大;随着断层破碎带宽度的增加,断层破碎带范围内隧道的沉降峰值逐渐增大并趋于稳定,当断层破碎带宽度超过6倍洞径时,隧道的沉降峰值基本保持不变。研究结果可为断层破碎带海底盾构隧道纵向沉降计算和性能评估提供依据。

黄土地层地铁暗挖隧道地表纵向沉降规律及其预测分析方法

地铁隧道施工过程中,地表纵向沉降槽最大倾斜率及其出现的时机对地面和地下建筑物的安全评价非常重要。针对目前采用累积概率曲线描述纵向沉降曲线的不足,依据黄土地区地铁隧道暗挖施工引起地表纵向沉降槽特征的研究,寻求一种能反映地表纵向沉降规律的函数,引入掌子面地表位移释放率和地表纵向沉降最大斜率2个特征值,提出基于特征值的地表纵向沉降预测方法。研究结果表明,黄土地区暗挖法地铁隧道施工过程,老黄土-古土壤地层掌子面地表位移释放率和地表纵向沉降最大斜率均较大,饱和软黄土地层的较小。经过数学严密推导,提出一种考虑掌子面地表位移释放率和地表纵向沉降最大斜率的地表纵向沉降预测分析方法,分析了其随着特征值的敏感性,验证了预测方法的可靠性和合理性。研究成果对于分析和预测地铁隧道施工引起地表不均匀沉降对地面与地下建筑的影响具有重要的意义。

局部荷载作用下软土盾构隧道纵向沉降数值分析

基于摩尔-库伦准则,建立隧道衬砌与土体相互作用的三维有限元模型,模拟了软土盾构隧道下卧土层性能和隧道上方局部荷载对隧道沉降的影响,揭示了隧道的纵向变形规律.结果表明:隧道纵向沉降最大值与软土夹层弹性模量、纵向长度以及均布荷载集度呈线性关系;隧道沉降值随均布荷载作用长度和宽度增加而增大.

软土地层盾构隧道纵向沉降研究进展

概述了软土地层盾构隧道纵向沉降引发的各种问题,分析了有关隧道纵向沉降方面的主要研究成果。其中包括各种软土隧道纵向结构的理论解析分析模型,土-隧道结构共同作用的解析模型等。在介绍目前研究不足的基础上,指出需要通过相似程度更高的模型试验、更多的现场实测数据、与实际土层性质更吻合的地基模型,进一步研究软土地层盾构隧道的纵向沉降特性、纵向结构性能。

盾构法隧道的纵向沉降问题

盾构法隧道纵向沉降问题,包括施工阶段和长期运营中的不均匀沉降问题已日益引起工程界关注,本文对其的产生原因、预防措施及工程对策进行了阐述和讨论。

不同光强下小球藻纵向沉降及悬浮特性研究

通过用自制沉降柱研究小球藻（Chlorella vulgaris）在表层不同光强作用下纵向沉降特性以及分布规律,为进一步了解水库中小球藻的纵向分布提供参考。实验室培养的小球藻按其直径可分为小于4.5μm、4.5-5.5μm、大于5.5μm 3个等级,不同粒径的小球藻在不同光强的作用下沉速不同；实验条件下小球藻的沉速分布在0.1-468.2μm/s,均值为32.8μm/s；小球藻的沉降速度随沉降柱表层光强增强而降低,无光状态下时沉速是表层光强为10000 lx的2-3倍；小球藻直径大小与沉速呈正相关,直径4.5-5.5μm的小球藻沉速是3.5-4.5μm的5-6倍；沉降稳定后实验柱中小球藻从表层至底层粒径逐渐变大,除底层外小球藻在纵向峰值随光强增加而向下延伸,如实验柱表层光强为1000 lx和4000 lx时小球藻峰值出现实验柱表层,而表层光强为7000 lx和10000 lx的实验峰值分别出现在水下300 mm和600 mm处。

