沉管隧道沉降问题的探讨

沉管隧道的沉降问题是隧道设计、修建以及运营管理中的重要问题.根据已公布的十余座国内外沉管隧道沉降的实测资料,分析探讨了沉管隧道沉降的原因与特点,并得到了一些有益的结论.     

潮汐对过江隧道沉降的影响

为了解和掌握潮汐对过江隧道江中段沉管高程的影响,对江中段沉管组织了连续36小时沉降观测,结果表明高程达最低、最高的时刻分别与潮位达最高、最低的时刻基本一致,沉管江中段高程与潮汐有较强的相关性,经谐波分析,沉管高程与潮位均表现为以12小时为周期的周期运动,振幅分别达2.8mm、1061.5mm,相位差为170°,潮位达波峰22分钟后高程达波谷。由此可以得出结论:隧道沉管竣工后经较长一段时间的稳定期,沉管高程的这种日变化规律主要是由潮汐变化引起。     

水域沉管隧道基础处理方法的对比分析

沉管隧道的地基稳定、基础沉浮问题与一般地面建筑的情况截然不同,其基础处理的目的是解决基槽开挖作业所造成的槽底不平整问题,保证隧道在施工、使用阶段变形稳定性。本文对目前国内外沉管隧道基础处理的主要方法进行了对比分析,得出不同方法在解决基槽稳定性、控制隧道沉降中的效果。     

广州市生物岛—大学城沉管隧道地质灾害论述

对研究区的地质环境条件进行了概述,阐述了沉管隧道特有的地质灾害类型,并进行地质灾害危险性分区,提出了防治地质灾害的措施和建议。     

沉管施工技术在常洪隧道中的应用

文章针对沉管隧道施工特点，介绍了宁波常洪隧道干坞施工和沉管制作中的施工技术，并对后浇带、端钢壳、GINA止水带、钢压载水箱等相关施工工艺与施工技术作了阐述。     

深埋沉管隧道基础碎石垫层变形特性试验研究

沉管隧道基础往往采用条带垄沟状先铺碎石垫层,该碎石垫层作为桩基与沉管结构传力构造的工程经验极少,为了解碎石垫层在工程荷载下的变形特性、传力机制及垄沟尺寸,及结构水平移动、回淤、垄沟偏位、桩顶倾斜等工程因素对其的影响等方面进行了物理模型试验研究。研究表明：（1）碎石级配的选择应同时考虑压缩模量、孔隙率、粒径等多种因素,过小粒径级配不适宜用于基础垫层;（2）垄沟的存在会大幅降低碎石垫层的压缩模量,压缩主要是由压密变形和垄沟导致的碎石颗粒侧向“挤出”造成;（3）支撑桩段碎石垫层的极限承载能力约为480 kPa,碎石垫层作为桩顶传力构造,受力变形机制复杂,个别影响因子十分敏感,需采取措施控制桩顶应力水平在碎石垫层极限承载能力范围内。     

沉管隧道施工手册

<正>著者:陈韶章,陈越,小16开本,平膜,280页,定价:42元,出版单位:中国建筑工业出版社,版次:第1版,出版时间:2014-12,标准书号:ISBN 978-7-112-16703-6,征订号:25469。内容简介:本书在总结国内已有沉管隧道的精华,并吸收国外沉管隧道的成熟经验的基础上,以沉管隧道施工参与者的角度,全面阐述沉管隧道施工各阶段应考虑的因素,深入介绍修建水下沉管隧道的各种先进工法。读者对象:隧道专业的施工技术人员、勘察设计人员。目次:第1章概述;第2章总则;第3章主要术语;第4章基本规定;第5章施工准备;第6章施工测量;第7     

沉管隧道含垄沟卵石垫层变形特性试验研究

采用含垄沟卵石垫层作为大型沉管隧道的基础是一种创新,为研究水下该垫层在工程荷载下的变形特性,开展了7种不同工况模型静载试验,得到各工况下卵石垫层沉降量、压缩模量等参数以及荷载值与沉降量之间的关系,分析了垫层厚度、垄沟尺寸、预压荷载、级配大小等指标对卵石垫层力学特性的影响。试验结果表明,不同于碎石垫层卵石垫层承受的竖向荷载与其沉降量开始成非线性变化;随着荷载值的增加,垫层沉降速率逐渐减小,垫层被压密一定程度后荷载与沉降趋于线性关系;卵石的最大粒径越大,垫层的压缩模量越大,沉降量越小;预压导致卵石垫层再压缩时沉降明显减小,且压缩模量增大;垄沟的间距越大,卵石垫层的压缩模量越小,沉降量越大。垫层厚度越大,卵石垫层的压缩模量与沉降越大。研究成果可为沉管隧道垫层的设计提供参考。     

