山区偏压连拱隧道开挖方法适应性数值分析研究

山区常存在偏压或围岩破碎情况,隧道穿越该地层施工时,围岩变形控制困难,施工扰动容易致使隧道拱顶坍塌及支护结构破坏。依托银花隧道工程,开展了偏压地层隧道施工开挖方法的适应性数值仿真研究,对比分析了“三导洞法”和“中导洞法”两种开挖方式中不同开挖步对软弱围岩偏压隧道围岩变形、拱顶沉降、最大主应力分布的影响规律。结果表明:三导洞法随着偏压处侧导洞开挖,左洞拱顶沉降区与中导洞开挖扰动变形区会形成沉降叠加,最大工地沉降出现在正洞开挖后,为-12.35 mm,所占沉降比η达到55.23%。中导洞施工时,最大沉降值分布在偏压拱腰处且呈扇形分布,左右洞上台阶施工产生的沉降比最大达到73.57%,中、下台阶开挖对拱顶沉降影响较小,最大拱顶沉降值为-17.81 mm。两种方法的最大主应力并非严格对称,尽管中导洞法施工产生较大沉降,但考虑施工成本和效率,“中导洞法”更为合理。

滨海软土路基承载变形特性数值模拟研究

为分析地下通道施工时滨海软土路基的承载变形特性,以青岛市胶州市上合大道配套交通建设项目为背景,运用有限元软件建立地下通道敞开段三维数值计算模型,研究地下通道敞开段主体结构施工时软土路基的沉降变化规律、箱涵表面的最大剪应力以及土体竖向应力变化规律。研究结果表明,路基沉降主要发生在填土部分,地下通道主体结构两侧的沉降位移较大,水平位移主要发生在坡脚位置及主体结构与填土连接处;主体结构两侧的沉降位移随着填土高度的增加,增大幅度相同;主体结构底部前排桩最大剪应力在土体下一定深度相同,土体竖向应力曲线整体呈“W”型,且随着填土高度的增加而增大,以期为类似滨海软土路基地下通道主体结构施工工程提供参考。

盾构隧道施工引起地面最大沉降探索

基于弹性半空间的Boussinesq解,建立在半径为a的圆平面上作用一锥形扰动荷载的简化模型,推导出盾构隧道施工阶段引起的地面沉降最大值S max的简化公式,并对式中两个重要参数进行探讨。结合实例,比较了Peck法,实测值与文中公式三者的结果,认为在不考虑土体蠕变时其解析解与实测值较为接近。

110kV输电线路铁塔塔基沉降应力仿真分析与试验

针对输电线路铁塔塔基沉降问题,利用ANSYS建立110 kV三塔两档-塔线体系有限元分析模型,研究各种沉降组合工况下铁塔关键杆件所承受的最大等效应力随沉降度的变化规律,并基于输电线路铁塔塔基沉降实验平台,采用光纤光栅解调仪测量关键杆件所受应力对仿真结果进行测试验证。结果表明:随着沉降值增大,关键杆件承受的最大等效应力近似呈线性增加;各种沉降组合工况下,发生单个或3个塔基沉降时的关键杆件所受应力最先超过应力屈服临界值;在外荷载相同时,塔基横向沉降位移限值为50 mm,纵向沉降、单个或3个沉降位移限值分别为15 mm、10 mm。

应用灰色模型(G,M)预测软土路基沉降量

本文讨论了灰色系统理论在软土路基沉降量预测中的应用 ,以京珠高速公路灵山实验段沉降观测数据为例 ,建立了沉降量灰色预测模型 ,并与三点法、双曲线法的预测结果以及实测结果进行了对比 ,结果表明 ,灰色预测模型的预测沉降量与实际沉降量更接近。最后分析了用灰色模型进行预测应注意的问题。

苏南软土地区地铁车站深基坑变形特性研究

由于目前苏南地区的南京、苏州、无锡都在大规模建设地铁项目,且常州地铁也已立项,所以苏南地区地铁项目建设将会持续很长一段时间。为了给该地区地铁项目的设计及施工提供一些借鉴,收集了现有相关文献资料的数据,通过对该地区多个地铁深基坑实测数据分析,应用经验统计法得出开挖深度为10～20 m左右的围护结构为地下连续墙或咬合桩的地铁深基坑的变形规律。提出了最大侧移位置为(0.57 h～1.13 h),基本在开挖面附近、最大沉降值在(0.62‰h～3.17‰h)范围内、最大侧移值与最大沉降值基本成线性关系。并与上海地区经验统计数据比较后发现苏南地区相关数据得出的规律与上海地区具有相似性,但存在一定的差异。这些结论可为今后苏南地区的地铁深基坑的设计与施工提供参考。

软土地基基坑开挖地表沉降量的数值研究

本文用有限元法首先就软土地基基坑开挖过程中，影响周围地表最大沉降量的几个因素进行了系统的分析；接着还分析了基坑被动加固区的深度和宽度变化对基坑变形的影响，得到了一些有实用价值的结论，供工程实践参考．

基于遗传规划的盾构隧道开挖地表最大沉降预测

由于盾构隧道开挖引起的地面沉降是一个重要而艰巨的任务,许多影响因素都必须考虑,如隧道埋深、盾构直径、盾构掘进时推力、盾构推进速率、注浆填充率、注浆压力、地层的黏聚力、摩擦角、压缩模量等.然而目前没有模型能完全反映各种因素对地面沉降的影响规律,综合考虑各种影响因素,运用遗传规划理论对地表最大沉降进行预测.利用地表沉降实测数据对模型进行测试,建立了确定盾构隧道开挖引起地表最大沉降的遗传规划模型.研究结果表明:预测值与实测值是一致的,误差小于10%.

