地铁盾构隧道开挖对邻近立交桥桩基影响分析

采用广州市轨道交通十三号线二期工程西彩区间盾构隧道项目资料,使用三维有限元模拟的方法,研究盾构隧道施工对立交桥桩基产生的影响.由于该区间盾构隧道下穿德尼立交桥,需进行桩基托换,从桩基托换及盾构掘进的设计、施工特点出发,针对所提出的不利影响开展三维建模及数值计算.分析结果表明:桩基托换和盾构开挖均对土体造成了一定程度的扰动,引起的桩基竖向位移较大,随着桩基托换和盾构开挖施工的进行,结构位移变化呈现先逐步上涨,后趋于稳定的趋势.根据数值计算结果的位移大小,均在规范的安全控制值内,不影响既有立交桥的结构和运营安全,并一步提出相应的施工建议.     

基坑明挖施工对正上方既有轻轨车站扰动分析

在既有轻轨高架车站下进行基坑开挖,势必对轻轨车站上部结构特别是柱基产生扰动,而目前国内已有的规范和标准中还未有对此施工控制标准的规定。针对上海市轨道交通9号线某车站换乘通道工程实例,结合对车站柱基变形的数值分析结果与现场监测数据,提出了轻轨高架车站柱基变形控制指标,可为同类型的基坑工程提供有益的参考。     

地裂缝环境下马蹄形地铁隧道与土体相互作用的研究

以穿越地裂缝带的西安地铁2号线为研究背景,通过数值模拟对地裂缝作用下马蹄形地铁隧道与土体相互作用的机理进行了研究。研究结果表明：随着上、下盘位错量的增加,地裂缝处受影响的土体范围逐渐增大,土体的竖向位移也逐渐变大;上盘下降过程中,下盘隧道顶部沉降变形最大,上盘隧道顶部沉降变形最小;隧道的变形区域出现在预设地裂缝两侧,并且随着竖向位错的增大而增大,当错距d=100mm时,地裂缝处的隧道结构发生破坏。隧道的最大主应力位于结构出现裂缝和受剪切破坏的区域,随着位错量的增加,隧道的最大主应力变化剧烈。地裂缝处,隧道结构上部靠下盘区域受拉,靠上盘区域受压,隧道结构下部靠下盘区域受压,靠上盘区域受拉。在实际工程中,地铁隧道穿越地裂缝时,宜采用分段式隧道结构。     

基于断面突变的地铁隧道结构的抗震性能与措施研究

本文依托西安地铁5号线某区间工程,针对矿山法隧道与盾构法隧道接口处断面突变条件下的结构抗震性能进行了研究,研究表明,在地震作用下,当两者接口处隧道断面高差为3.5m时,隧道横向强度与变形、纵向抗拉与抗压均能满足规范要求。随着隧道断面高差的增大,结构变形也相应增大,接口处为结构抗震薄弱环节。当接口处矿山法隧道断面增大时,地表位移及盾构法隧道拱顶、拱底的相对位移差略有增大,而矿山法隧道拱顶、拱底相对位移增长趋势较为明显。当接口处隧道断面高差介于4—7.5m时,矿山法隧道拱顶、拱底相对位移明显增大,不利于结构抗震。因此为确保地震作用下不同断面隧道相接处的结构抗震满足要求,建议断面高差控制在4.0m以内,可将矿山法隧道设计成刚柔结合的复合式衬砌结构,同时可考虑加固地层、设置变形缝或柔性接缝,并在条件允许时适当减少衬砌结构厚度等。研究结论可为类似工程的设计与施工提供理论支撑。     

隧道侧穿箱基框架结构体系振动台试验及数值模拟

以郑州市轨道交通7号线侧穿箱基框架结构工程为背景，开展了室内振动台缩尺模型试验，并借助有限元软件ABAQUS对不同工况进行数值建模，将振动台试验和数值模拟结果进行对比，验证数值模拟结果的可靠性。基于验证后的模型，分析隧道侧穿箱基框架结构体系的动力响应特性。结果表明：(1)隧道或箱基框架结构的存在均会降低整个体系的自振频率；(2)箱基框架结构的存在会降低隧道结构的加速度响应，同时减弱隧道结构所受到的弯矩，而对其所受剪力的影响不大；(3)隧道结构的存在会减弱箱基框架结构的加速度响应和位移响应。箱室的存在会改变地震波的传播路径，且当箱基框架结构高于三层时，楼板加速度响应随楼层高度的增大更明显。     

