盖挖与明挖组合建造地下交通枢纽方案研究

为满足北京城市副中心地下交通枢纽区域内的城市道路先行投入运营的需求,提出采用盖挖法与明挖法组合方法进行地下枢纽基坑开挖与支护的方案,主要特点如下:(1)将地下交通枢纽基坑分割为“盖挖基坑、明挖基坑和多级放坡基坑”等3个并列布置基坑;(2)盖挖区基坑与明挖基坑共用围护结构;(3)先完成盖挖区顶板结构施工,恢复城市道路运营,然后采用逆作法完成盖挖区负一层施工,随后同步开挖支护盖挖区两侧的明挖基坑和放坡区基坑;(4)盖挖区负二层和负三层采用顺作法施工。论文详细阐述了盖挖与明挖组合工法的施工工序,分析了组合工法的优势。鉴于盖挖区钢管柱始终处于基坑开挖扰动中,为此采用数值模拟方法并结合现场监测结果,分析了基坑开挖期间的钢管柱变形规律。结果表明,钢管柱水平变形和隆起变形指标均满足控制要求。本文提出的盖挖与明挖组合建造方案不但能确保地下交通枢纽区域内的城市道路尽快投入运营,而且并列基坑群中的3个基坑开挖支护及结构浇筑基本上相互独立,有效降低了盖挖区和明挖区基坑施工的相互影响,提高了施工效率。

山地城市地下快速路方案设计研究--以烟台市塔山北路快速路为例

以烟台市塔山北路快速路工程为例,提出山地城市地下快速路的总体设计、交叉节点、防灾救援及智慧隧道方案.根据"两山夹一城"的地势条件,对穿城段方案进行了浅埋暗挖、叠层明挖和平铺明挖的综合比选,推荐平铺明挖方案,采用隧-桥-隧结合形式,实现"长隧短做",有效地降低了工程风险、难度和造价,以及机电系统的复杂程度和运维难度,为相似工程的方案和设计提供了可参考的经验.

地下管网施工中明挖法防水施工质量管理研究

针对明挖法防水工程问题,提出对明挖法的防水层及接缝方法的优化设计,分析明挖法防水工艺的防水效果不足问题,将该方法应用至工程中。结果表明,采用明挖法防水前后,地下管网大部分的检查项目合格率由90%以下提高至99%以上,防水层优化方法的防水程度高达100%,接缝防水与变形缝防水优化后的防水程度在99%左右。可见,明挖法防水工程对地下管网施工具有良好的防水效果,施工质量得到有效提升。

DDA数值模型及其在岩体工程上的初步应用研究

根据已初步开发出的ＤＤＡ模型计算程序，分别就某工程试验洞洞挖和边坡明挖问题进行了计算，并与有限元结果进行了比较。两种开挖问题计算结果表明，ＤＤＡ模型计算结果在岩体开挖位移形态及位移量级上与有限元及实际位移监测结果都具有较好的可比性，说明该模型所反映的岩体开挖变形趋势是符合实际的，分别就ＤＤＡ模型应用于岩体洞挖和明挖计算时所存在的问题进行了讨论，包括岩体开挖荷载施加方式、块体界面特性模拟以及块体系统嵌入差别等问题。

地下洞室开挖扰动区研究进展

地下洞室开挖会形成新的临空面,这种卸荷作用使洞室周围一定范围内的岩体应力场发生改变,岩体力学性质及水力性质发生降低。发生这种改变的区域,一般称为开挖扰动区或开挖损伤区(EDZ)。研究开挖扰动区的特征及演化规律具有重要的理论价值及工程意义。本文从地下工程EDZ的概念分区、现场测试及实验研究、理论研究和数值模拟四个方面,对地下工程中现有的开挖扰动区的研究工作进行详细的总结和分析,认为如何根据测得的多个参数来综合评估开挖扰动区的范围和岩体力学性状是值得进一步研究的课题;深部的开挖扰动特征不同于浅部,需要进一步的深入研究;应该进一步加强数值模拟方法对开挖扰动区影响因素的研究。

复杂地下洞室围岩开挖扰动空间效应参数化研究

复杂地下洞室围岩开挖扰动区的形成和发展具有明显的空间效应。岩体开挖扰动损伤总体上表现为岩体变形模量的劣化。考虑到基于厚壁圆筒弹性力学分析的弹性模量压力和半径相关模型的应用局限性,提出开挖扰动区岩体变形模量的半径-位移相关模型,并对模型的多洞室适用性和参数敏感性进行了分析。该模型实质上是一个参数场模型,通过变形模量劣化参数场分布量化揭示开挖扰动的空间效应。以瀑布沟水电站大型地下厂房洞室群工程为例,基于位移监测信息,应用半径-位移相关模型对主厂房围岩开挖扰动的空间效应及围岩稳定性进行了参数化分析。围岩变形模量劣化参数场沿厂房轴线具有明显的空间不均匀性,沿深度方向呈现指数函数分布特征。结果表明:该模型为开挖扰动区岩体变形模量参数的确定提供了合理的数值计算方法;通过岩体变形模量半径-位移相关模型参数化分析开挖扰动的空间效应,对于地下洞室施工期快速监测反馈和围岩安全稳定性评判以及支护优化设计具有显著的工程适用性。