不同降雨强度下小球藻纵向沉降研究

为了解小球藻在不同降雨强度下纵向沉降规律,在自制沉降柱中模拟降雨条件下小球藻纵向迁移,其实验结果如下:小球藻在表层聚集时,干扰深度随降雨强度增加而增大,干扰深度与降雨强度呈线性关系,且各降雨持续时间下的干扰深度变化较小,小球藻沉速随粒径减小、降雨强度减弱而变慢,沉速范围为34.7～194.3μm·s-1,粒径较小的小球藻更容易受降雨的影响而增大其沉速;小球藻在纵向均匀分布时,干扰深度同样随降雨强度增加而增大,但干扰深度与降雨强度呈指数分布,同时干扰深度随降雨持续时间的延长而增加,沉速随降雨强度的增加而增大,沉速范围为16.7～27.0μm·s-1;分析自然界降雨对小球藻干扰深度影响时,应按小球藻纵向均匀分布考虑,短时间降雨对湖库表层中小球藻的干扰深度影响甚小,长时间持续降雨对小球藻的干扰深度影响较大,在降雨时间相同时各降雨强度等级的干扰深度变化不大.

高填方路基过渡段纵向沉降曲线形式探讨

随着我国公路建设的快速发展,山岭和丘陵地区高填方路基问题日益突出,而关于其过渡段纵向沉降变形的研究却很少,尤其是采用动力学方法。结合工程实际,分析横断面上合理的沉降计算点位,采用分层总和法计算高填方过渡路段特征横断面路基沉降值;然后分析过渡段沉降曲线形式,计算拟合不同地面坡度所对应沉降曲线方程的参数值,为基于车辆动力学并考虑车路耦合作用下沉降研究提供分析基础。

基于盾构隧道纵向沉降的纵向等效刚度反分析

随着我国经济建设的深化,城市轨道交通建设得到迅速发展。在盾构隧道常见病害中,盾构隧道纵向沉降会对隧道纵向性能造成不利影响。盾构隧道结构刚度是结构性能的重要力学性能指标之一,采用盾构隧道纵向等效连续化模型,分别对于纵向等效刚度为常数以及沿盾构隧道纵向变化的情况,基于盾构隧道纵向沉降对纵向等效刚度进行反分析,探究盾构隧道纵向沉降对隧道纵向等效刚度的影响。分析得出,(1)当隧道纵向刚度有效率η沿隧道纵向为常数时,随着实际沉降的增大,隧道纵向刚度有效率η变小,且随着实际沉降的增大趋于平稳;(2)当隧道纵向刚度有效率η(x)沿隧道纵向变化时,实际沉降与理论沉降之比小于1时,反算出得到的隧道纵向刚度有效率η(x)沿纵向中间大,两边小;实际沉降与理论沉降之比大于1时,反算得到的隧道纵向刚度有效率η(x)沿纵向中间小,两边大;(3)根据反算出的纵向刚度有效率η(x)计算所得到的沉降曲线与实际沉降曲线有所差异。

局部线性荷载作用下深埋盾构隧道纵向沉降分析

对于深埋盾构隧道，考虑上卧层土体作用以及下卧层土体的不均匀性，通过弹性地基梁的挠度微分方程，建立局部线性荷载作用下的盾构隧道纵向沉降。揭示了隧道的纵向变形规律，并结合算例分析线性荷载作用下盾构隧道的不均匀沉降，讨论了相应参数变量对盾构隧道沉降的影响。

渗漏水对软土地区地铁隧道纵向沉降影响的试验研究

上海软土地区所建的地铁,在运营期间突出的问题是衬砌渗漏水和隧道纵向沉降。渗漏水使纵向沉降增大,纵向沉降的增大又会加剧渗漏,恶性循环,严重影响地铁的运营安全。为此,采用离心模型试验来研究在衬砌发生渗漏水的条件下,隧道纵向长期沉降的发展规律和隧道的力学特性。研究结果表明:隧道渗漏水会加剧纵向沉降和弯矩,增大隧道断面的应力。

软土盾构法隧道长期纵向沉降变形研究

对影响软土盾构法隧道长期纵向沉降的主要因素进行了研究,并以已运营近40 a的上海打浦路隧道圆隧道纵向沉降变形长期观测结果,对该隧道的纵向长期变形形态、纵向差异变形曲率、隧道纵向变形与隧道渗漏的关系、圆隧道与竖井的差异沉降等进行了分析。研究显示,隧道的长期纵向变形受隧道周围水文地质条件、外部荷载、隧道自身的结构特点、隧道的渗漏水状态等条件的影响,总体上需要较长时间才能趋于稳定,且对周边环境变化的反应较为敏感。

