隧道与地下工程风险评估方法研究进展

风险评估是隧道与地下工程风险管理的核心,是系统地识别工程风险和科学合理地管理风险之间重要的纽带,是决策分析的基础。本文介绍了隧道与地下工程风险评估的基本概念、国内外风险评估方法的研究和应用现状以及近年来主要应用的几种风险评估方法。探讨了目前风险评估方法需要解决的问题和今后的研究方向。     

基于区间分析理论的地表沉降风险评价

为解决地表沉降风险的定量评价问题,提出了用区间估计的方法预测地表最大沉降,并在此基础上定义了风险评价指标。利用响应面法对地表最大沉降与地层参数之间的关系进行近似描述,基于区间分析理论确定地表最大沉降的区间范围,可较好考虑参数不确定性对计算结果的影响。以北京某在建车站主体侧洞为例,说明了此方法的适用性。     

刚性管线纵向应变计算及安全评价

随着地铁建设的快速发展,地铁施工中邻近管线的安全评价是一项亟待解决的关键技术问题。在地层移动基本规律认识的基础上,提出了一种经验或半经验的刚性管线纵向应变计算及安全评价方法。该方法可应用于快速评估管线的潜在损害,具体的管线细节一般不予考虑,涉及的参数少,更易于工程应用。该方法尤其适用于没有足够资料或者特殊敏感的条件下,需要采用保守估计的情况。     

公路隧道防排水技术进展

综述了公路隧道近几十年防排水技术的进展。其内容包括 :公路隧道防排水技术标准 ,复合式衬砌防排水技术 ,断层、破碎带地层中的防排水技术 ,隧道导排水结构。并结合某些工程问题进行了讨论。     

地铁施工环境影响定量风险指标研究

地铁施工邻近建筑物和构筑物受施工影响的安全风险评价是急需解决的关键技术问题之一。考虑实际工程中地层参数呈区间分布的特点,建议借助于区间分析理论估计建筑物和构筑物对于地铁施工的响应。在此基础上,通过引入风险评价函数定义了风险指标 ,在假定环境响应均匀分布的前提下定义了风险指标 。通过这两个指标可以将建筑物和构筑物受施工影响是否安全分为不可能事件、风险事件和必然事件。将风险事件分为3个等级,并建议了相应的应对措施。举例说明了定义的风险指标在实际工程中的应用。     

关于水平层分析法的讨论

基于极限平衡法变分法得出的已有成果的基础上,分析了水平层分析法两个假定的合理性。研究表明,主动土压力强度沿墙高的分布对土条顶底面的法向力作用点位置系数非常敏感;法向力作用点位置系数为墙高的函数,除非在特殊情况下取常数1/2;土条间的切向作用力除非在特殊情况下为0,一般情形下为墙高的函数;水平层分析法使墙顶部的主动土压力强度变大,墙底部附近的主动土压力强度变小,提高了作用点的位置。     

盾构气压开舱条件下的泥膜闭气失效理论研究

近年来,泥水盾构工法在越江跨海隧道中被广泛应用,在泥水盾构施工过程中,带压开舱始终是一个高风险、高难度技术环节。盾构带压开舱能否成功的关键在于泥膜的闭气性能。然而,一直以来泥膜闭气破坏机制、闭气时间及其影响因素从理论上较少探讨。对此,首先考虑了气体对泥膜中孔隙水的驱替作用,建立了泥膜压气从渗流启动-击穿渗透带的多相流模型,提出了泥膜压气渗水量和闭气时间评估方法;然后开展了室内渗透柱泥膜压气破坏试验,验证了所提出理论方法的适用性;最后探讨了气压、地层参数、泥膜厚度、泥浆剪切强度等参数对闭气时间的影响规律,揭示了盾构带压开舱以“泥皮为主、渗透带为辅”的闭气作用。研究成果对泥水盾构带压开舱的安全保障有一定的借鉴意义。     

Coulomb土压力理论的两种解法

采用极限平衡变分法和Culmann分析方法,对土压力问题进行了研究。在极限平衡变分法中,以滑动体静力平衡的2个力的平衡方程为基础,引入Lagrange乘子,将以变分学观点来描述的主动土压力和被动土压力问题,转化为确定含有2个函数自变量的泛函极值问题。依据泛函取极值时,必须满足Euler方程,得出了主动土压力和被动土压力取极值时墙后土体沿平面滑动破坏的结论。在Culmann分析方法中,沿用了Coulomb土压力理论关于平面滑动破坏的假定,而在推导土压力计算公式的过程中,仅利用了滑动体沿某一特定方向的一个力的平衡方程。与目前通行的Coulomb土压力公式的证明过程相比,Culmann分析方法更为简洁。     

柔性管线安全评价的简便方法

随着我国地铁建设的快速发展,地铁施工中邻近管线的安全评价是一项急待解决的关键技术问题。在地层移动基本规律认识基础上,提出了一种经验或半经验的基于变形控制的柔性管线的安全评价方法。该方法可应用于快速评估柔性管线的潜在损害,具体的管线细节一般不予考虑,涉及的参数少,更易于工程应用。该方法尤其适用于没有足够资料或者特殊敏感的条件下,需要对管线的接头单独考虑,需要采用保守估计的情况。     

地铁车站洞桩法施工对地层和刚性接头管线的影响

洞桩法能够较好地控制地层变形和对周边既有建（构）筑物的影响,目前已成为北京地铁暗挖车站施工的主流工法。以北京地铁10号线黄庄站工程为背景,基于地表和管线沉降的实测数据,建立“隧道-管道-土体”的三维有限元计算模型,研究了洞桩法车站施工对地层的影响,并从沉降、变形和管-土相互作用等方面系统研究了施工对邻近刚性接头管道的影响。研究结果表明,洞桩法车站施工中导洞和扣拱施工是关键工序,这两个工序引起的地表沉降占总沉降的90%以上;刚性接头管道的沉降、变形及管道-土体差异沉降与管道和隧道相对位置关系密切相关,主要受其正下方土体开挖影响;管道变形由整个管体共同承担,地层位移使管道产生弯曲和轴向变形,建议采用应变作为管道变形控制标准。