马亮[1]2003年在《富水地层隧道开挖地表沉降控制的离心模型试验》文中研究指明离心模型试验技术是目前在土木工程领域内进行科学研究竞相采用的一项新的试验技术，其优点是能在原型应力状态下研究和观察岩土工程的变形状态和破坏过程。 本文首先全面总结了离心模型试验技术的发展历史及应用现状，系统阐述了离心模型试验技术的基本原理。为了探讨离心模型试验技术这一研究手段在地下工程中应用的可行性，结合地质、水文、结构较为复杂的深圳地铁大～科区间暗挖施工SK3+355断面的具体实例，应用我校新近建成的100gt土工离心试验机，采用离心模型试验技术对在富水地层应用水平旋喷桩工艺进行控制降水施工对地表沉降变形及地下管线的影响进行了研究。得到了以深圳地铁富水地层控制降水隧道开挖施工地表沉降槽曲线变化规律，并经过基于ANSYS有限元计算平台进行的数值模拟计算和现场实际监测结果的验证，结果令人满意。离心模型试验技术较好的解决了在地下工程研究中模型土体的自重损失和地层位移分析中地下水渗流场和地层应力场相互耦合作用问题，对于在相似条件下富水地层隧道开挖施工如何控制地表沉降变形的研究方面具有指导意义。并针对动态模拟隧道开挖这一难题利用离心模型对深圳地铁SK3+395断面进行了尝试性的研究，取得了一定的进展。论文最后指出了离心模型试验技术目前存在的一些问题和今后的发展趋势和研究方向。
席锦州[2]2005年在《富水地层地铁隧道开挖引起地表沉降的数值模拟研究》文中研究表明我国地铁修建中,普遍采用全线降水施工法,这种方法能够保证在地铁隧道施工过程中实现“无水”施工,给隧道施工提供一个良好的条件。但随着人们环保意识的提高,已经开始认识到全线降水施工法会给环境造成较大负面影响,如:地表大面积沉降、建筑物和路面不均匀沉陷引起的开裂等。特别是对于我国南方的富水软弱地层,若采用全线降水施工法,在隧道还没有开挖前就有可能造成地表大面积沉降。因此,在施工过程中,采取非降水施工方法,控制隧道开挖过程中的排水量,减小地层产生的固结下沉,通过数值模拟计算确定排水量与地表固结下沉间的关系,就成为本课题研究的主要内容。 本论文采用叁维显式有限差分分析程序FLAC~(3D)作为计算工具,考虑流固耦合效应,利用FLAC~(3D)中强大的应力—渗流耦合模块,建立了叁种排水条件下(排水条件、不排水条件和动态排水条件)的地铁施工过程的渗流-变形-沉降耦合模型,同时对渗流、变形和沉降过程进行仿真模拟,并且进一步研究了排水量与地表固结下沉间的关系,对比叁种条件下地表沉降的不同结果后发现,地层的失水是造成地表沉降的控制性因素,避免或者减小施工过程中的地下水流失是控制地层变形的非常有效的手段。
阮松[3]2007年在《地铁车站浅埋暗挖法施工引起沉降的控制措施研究》文中研究指明随着我国经济和社会的发展，地铁这一交通方式因其运量大、快速、正点、低能耗、少污染、乘坐方便等优点，被越来越多的城市所采用。城市地铁工程一般位于城市的繁华地段，一旦沉降事故发生，将可能造成建筑物开裂、倾斜，地下管线断裂等事故。因此，研究地铁施工地表沉降的规律，提出控制地表沉降的措施具有重要的现实意义。本论文以广州地铁小北站作为工程背景，采用叁维显式有限差分程序FLAC~(3D)作为计算工具，对地铁隧道的开挖方法，群洞开挖顺序，地下水对沉降影响等一系列问题进行了分析研究，提出了控制地表沉降的措施及建议。