盾构隧道局部长期渗水对隧道变形及地表沉降的影响分析

研究表明,盾构隧道长期渗水会造成地表及隧道严重沉降。针对盾构隧道局部渗流难以模拟的现状,首先提出了一种既符合盾构隧道刚度要求又能实现局部接头渗水的计算方法;在稳定渗流状态对应的相同渗流量的前提下,对比分析了管片在不同接头渗水条件下隧道周围土体孔压分布、地表和隧道沉降以及隧道变形规律。分析结果表明,盾构隧道渗水接头的位置不同,孔压分布、地表和隧道沉降以及隧道的变形均有明显差异;接头位置越靠近隧道底部,渗水导致的孔压减小越显著,造成的地表及隧道沉降越显著。接头渗水不但会使隧道发生横向椭圆化变形,还会引起隧道左右两侧受力不平衡,从而造成隧道水平侧移。通过对比表明,采用接头渗水和传统的衬砌均质渗水得到的孔压分布、沉降及隧道变形规律均有显著不同;不考虑隧道局部渗水特点会对隧道结构长期性态的认识产生偏差。     

沉管隧道卵石与碎石垫层力学变形特性对比研究

国内外沉管隧道先铺基础多采用碎石作为垫层材料,目前尚无采用卵石的先例。卵石和碎石在表面光滑度、排列接触方式、颗粒间天然空隙率等物理特性的差异性将影响其力学性能表现。通过物理模型试验和数值模拟计算,对卵石和碎石垫层的力学变形特性进行对比分析。研究表明:(1)两种材料垫层压缩曲线均呈两阶段反弯曲线变化趋势,相同荷载条件下卵石垫层压缩量较碎石高,总体割线模量较碎石低约30%(。2)垫层厚度由0.8 m变为1 m时,卵石垫层割线模量增加了13.0%,碎石垫层割线模量增加了2.2%;卵石垫层力学变形性能对垫层厚度的变化较碎石垫层更敏感。(3)预压荷载由52.5kPa增加到84kPa时,卵石垫层割线模量增加了23.5%,碎石垫层割线模量增加了7.6%;预压荷载越大,卵石垫层能更早达到拐点从而表现出更稳定的力学性能;增加预压荷载对卵石垫层整体力学变形性能的改善较碎石垫层更明显。(4)随沟宽增大,垫层模量在前期再压缩阶段出现模量提高,而在全加载期内总体表现为模量降低;在全荷载范围内卵石垫层对垄沟尺寸变化的敏感度低于碎石垫层。(5)碎石垫层的整体力学性能优于卵石垫层,但两种垫层材料对结构沉降和受力状态的...     

黄土隧道围岩稳定性粘弹塑性有限元分析

模拟分析黄土隧洞围岩稳定性对了解黄土隧洞变形破坏机理,对黄土隧洞设计施工理论具有重要意义.采用粘弹塑性模型对黄土隧道围岩进行有限元分析,研究围岩的变形规律,探讨围岩位移场分布,并同真实试验黄土隧道的侧面无衬砌和半衬砌两种工况各3种状态的变形破坏结果进行比较,发现用有限元方法模拟的结果与真实隧道的变形破坏过程基本吻合,此结果可为类似的黄土隧道工程的设计施工提供参考.     

隧洞地表稳定性监测及计算分析

李子坝隧洞埋深较浅,进出口围岩较软弱,隧洞上方房屋密布,且有一居民用水塔。根据工程实际,隧洞初期支护采用超前管棚+工字钢架+喷射混凝土进行联合支护;隧洞底部灌浆并施作仰拱;二次支护采用钢筋混凝土直边墙半圆拱。为确保施工安全及施工过程中地表建筑物的稳定,对隧洞稳定性进行理论计算,求得在此状态下,最危险断面处隧洞的稳定性系数为1.9;施工过程中对地表房屋、水塔、隧洞拱顶及边墙的变形及沉降情况进行监测。监测结果表明,地表建筑物沉降量均较小;水塔沉降量小且各点下沉协调一致,则水塔不会倾倒;隧洞拱顶及边墙变形均较小。     

地基沉降大变形有限元分析的几何刚度效应

研究了基于完全拉格朗日（Total Lagrangian）描述的大变形有限元法分析地基沉降问题的几何刚度效应。在有限元列式的推导过程中严格考虑了土力学表述习惯的影响。通过算例分析,主要研究了几何刚度效应对荷载-沉降曲线的影响,并对比分析了不同率型大变形分析中的几何刚度效应问题。结果表明,几何刚度效应的存在减小了地基大变形有限元系统的刚度;忽略几何刚度效应将导致沉降计算结果偏小,在地基变形较大的情况下误差更明显,Truesdell率型大变形分析的最终沉降结果与小变形法的结果一致。几何刚度效应在地基大变形有限元分析中具有一定程度的影响,处理不当可能出现结构刚度增大的现象。大变形分析结果的性质偏于刚硬。     

