Strata consolidation subsidence induced by metro tunneling in saturated soft clay strata

To choose the optimum construction method of metro tunneling, we conducted research with numerical simulation on strata consolidation subsidence by dewatering, dynamic dewatering, and non-dewatering construction method, taking the integrated effects of fluid-solid coupling and tunneling mechanics into account. We obtained the curved surfaces of ground surface subsidence and strata consolidation subsidence. The results show that the quantity of ground surface subsidence is 31 mm for the non-dewatering method, 39 mm for the dynamic dewatering method, and 105 mm for the dewatering method. Their ratio is 1：1.3：3.4; and the percentages of strata consolidation subsidence to whole ground surface subsidence of each construction method is 27% （no-dewatering）, 50% （dynamic dewatering）, and 79% （dewatering）. It is obvious that the non-dewatering construction method is the most effective method to control the strata consolidation subsidence induced by metro tunneling in saturated soft clay strata, and it has been successfully applied to the construction of the Shenzben metro line 1.

地表沉降计算面积比的取值范围与影响因素研究

基坑开挖将不可避免引起周边地表沉降,对周边环境的基础设施和既有建筑造成影响,真实、准确的监测数据是评估基坑开挖影响程度的重要依据。受监测成本、实施难度等因素的制约,除直接监测地表沉降外,亦可通过地层损失法根据支护结构侧向变形计算周边地表沉降,围护结构侧移的面积与地表沉降面积之比是影响该计算方法准确性的重要参数。因此,首先进行了文献调研,结合国内外学者的研究确定面积比取值范围在0.8~2之间;然后分析了插入比、地质条件、桩体侧移最大值对面积比的影响;最终给出了面积比的建议取值方式。分析总结可为后续地层损失法数学模型的构建提供理论与数据支撑。

大直径浅埋隧道下穿运营高铁防护措施研究

研究目的:由于技术规程对受下穿工程影响引起高铁桥墩的位移要求高,为保证盾构施工期间运营高铁的安全,必须要对大直径浅埋隧道盾构下穿高铁段采取可靠的防护措施。本文依托国内首个下穿运营高速铁路的大直径盾构项目——苏州市城市主干道下穿沪宁城际铁路工程,针对其软土地区及高铁桥墩变形高等特点,研究盾构施工中地层损失率、隔离桩桩径及桩长、钢护筒内灌注材料等参数对高铁桥墩的影响,提出安全可靠的加固方案。研究结论:(1)隧道盾构下穿饱和粉、细砂土层,建议对隔离桩内的土体进行加固,提高土体稳定性;(2)隔离桩刚度随着直径的增加而增加,盾构施工对高铁桥墩的影响随之减小;(3)根据不同桩长的隔离桩水平变形和对高铁桥墩的影响,结合嵌入土层类型和深度,确定了合理的隔离桩桩长;(4)钢护筒内灌注不同材料的隔离桩,组合刚度主要由钢护筒的直径和壁厚决定,钢护筒内土体注浆对高铁桥墩影响比灌注混凝土的小;(5)提出软土地区下穿运营高铁工程的加固方案和安全评估思路,可以确保工程实施中和实施后沪宁城际铁路的运营安全,可为以后类似工程提供参考。

盾构地层损失与对应地面沉降计算的对比分析

研究目的:超大直径盾构下穿建筑沉降敏感区对地层扰动大,极易诱发地面沉降,导致流砂、管涌,给开挖面稳定性、运营安全、立体化施工带来较大挑战,而现有的研究成果主要针对浅埋小直径盾构,且考虑的地层损失定义各不相同,如何利用地层损失研究盾构施工地层损失与地面沉降的关系亟待开展。本文以某超大直径盾构在复杂环境下下穿建筑沉降敏感区工程为例,计算常规地层损失率、极端地层损失率下,隧道二维、三维地面沉降相应的地层损失率和相应地层损失率对应的地面沉降,探讨盾构施工与地层损失、地面沉降的关系。研究结论:通过研究得出:(1)盾构施工时,在5%的地层损失率范围,每增加0.1%的地层损失率,相应的地表最大沉降约增加3～4 mm;(2)平均盾尾地层损失率每增加0.5%,最终盾构沉降增加约8 mm;(3)盾首部分的地层损失与盾尾部分的地层损失共同影响总的地面沉降;(4)提出发展一套基于"地面沉降指标的地层损失控制率"的盾构控制方法;(5)本文可对深入开展盾构施工诱发的地面沉降、防治地质灾害,保证隧道工程合理设计、安全施工提供参考。