面板堆石坝沉降变形预测的神经网络方法

运用MATLAB语言提供的newff函数创建BP神经网络,研究面板堆石坝坝体最大沉降变形与坝高、坝体变形模量和河谷形态之间的内在联系.对样本集内的数据采用lnx函数进行非线性变换和比例归一化处理,使样本数据分布于[0.2,0.8]区间内,可改善网络的性能.对网络结构及训练样本的确定进行了分析,通过工程应用验证网络结构的可靠性及预测精度.结果表明,用试错法确定的网络结构是可靠稳定的,对坝体最大沉降变形预测的精度高于常用的工程类比法,此方法可应用于实际工程.

井区沉陷与边坡稳定监测及预报分析方法研究

深入研究井区沉降和边坡的稳定性监测方法、分析预报方法,并对不同煤层情况下的监测成果采用多项式数学模型、指数数学模型进行了趋势分析,利用得到的趋势函数,通过公式推导,获得了不同煤层对应岩层最大沉降的位置和时间。

基于灰色系统理论的矿山采后地面沉降预测

地下采矿导致地面沉陷的过程是一个复杂的系统性问题,准确预测因采矿导致的地面沉陷发展趋势,对于规避其危害具有重要的现实意义。根据灰色系统理论,以大量地面沉陷资料与实际原位监测资料为依据,构建起了平原地区采矿地面沉陷预测的灰色模型。以张楼煤矿为例,给出了灰色模型预测结果与实测结果的对比情况,证实了灰色模型预测的有效性。

基坑围护结构最大侧移深度对周边环境的影响

围护结构最大侧移所在深度是衡量基坑变形的重要指标之一,而目前鲜有关于其对周边环境变形影响的研究。基于工程实测数据分析和有限元数值模拟,系统地研究了基坑围护结构最大侧移深度对邻近桩基础建筑物不均匀沉降和坑外深层土体位移场的影响。经研究发现:围护结构最大侧移的下移会导致坑外土体位移场扩大,进而降低相应区域的桩基础承载力,导致邻近桩基础建筑物发生显著的不均匀沉降。不同深度的土体经历复杂的竖向位移,且位移形态与围护结构最大侧移深度密切相关。随围护结构最大侧移深度的逐渐下移,坑外土体位移场向深层土体发展,且主要影响范围相应地扩大。在实际工程中,根据基坑周边环境合理地控制围护结构最大侧移所在深度,可有效降低基坑开挖对周边环境的不利影响。

大连地铁隧道施工的Peck公式改进

为研究地铁隧道施工引起地表沉降问题,以大连地区地铁隧道开挖大量地表沉降实测数据为基础,运用数学方法,在Peck公式中引入两个修正系数:α(地表最大沉降修正系数)及β(沉降槽宽度修正系数),使之适用于大连地质条件下研究区间工况.通过大量实测数据分析,结果表明:当沉降槽宽度修正系数值β和地表最大沉降修正系数值α分别位于0.5～1.0、0.5～0.9之间时,得到的Peck曲线与原始Peck公式预测曲线相比,更加吻合地表沉降实测数据,预测效果更优.

基于改进极限学习机模型的盾构掘进引发地表最大沉降预测

城市地铁盾构施工引发的地面过大变形会严重影响周边构筑物的正常使用,甚至引发工程事故。针对传统预测方法中的数据维度过大容易导致精度降低、计算复杂等问题,提出了一种基于主成分分析(principal component analysis,PCA)算法和哈里斯鹰优化(Harris Hawks optimization,HHO)算法的极限学习机(extreme learning machine,ELM)预测模型。在地质、几何及盾构参数中初选14个影响因子,利用PCA算法在14维数组中分离和提取5个主成分变量作为模型的输入,利用HHO优化ELM模型的输入层权值和隐含层阈值参数,得到预测模型的最优解。以昆明轨道交通五号线怡心桥站—广福路站隧道区间监测数据进行仿真验证,并将该模型与BP神经网络、RBF、未优化的ELM模型进行对比分析。结果表明:PCA-HHO-ELM预测模型的均方根误差为0.1435、平均绝对误差为0.0262、决定系数为0.9596,相较于其他模型,该模型具有更优的预测性能;与未优化的ELM模型相比,HHO算法能够提高ELM模型的预测精度和泛化能力。PCA-HHO-ELM模型能可靠预测盾构诱发的地表最大沉降,可为类似变形预测提供一种更为可行的新思路。