西安地铁双线隧道地表沉降预测模型研究

针对西安地铁留核心土、上下半洞开挖、超前小导管注浆加固与水平钢撑锁脚的钢拱架和挂网喷层支护的饱和黄土隧道,根据现场地面沉降监测数据,分析了隧道右线、左线掌子面间隔30m开挖过程中洞顶地表沉降变形的历时变化规律,以及左、右线单洞沉降槽和双线沉降槽的分布特征。结果表明,洞顶地表沉降变形可以划分为初期沉降变形、右线开挖主变形、左线开挖主变形及沉降变形稳定4个阶段;左、右线单洞沉降槽和双线沉降槽均可用高斯分布曲线拟合。基于沉降槽Peck公式及O’Reilly和New最大沉降与隧道埋深的关系,得到了饱和黄土隧道单洞与双洞地面沉降槽的宽度和最大沉降,以及右、左线隧道先后开挖单洞的沉降槽宽度比和最大沉降比。考虑双线隧道洞间距、左右洞先后开挖地层松动相互影响以及围岩饱和黄土固结变形的影响,提出了一种饱和黄土隧道双洞开挖施工引起地表沉降的预测模型,验证了该预测模型应用的可靠性。     

严寒地区隧道围岩冻融状况分析的导热与对流换热模型

通过对严寒地区隧道现场基本气象条件的分析 ,建立了隧道内空气与围岩对流换热及固体导热的综合模型 ;用此模型对大兴安岭西罗奇 2号隧道的洞内气温分布进行了模拟计算 ,结果与实测值基本一致 ;分析预报了正在开凿的祁连山区大坂山隧道开通运营后洞内温度及围岩冻结、融化状况 .     

两明挖隧道基坑先后开挖对其下地铁隧道的影响评价

基坑开挖会对下卧运营地铁隧道的围岩应力造成重分布,进而可能引发隧道结构产生变形及内力变化,影响地铁隧道的正常运行。故一个合理的施工方案以及充足的保护措施对基坑开挖和隧道保护显得尤为重要。以广州某工程为例,利用有限元软件Midas GTS模拟实际施工工况,动态分析了两明挖隧道基坑先后开挖对其下卧地铁5号线隧道的影响。分析结果表明:两明挖隧道基坑先后开挖所引起的叠加效应会对地铁5号线隧道结构造成影响,但应力变化量均很小,不足以对地铁隧道的结构安全性造成影响。其分析成果可为优化设计和施工提供有益的参考,为类似工程提供借鉴。     

近距离上层隧道施工对下层隧道的扰动影响

针对近距离上层隧道施工时给下层隧道稳定性造成扰动影响的现状,基于简支土体梁力学模型,研究下层隧道顶部在周期性扰动力作用下的系统振动特性,得到顶部垂直位移的动态响应数学表达式,为定量掌握最大位移峰值的大小与出现时刻提供理论依据,指出考虑振动因素时上下层隧道安全距离的确定方法。结合具体算例探索扰动力等因素对最大位移的作用规律,结果表明:扰动力振幅和隧道跨度分别增加1倍和2倍时,最大位移峰值相应增大1倍和23.9倍;隧道层间垂距和土体弹性模量分别增加2倍和3倍时,最大位移峰值相应减小88.2%和70%。当主要影响因素变化时,最大位移的波动大周期延长、波动震荡性加剧,特别是峰值处的震荡幅值增大,隧道顶部稳定性受到明显影响。     

通过活断层区地铁隧道埋置深度研究

采用ABAQUS有限元分析软件,以北京地铁7号线区间隧道作为工程背景,考虑到衬砌与土体之间的相互作用,建立了地基土-隧道体系的整体有限元模型,针对不同断层类型工况下,隧道结构在不同埋深下的反应进行了系统分析。研究结果表明:隧道结构处于弹性阶段时,在规范规定的取值范围内适当地减小隧道埋深可以减轻结构的反应;在较大断层位错作用下,隧道结构产生的损伤区域长度,以及出现损伤最严重的位置不受埋深的影响;在逆断层下,隧道埋深为10m时,结构震害程度最为严重;在正断层下,隧道埋深为8m时,结构震害程度最为严重;在走滑断层下,隧道埋置越深结构受到的震害程度越严重。