基于地层损失的盾构沉降计算方法研究进展

近年来,越来越多的盾构隧道要穿越建筑密集区、重点建筑保护区和沉降敏感区,地面沉降的科学预测和合理控制成为亟待解决的问题。盾构法隧道施工诱发地面沉降的影响因素较多,但主要因素可归结为地层损失引起的地表移动。基于现有地层损失概念,按照经验-数学法和物理力学法体系论述了国内外盾构推进诱发地面沉降的研究进展,分析了现有研究方法的不足之处,对地层损失概念进行了重新界定,建立了基于沉降预测-施工控制的地层损失概念模型,提出了基于"地面沉降-地层损失-施工参数"联系通道的地面沉降控制流程。

富水软土地层地铁开挖地表沉降离心模型试验

为了选择富水地层地铁隧道开挖的最佳施工方法,考虑流固耦合、时间和施工3种效应的综合作用,对在富水软土地层中开挖地铁隧道引起的地表沉降进行了离心模型试验,并对降水、动态降水和非降水3种施工方法进行了对比研究.结果表明,非降水施工是控制地表沉降最有效的方法.研究成果已成功地应用于深圳地铁工程中.

基于FLAC2D数值方法的盾构隧道地层损失率研究

盾构隧道施工中,提前预测隧道开挖引起的地层及邻近建筑变形对于减少施工对既有建筑的危害是必要的。本文从实用且快速评估的角度出发,提出基于FLAC2D数值方法的地层损失率研究,在模拟盾构隧道开挖过程中引入地层损失的概念,简化开挖步骤,充分考虑了隧道开挖引起的地层与邻近建筑的变形效应。经实例验证,该方法行之有效,且针对武汉某隧道下穿断面,提出地层损失率控制在2%以内,开挖顺序为C/B/A的最优施工方案。

基于地层损失的盾构隧道地面沉降控制

依据盾构推进各阶段特征,分析了盾构推进引发地面沉降的机理。基于地层损失,建立了盾构隧道地面沉降控制体系。该体系综合了土层特性和盾构隧道设计参数,通过设定地层损失率,利用经验公式对隧道纵横两个方向的地面沉降做出预测,基于沉降控制指标反算需要控制的地层损失率,用于控制沉降;利用数值模拟分析隧道施工过程,基于地面沉降三维曲面,分析地层损失及施工控制参数对地面沉降的影响。对比分析设定地层损失率计算结果与现场监测数据,建立地面沉降—地层损失率—施工参数之间的联系,通过施工参数控制实现地面沉降的控制。

富水软土地层地铁隧道开挖地层固结沉降数值模拟

为了对富水软土地层地铁隧道开挖引起的地层固结进行定量研究,考虑流固耦合效应和施工力学效应的综合作用,应用FLAC3D对降水、动态降水和非降水3种工法进行数值模拟的对比研究,分别得到了地表沉降和地层固结沉降曲面。研究结果表明,3种工法引起的地表沉降量分别为:非降水法29mm、动态降水法60mm和降水法116mm,它们的比值大致为1∶2∶4,地层固结沉降量占各自的整个地表沉降量的比率分别为:非降水法27%;动态降水法50%;降水法79%。显然,非降水法是在富水软土地层地铁隧道施工中控制地层固结沉降最有效的方法。计算结果与现场实测资料进行比较,两者十分接近。研究成果已成功地应用于深圳地铁工程中。

基于地层损失的复合地层盾构隧道施工沉降研究

盾构隧道施工诱发地面沉降的影响因素较多,但主要因素可归结为地层损失引起的地层变形。基于现有地层损失的理论,对引起地层损失的注浆过程进行模拟,依此研究复合地层盾构隧道施工对地层沉降的影响。研究结果表明:隧道贯通时,土体最大沉降和隆起区域分别位于隧道拱顶和拱底;浆液的硬化会对地表和拱顶的沉降速率产生影响,当浆液弹性模量达到最终硬化的75%时,地表和拱顶的沉降速率达到最大值并开始逐步减小;地表和拱顶沉降随浆液的逐步硬化而趋于稳定,且拱顶沉降趋于稳定的速率更快。

辽宁三台子水库下特厚煤层综放开采覆岩破坏特征

为确保水库下特厚煤层综放开采安全,合理留设防水安全煤岩柱,大平煤矿采用钻孔冲洗液耗失量法对覆岩破坏进行了观测研究。经对7个工作面测站12个覆岩破坏观测钻孔实测资料分析研究得出:煤层采出厚度7.54～15.17m,工作面推过36～40d,滞后工作面距离110～120m时覆岩破坏发育最充分。实测导水裂缝带高度为采高的15.31～19.97倍,明显大于类似软弱覆岩地层条件普通长壁全陷法开采覆岩破坏导水裂缝带发育高度。导水裂缝带上方,明显有集中发育的离层破碎带存在,实测离层破碎带高度为181.58～390.75m,是采高的24.22～36.00倍。

盾构施工地层损失关键因素监测系统设计

地层损失是评价地铁盾构施工质量的重要指标,其影响因素众多,机理复杂.基于二维激光扫描、传感器阵列、数据融合等技术,使用二维激光扫描传感器、高精度电子皮带秤、科式质量流量计等传感器,实现对排土体积、质量、注浆量等对盾构施工地层损失影响重大的关键影响因素的实时监测.结合盾构施工的特殊环境和各传感器的使用要求设计本监测系统以及为实现准确测量进行必要的数据处理,为控制地层损失提供一种行之有效的方法.