多年冻土区露天矿边坡开挖的关键参数研究

针对多年冻土区冻融循环作用下露天矿边坡开挖关键参数(开挖时间、开挖速度、开挖深度和开挖坡角等)的确定,以保证边坡安全、延长边坡使用年限为目标,基于木里露天矿边坡理想模型,采用含相变三场耦合简化算法,借助局部损伤度的分析方法,结合边坡开挖变形等系统地研究了边坡开挖的几个关键参数。结果表明:冻岩土体边坡主要为局部破坏且每年5—7月为危险月份;虽暖季开挖安全性略低但利于施工;同时一定程度上减缓开挖速度也有利于边坡后期的安全性;边坡开挖深度达到多年冻土下限时,局部损伤破坏最严重,可作为损伤和变形模式的转折点,而当开挖深度超过该限值后其破坏将与普通边坡相似,且坡高每加10 m开挖15年后变形平均增加170 mm;坡角增大虽变形有所增加但损伤度减小,则可适当地提高坡角来减少采剥比。研究结果对认识冻融循环作用下多年冻岩土区边坡安全、经济、有效开挖具有一定的参考意义。

露天转地下边坡变形υ-SVR模型及参数敏感性分析

基于改进支持向量回归(υ-SVR)原理,建立反映地下开采扰动影响下露天矿边坡变形非线性规律的υ-SVR模型。将该模型应用于露天转地下开采的杏山铁矿,结果表明变形预测精度高且计算方便,验证改进支持向量回归原理研究二次开采扰动下边坡变形规律的有效性。并分析自由因子C,υ的敏感性,直观反映C,υ对MAE和支持向量数目的影响程度,且确定参数C,υ的合理取值区间,即惩罚参数C应该在[1000,5000]内取值,取值范围较大,但应同时考虑惩罚因子C对泛化性能的影响,参数υ的取值区间为[0.028,0.125]。

基于T-S模型的模糊神经网络在地下硐室超挖预测中的应用

以山东某隧道为例,运用基于T-S模型的模糊神经网络,结合相关影响因素对地下硐室超挖进行了预测。预测模型根据工程实际情况选用了199组数据,其中179组数据作为训练样本训练网络,20组数据作为测试样本验证模型的预测结果。通过计算,基于T-S模型模糊神经网络超挖预测的相关系数为0.962 8,均方差为0.449,平均相对误差为6.33%。与BP神经网络和回归模型的预测结果进行了比较分析,结果表明基于T-S模型的模糊神经网络预测效果最好,能精确预测地下硐室爆破超挖量,对控制超挖量具有重要意义。

大型开挖对环境的影响研究

岩土体开挖对环境的影响问题，实质上是开挖引起岩土体移动、变形、破坏和失稳的问题。主要从对环境影响的意义上，阐述了有代表性的两种大型开挖——露天开挖和地下开挖引起岩土体移动、变形和破坏的一些规律性问题。

露天转地下开采诱发环境破坏的动态预测

在矿产资源开发过程中,露天开采转为地下开采后,露天边坡受地下采动影响,由于两种采动影响部分重叠,造成两种采动效应相互作用,构成复合叠加效应,使得上覆岩体变形机制更加复杂、变形波及范围广。以北京某矿的开采工程实际为背景,研究了复杂的环境工程地质条件下露天转地下开采过程中地表变形的动态演变规律、滑移机制和破坏区的界定等内容,并得出了其开采过程中的动态破坏范围及其移动参数的演变特点,从而为矿山安全生产和安全防控提供了决策依据。

地铁工程施工技术综述

较全面地叙述了我国目前在城市地铁施工领域所采用的主要施工技术,其中包括明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法等施工技术,以及冷冻、降水、防水、注浆、高压旋喷、锚杆等主要辅助工法,指出这些施工技术在我国城市地下铁道建设中起到了重要作用。

关于地下工程系列防水问题的探讨

针对地下工程中采用的明挖法、矿山法及盾构法防水层与接缝防水设计过程中存在的问题进行了深入的探讨,并就这些问题提出了看法和解决方案,以便提高地下工程的整体防水功效。