Foundation settlement statistics via finite element analysis

The dispersion observed in soil data comes both from the spatial variability which greatly influences the behavior of large structures and from errors in testing. Thus, the geotechnical engineering deals with uncertainties for which deterministic approaches are not suitable. The resort to probabilistic techniques, enables modeling uncertainties by analyzing their dispersion effect on the global behavior of the structure. The scope of this paper is analyzing settlement and differential settlement variability of a pair of foundations on random heterogeneous medium. The random soil properties of interest are the elastic modulus, and the Poisson ratio. The elastic modulus is modeled as a spatially random field by adopting the lognormal distribution, which enables analyzing its large variability. Because soil Poisson ratio is bounded in practice between two extreme values, its random field is obtained by using the Beta distribution. In this study, one proposes for the Beta field determination, a mapping technique on the probability distribution function diagram, by solving a non-linear equation. However, the mean and variance are unchanged through the mapping operation. Because the soil Poisson ratio is a positive parameter, one prefers to perform the mapping operation with the probability function of the lognormal distribution. Also, the proposed technique can be used for other bounded soil properties such as the porosity. In this paper, settlement and differential settlement statistics prediction are carried out using Monte Carlo simulations combined with deterministic finite element method (DFEM). A performed parametric study shows the following: (i) as the variability of the elastic modulus increases as settlement and differential settlement statistics are important, also, settlement statistics decreases as the Poisson ratio variability increases, and differential settlement statistics do not seem be affected by its variability. (ii) settlement and differential settlement statistics are important for positive inter-property correlation. (iii) a great influence of the correlation lengths on settlement and differential settlement statistics.     

隧道衬砌随机分析的区间有限元法

隧道衬砌结构内力计算中,围岩的力学参数和结构的参数具有不确定性,同时,其不确定性是有界的。对于这些参数的不确定性,在工程上可以用一个合理的区间数值来估计。对于单个随机变量,可以采用有限元方程来求解结构内力;而对于多个随机变量的情况,考虑到计算模型的不确定性和数学求解的复杂性,利用有限元程序来导出各变量对结构内力的作用效应,进而得到不同参数组合的区间值,最终确定隧道衬砌的结构内力区间值,为隧道衬砌结构内力的计算和工程应用提供一种新方法。     

复合地基沉降计算的复合本构有限元法适应性研究

复合本构有限元法是一种新型的复合地基沉降数值计算方法.采用复合本构有限元和传统三维有限元两种计算模型,通过不同桩土模量比、置换率和桩长条件下复合地基沉降计算结果的比较,对复合本构有限元法的适应性进行了探讨.     

带裂纹隧道二次衬砌承载能力的平面有限元计算分析

以平面有限元位移法分析了带裂纹隧道二次衬砌裂纹尖端的应力强度因子及衬砌承载安全系数,其中主要考虑了裂纹深度、宽度及条数的影响。从计算结果得知,随着裂纹深度、条数的增加,应力强度因子增大,衬砌承载安全系数减小,而裂纹宽度的影响不太明显。     

圆形板基础下地基强度和变形非线性性状研究

采用Drucker弹塑性模型、SAP91非线性有限元程序、Vizi CAD微机有限元前后处理系统计算、分析了轴对称问题，即圆形板情况下，基础板几何尺寸、基础刚度、边界条件、基础埋深对基础沉降量、塑性区开展的影响，结果表明基础沉降随基础几何尺寸增大而增大，随基础刚度、埋深的增大而减小；基础刚度、几何尺寸、埋深的加大都能提高地基承载力。     

盾构地铁隧道穿越既有铁路桥的沉降分析

HTSS以大连地铁2号线香沙区间盾构隧道下穿铁路桥特殊地段为依托,通过三维有限元程序仿真模拟以及工程现场动态监测,研究盾构施工法对周围地层变形的影响和盾构下穿铁路桥造成的沉降特征。结果表明：盾构开挖引起的地表沉降经历了5个阶段,即初期扰动沉降、开挖面前部沉降、盾构机正上方沉降、盾构通过沉降、后期固结沉降;地表沉降整体为一个凹槽形,即隧道中心线地表沉降大,隧道两边沉降较小,按隧道横截面轴线左右对称,符合地表沉降机理,并与现场监测数据一致;距离开挖隧道越近,总体沉降位移越大,盾构开挖小于20 m时,其沉降位移沿着横向与纵向都有扩展,隧道开挖至40 m时,沉降位移主要沿着纵向扩展,横向扩展不明显;不同深度的上部土体沉降呈漏斗形,即隧道正上方沉降最大,两边沉降递减,沉降曲线基本对称,地表右侧受右线隧道开挖影响,沉降量略大于左侧;桥桩底端处于隧道拱顶上,且整个桩身处于破裂面之上,属于短桩范畴,桥桩变形主要以受土体作用而产生的竖向沉降变形为主。     

开采沉陷三维损伤有限元分析

针对上覆岩体结构的复杂性,将节理、裂隙及正交各向异性岩体视为损伤岩体,建立了裂隙损伤岩体三维动态有限元分析模型,给出了较详细的三维仿真模拟有限元实施格式,完成了可考虑多种工程因素且能在WINDOWS下运行的三维模拟软件。分析模拟结果显示,对岩体结构复杂性的处理方式是可行的,所研制软件是有效的。