天津某基坑工程开挖变形与受力特性实测分析

天津某基坑工程深度14.5-16m,采用地下连续墙结合三道钢筋混凝土内支撑的支护形式。基坑周边环境复杂,基坑开挖期间建立了全过程、全方位的监测系统,完整地记录了施工过程中围护结构变形与内力和周边建（构）筑物的变形。监测数据表明,地下连续墙最大侧移出现于坑底以上2.5-6m,基坑周边地表沉降曲线呈现马鞍形,基坑开挖对周边建（构）筑物影响范围约为2倍基坑深度。对本工程进行有限元数值模拟,将模拟结果与实际监测结果进行对比,验证了数值模拟在深基坑工程中应用的准确性。该工程各项监测数据均在允许值范围之内,验证了相关设计参数的合理性和理论研究的正确性。

不同横向刚度劣化类型下的拼宽桥受力影响

为研究旧桥和新建梁片因性能劣化引起的横向刚度变化对拼宽桥新旧梁结构受力的影响,采用MIDAS/Civil软件建立3跨的拼宽T梁桥有限元模型.计算分析了旧桥和新建梁片在刚接和铰接5种横向刚度组合下,在边跨跨中、中跨跨中处承受的最大正弯矩和中支点处的最大负弯矩变化情况.结果表明,在旧桥横向刚度劣化的情况下,拼接处附近的旧桥中梁及右边梁结构受力最为明显,后期需着重对该部分梁片进行加固处理;新梁除中支点外,应在设计阶段就加强其横向刚度,避免长期运营后劣化作用对结构的受力的不利影响;针对拼宽桥的模型建立,旧桥梁片的横向刚度应保守地偏向铰接处理.

无锡软土地层盾构施工下Peck公式的修正

在地铁隧道施工过程中，引起地表沉降的因素较多，致使一些常用的地表沉降评价预计方法出现较大的偏差。为了研究由于地铁隧道施工而引起的地表沉降问题，以无锡地区地铁隧道开挖过程中大量地表沉降实测数据为基础，采用数学方法，引入两个修正系数，即地表最大沉降修正系数d和沉降槽宽度修正系数口，修正Peck公式中两个重要参数（沉降槽宽度系数K、地层土体损失率η），以适应无锡软土地区研究区段的工况。研究表明：地表最大沉降修正系数α介于0．5～0．9，沉降槽宽度修正系数β介于0．5～0．9，此时沉降槽宽度系数K介于0．40～0．70，底层土体损失率叼介于0．4％～0．9％，得到修正后的Peck曲线与地表实测沉降数据更吻合。

考虑建基面的沥青混凝土心墙坝竣工期沉降计算

为探究不同建基面形状对沥青混凝土心墙坝竣工期沉降的影响,采用邓肯-张非线性模型对轿子山沥青混凝土心墙坝的竣工期坝体沉降进行了计算。对比依据轿子山大坝实际剖面简化而来的理想算例以及不同坝高的其他典型工程计算结果,发现在数值模拟中计算大坝的最大沉降占比时,应该使用修正后的坝高,即总坝高减去心墙向下延伸的高度,且坝高90~140 m范围内最大沉降比与坝高之间为线性关系。为了进一步验证上述发现的普遍性,又对理想坝型研究了不同坝体建基面形状与心墙及过渡层(向下)延伸段对坝体沉降的影响。结果表明:在相同坝高下,坝体与基岩的交界面与水平方向的夹角越大,坝体最大沉降越小,从基岩受力变形角度初步解释了坝体沉降变化的原因,即是侧向分担了部分坝体自重;心墙及过渡层延伸段的存在会使坝体最大沉降略有减小,但延伸段高度及倾角的变化对坝体沉降的变化影响不明显。建议在坝基开挖的过程中,尽量使上下游建基面与水平面间保持一个尽可能大的夹角,同时将心墙及过渡层向坝基深处延伸一段距离。研究成果可供沥青混凝土心墙坝工程设计和施工参考。

CFG端承桩复合地基承载特性试验研究

对于高速铁路路基CFG桩端置于较完整石灰岩顶面,桩侧为硬塑粉质粘土的端承桩,通过最大荷载为设计荷载1.25倍、2.00倍的对比复合地基承载特性试验,并经计算分析认为:最大荷载为设计荷载1.25倍的最大回弹量对应沉降量荷载与摩阻力之和,为该端承桩复合地基承载力特征值。

超大型基坑逆作法施工引起的地表沉降

借助有限差分软件模拟某工程超大型基坑逆作法施工后的地表沉降,分析基坑平面尺寸和地下连续墙的深度、宽度及弹性模量等因素对地表沉降的影响,模型计算结果显示超大型基坑到沉降收敛点的距离应至少为基坑最大挖深的8倍,该结果大于以往文献中关于基坑到沉降收敛点的距离为基坑最大挖深4倍的建议值。