脆性岩体开挖损伤区范围与影响因素研究

在脆性岩体地下工程开挖损伤区中,由应力导致的围岩损伤破裂占据主要地位。基于地下洞室开挖破坏数据库,修正了Kaiser等人提出的预测硬岩损伤区深度的经验公式,通过考虑原位应力比的影响,修正后的经验公式在拟合优度和预测准确性方面均有了一定程度的改善。为进一步研究开挖损伤区的范围及影响因素,提出了起裂判据CIC作为损伤区的力学表征指标,经对比验证,采用CIC判别的损伤区深度与经验公式预测值及现场实测值较为吻合,表明CIC作为损伤区表征指标具有较好的可行性;在CIC基础上,分析了洞室形状、方位对围岩诱发应力和损伤区范围的影响,研究表明,在高地应力场条件下,"谐洞"并不是最合理的洞形,而通过在小主应力方向上设置小曲率半径,可将高压缩应力限制在局部范围内,从而避免洞室围岩大范围的损伤破裂。相关认识和结论具有一定理论和工程意义。

我国地下空间施工技术和发展展望

随着我国地下空间的大规模建设,地下空间施工技术得到了快速发展,今后对地下空间应统一分层规划,大深度开发,向标准化、工厂化、机械化施工方向发展。

露天转地下房柱法开采扰动下采场稳定性研究

以云南晋宁周边典型的缓倾斜薄至中厚磷矿床露天转地下房柱法开采为研究背景,以层状岩质边坡与地下采场围岩及其上覆岩体组成的复合采动系统为研究对象,运用FLAC^(3D)数值模拟方法和相似材料模拟试验对坡高300 m矿山在不同开采阶段下覆岩采动响应应力演化特征、位移变化特征和塑性区分布特征进行了研究。结果表明,第三阶段矿体开挖后,数值模拟得出的顶板最大竖直位移沉降值为113.3 cm,相似模拟试验测得最大竖直位移沉降值为-5.62 mm,对应的实际工程最大竖直位移沉降值为112.4 cm,结果基本一致。随着采空区范围逐渐增大,采场覆岩受采动影响的区域也随之扩大,采场上覆岩层的最大位移沉降值及采动影响带均线性增大,并随矿体开挖推进而动态前移。

地下车站逆作工法经济性分析

为合理选择城市轨道交通地下车站施工工法,通过分析3个典型地下车站的施工方法设计、数据和工程实践,获得以下结论:①地下4层或更深车站,或基坑深度超过30 m的结构,采用盖挖逆作工法,相对于明挖顺作,土建投资可节省5.3%~7.5%;地下3层站,或基坑深度20~30 m的结构,土建投资可节省2.3%~5.4%;地下2层站或基坑深度20 m以内的结构,土建投资与明挖基本接近,逆作工法稍高。②地下4层站或更深结构(基坑超过30 m,地质条件差,环境复杂)推荐采用盖挖逆作工法;地下3层站或是基坑深度20~30 m的结构,可以优先比选逆作工法;地下2层站或基坑深度20 m以内结构,一般环境下采用明挖法施工。

隧道浅埋、露顶地段反压回填暗挖施工技术

凤凰山隧道在距进口210～250m处与沟壑平交,导致洞身21m浅埋17m拱顶外露,通过对三种施工方法的比选确定采用10%水泥稳定碎石反压回填,在地表注浆固化形成壳体后实施暗挖。施工实践证明该方法合理有效,故对其施工技术和工艺要求进行总结,为类似工程提供参考或借鉴。

高速铁路无砟轨道路基上拱变形整治研究

研究目的:随着国内高速铁路飞速发展,高速铁路网覆盖范围越来越大,遇到的地质条件趋于多样化与复杂化,运营过程中病害类型较多,其中无砟轨道路基上拱变形问题在近年陆续显现,严重影响轨道的平顺性与行车安全,因此有必要深入研究其上拱变形的机理和整治方案,以确保高铁高速运行的安全。研究结论:(1)高速铁路路基填料应特别警惕硫铁矿伴生的硫酸钙盐矿物含量,其与水结合吸收结晶水发生水化反应形成二水硫酸钙,导致体积竖向膨胀上拱2.68%~6%,具有遇水膨胀但失水不收缩的特性;(2)上拱变形规律是冬春季细雨低温下填料含水量不断上升导致上拱膨胀量持续增大;夏秋季升温蒸发后失水,含水量减小,膨胀上拱趋势减弱;大气降水影响填料膨胀变形的深度在1~2.3 m;(3)轨道板下膨胀填料单元整体受力处于非刚性有限约束,基床表层及基床底层的折减经验系数宜分别按0.45与0.55取值;(4)在不同的限制条件下宜采用不同的整治方案,开通前或有单线封锁条件的情况下可采用揭板明挖法,在限速运行及天窗条件下宜采用暗挖置换方案;(5)本文所述各方案整治效果明显,整治经验可为今后类似工程提供借鉴与参考。

明挖地下隧道下穿河流施工技术

北京通州运河核心区市政配套工程东关大道地下隧道下穿通惠河段,针对隧道下穿河流施工难度大、安全风险高的特点,采取围堰筑坝对河流进行导流,该法取材容易,施工速度快,拆除方便且造价低,实施效果良好。