近间距重叠隧道施工对桥桩变形影响研究

以武汉4、6号线某区间在建地铁为背景,运用FLAC2D数值模拟方法,研究了平面应变条件下近间距重叠隧道施工在不同地层损失率、不同开挖顺序下对铁路桥群桩基础的变形影响.数值模拟结果表明,地层损失率为0.2～1.5%时,盾构隧道开挖引起的铁路桥群桩基础变形满足安全要求;当地层损失率大于1.5%时,为有效控制邻近群桩基础变形,应采取相关方案,预先加固隧道周边土体不失为一种方法.

软土深部盾构开挖地层损失率对软土土拱效应的影响分析

盾构在软土深部地层进行主动开挖时,开挖所采取的地层损失率差异,会使得深部地层土体产生不同的位移以及应力变化,从而对软土深部地层的主动土拱效应产生差异影响。通过调整计算模型中的主动开挖土体范围,设定7种不同的地层损失率,建立地层损失与软土主动土拱效应比例之间的对应关系。通过分析可得:1)盾构在4倍直径埋深条件下进行主动开挖时,在隧道上方1～2倍直径范围内形成主动土拱作用区域; 2)主动开挖所采取的地层损失率越大,开挖后拱顶处所受到的主动土压力荷载越小,土拱效应发挥越充分,且当地层损失率到达一定值时,盾构开挖所产生的主动土拱效应比例逐渐趋近于稳定临界值。

浅谈盾构施工中的地面沉降

简要论述了盾构施工中地面沉降产生的原因,并以北京机场线某合同段工程为例,分析了盾构法在黏土和复合地层中引起地表隆陷的变化发展过程及其控制方法,对盾构施工具有指导作用。

高破碎覆岩下放矿方案研究与应用

矿床赋存于高破碎覆岩条件下时,采用有底柱分段崩落法采矿方法,容易造成出矿时提前贫化、矿石回收率低等问题。本文提出利用注浆和放矿控制的手段,对此类工程地质条件下的矿床进行治理,并结合工程实际分析研究。

煤与瓦斯突出阵面的推进过程及力学条件分析

本文用数学解析方法解出了石门揭煤条件下工作面前方含瓦斯煤体内的稳态应力场和动态应力场。对突出阵面推进过程中任一煤体质点所经历的不同阶段内起主要作用的因素进行了研究，结合煤样的破裂特性用断裂力学的方法分析了突出的发生与发展过程，提出了煤与瓦斯突出机理的球壳失稳假说并给出了突出发生的力学条件。并在突出模拟试验中进行了初步的验证。

盾构穿越立交桥桩时微扰动控制施工的数值分析

盾构法在城市地铁隧道施工过程中,对周围环境会产生一定影响,若该影响超过限值,会对周围建筑物或构筑物形成威胁,故需要采取微扰动控制措施,以降低施工影响、保证施工的安全性。已有的微扰动控制措施有多种,本文以合肥轨道交通2号线盾构施工穿越五里墩立交桥区间为依托,通过三维数值方法分析不同同步注浆材料和不同地层损失率下盾构施工对临近立交桥桩的位移影响,探讨采用双液浆材料和减小地层损失两种微扰动控制措施的有效性,并针对减小地层损失提出施工建议。结果表明,同步注浆材料采用双液浆和减小地层损失率作为盾构施工微扰动控制措施,可有效减小桥桩位移。

对影响覆岩下底部放矿损失贫化因素的分析

崩落采矿法是金属矿山地下开采应用较多的一种高效采矿方法,覆岩下底部放矿损失贫化大是该采矿法的一个特点。文中分析总结了覆岩下底部放矿损失贫化产生的因素,即松散矿石的物理力学性质、放矿口的结构及尺寸、矿体的厚度及倾角、放矿管理等,可为应用崩落采矿法矿山损失贫化管理提供借鉴。

地层漏失钻井处理技术在沙特KHURAIS地区的应用

钻井过程中常规地层漏失的处理是采取先堵漏后钻进的办法,但存在处理漏失时间长、各种药品和堵漏材料耗费大等问题。针对沙特KHURAIS地区不同层位漏失的具体难题,分析并研究出边漏边钻、高粘泥浆扫井、柴油乳化泥浆、双级固井等技术及相关的配套技术措施。这些钻井技术及相关的配套措施的成功实施,加快了KHURAIS地区的钻井施工速度,降低了钻井成本,取得了较好的钻井效果。