电厂取水隧道纵向沉降处理案例分析

沿海火力发电厂循环水取排水盾构隧道的建设中,普遍会遇到场地平整、筑堤引起的地基沉降问题。由于隧道端头与取水泵房刚性连接,地基沉降会引起该位置隧道管片间的较大纵向错台。文中以浙江六横电厂取排水隧道工程为例,对取排水隧道的工后沉降规律进行分析。通过比较处理前后的隧道沉降曲线发现,采用隧道端头部位预起拱、管片局部调差、隧道下卧层土体加固等方式进行处理可大大减小隧道管片间的纵向不均匀沉降,保证隧道使用的安全性。

外力作用下夹江盾构隧道纵向沉降特征及其影响分析

岸边堆载、河床冲淤及潮汐荷载等因素将导致水下隧道建成后继续出现沉降,差异沉降过大时将给运营安全带来一定威胁。针对刚建成通车的南京夹江隧道,通过隧道结构纵向受力特性模拟,分析了陆域段堆土、江中河床冲刷和水位变化工况下结构的纵向沉降特性,讨论了典型区段的差异沉降分布规律及其对接头受力、防水影响,用于评估运营安全状态。分析表明,在保证管片预制和拼装质量的前提下,运营期堆载、冲淤、潮汐变化不会降低结构的纵向承载及防水性能。

地铁盾构隧道纵向长期沉降的安全性评估研究

在纵向等效连续刚度模型的基础上,考虑环缝影响而得出修正模型,并将其应用于已建成盾构隧道长期运营过程中的安全评估。确立隧道纵向安全评估的安全体系,在运营期前提出有利于控制隧道纵向变形的方法,并在运营期对隧道的纵向安全进行合理评估。

软土中隧道纵向不均匀沉降的诱因分析

软土中隧道的纵向不均匀沉降是当前中外工程技术人员关心的热点,各种研究提出了引起不均匀沉降的多种原因。限于分析列车激扰对隧道纵向不均匀沉降的问题,用有限元方法对土与隧道系统的平面应变问题进行了静动力学的数值分析,得到了系统的动力特性,比较了上海在建隧道现场实测的试验结果和地铁列车的激扰频率,得出动力学激扰引起的振陷是软土隧道沉降不容忽视的诱因的结论。

软土隧道纵向不均匀沉降的诱因分析

软土中隧道的纵向不均匀沉降是当前中外工程技术人员关心的热点,各种研究提出了引起不均匀沉降的多种原因。限于分析列车激扰对隧道纵向不均匀沉降的问题,用有限元方法对土与隧道系统的平面应变问题,进行了静动力学的数值分析,得到了系统的动力特性,比较了上海在建隧道现场实测的试验结果,比较了地铁列车的激扰频率,得出了动力学激扰引起的振陷是软土隧道沉降不容忽视的诱因。

随机介质理论在盾构法隧道纵向地表沉降预测中的应用

将盾构法施工隧道开挖引起的地表下沉以及盾构挤压引起的地表隆起均视为一随机过程,应用随机介质理论,对隧道施工所引起的纵向地表沉降进行了分析,推导出了相应的计算公式。工程实例分析表明,该方法效果良好,具有一定的实用价值。

盾构施工纵向地表沉降分析及基于延迟差分方程的动态预报

结合南京地铁某盾构施工区间,对纵向地表沉降进行了理论分析,提出了盾构掘进对纵向地表的影响范围,总结了盾构推进不同阶段引起地表沉降量占总沉降量的百分比。针对引起地表沉降因素的复杂性和不稳定性,将纵向地表沉降视为随机过程,基于延迟差分方程建立模型进行动态预报,并与实测数据进行比较。结果表明,该方法具有较高的准确性。

考虑开挖全过程的基坑坑外任意地表沉降实用计算方法

基于所收集的16个杭州地铁基坑案例,首先,建立基坑相对“标准化模型”,包括基坑物理参数模型、基坑施工过程模型以及场地土层参数模型,并由此进行三维有限元建模分析;其次,将建模计算的地表沉降值与工程实测、既有文献解进行对比,验证所建标准化模型的准确性,并提出考虑全开挖过程的杭州地铁车站基坑坑外任意地表沉降实用计算方法;最后,分析杭州地铁基坑各开挖阶段地表沉降特征。研究结果表明:当开挖深度超过7 m时,坑外地表横向沉降曲线由“悬臂状”转化为“三段式”折线;随挖深的增加,地表沉降显著增大,地表最大沉降的位置距基坑距离也逐渐增大。所建标准化模型和所提实用计算方法具有准确性。