首先针对小北站西侧站厅超浅埋、大断面的特点，选择了6种施工模拟方案，通过对地表沉降量，沉降历史及塑性区分布的综合对比分析，选择了最优的施工方案，同时对实际施工提出了意见及建议，此部分研究成果及时运用到了工程建设当中；其次，针对小北站站厅、站台隧道呈空间立体交叉的特点，重点研究了此类群洞工程开挖顺序选择的问题，即对先下后上、先上后下两种施工顺序进行了数值模拟研究，分析得出了两种方案最终地层沉降及衬砌结构内应力分布的特点，同时对群洞施工中关键工序的安全保证提出了建议与意见；最后，采用流固耦合的计算方法，对地铁建设中地下水流失的问题进行了研究，分析了地下水渗流引发地表沉降的原理，采用数值模拟手段研究了地下水流失对地表沉降的大小、范围等的影响，另外验证了地面既有建筑物帷幕注浆止水加固措施的保护效果，最后对在富水地层中修建地铁的地表沉降控制措施提出了自己的建议。
洪开荣[4]2011年在《高速铁路水下盾构隧道结构力学特征及掘进与对接技术研究》文中研究指明摘要：从环保要求与可持续发展战略考虑,水下隧道必将是我国跨江越海交通工程的主要选择方式。广深港高速铁路狮子洋隧道作为我国首座特长水下铁路隧道,设计速度达350km/h,也是我国首次采用盾构对接方法施工的水下隧道,其建设理念与方法对今后我国跨江越海工程的建设具有很大的借鉴作用,因此研究狮子洋水下盾构隧道的修建技术,不仅具有重要理论意义,而且具有重要的社会经济意义。本论文以广深港高速铁路狮子洋隧道工程为依托,对高速铁路水下盾构隧道结构力学特征及掘进与对接技术进行了深入的研究。主要研究内容和成果如下：(1)对盾构管片结构设计方法进行了较系统的研究。首先总结了传统管片设计结构模型对各项设计参数的取值,分析其不足之处；之后,确定采用修正后的梁-接头模型作为管片结构设计方法,进行了数值模拟计算,并通过大量的原位测试,验证了管片结构接缝和管片均处于受压状态,提出了管片结构的荷载折减与提高隧道经济性的设计措施等观念。(2)由于管片隧道为拼装式结构,拼装式管片在其周边介质的发生变化时会成为外扩式不稳定结构,极易导致隧道的失稳。通过采用修正的梁-接头模型方法,分析了拼装式管片衬砌的可能破坏特征,论证了水下盾构隧道增加二次衬砌确保隧道结构稳定,提出了设置二次衬砌的必要性。(3)在狮子洋隧道施工中,通过大量监测数据,并对由隧道施工引起的地表沉降进行分析,得出隧道纵向、横向地表沉降规律；分析了隧道施工各种地层土体的水平位移,总结了其相应的水平位移规律。同时得出了盾构隧道本体除了出现整体上浮外,几乎没有相对位移、地表隆沉与隧道本体结构变形无直接关系的结论,因此建议今后对盾构隧道可不必进行隧道本体变形监控量测。(4)针对狮子洋隧道横向与纵向均存在软硬不均问题所带来的盾构掘进与控制的技术难度,通过对岩土层磨蚀性与岩土成份试验,对刀具的金相和磨损规律进行了研究,提出了有效的刀具磨损规律方程。通过对0.67MPa高水压下刀具更换技术的研究,提出了减压限排换刀技术,并根据不同地段盾构刀具的掘进效果评价,对狮子洋隧道盾构刀具进行设计与改进。(5)根据现场不断变化进度情况,详细研究了多处狮子洋隧道对接点的工程地质及水文地质,并相应对接点的贯通精度进行了估算,确定了合理的隧道洞内控制测量精度；利用离心试验和数值模拟分析,确定满足对接处的隧道稳定的预留对接宽度不应小于2.5m,但在保压状态下对接宽度在0.5m是也是安全的。实际施工时,采用了在两台盾构相距20～30m时,一台盾构停止掘进并保压,另一台盾构向前掘进无限对接,然后在盾壳的保护下,拆除盾壳内部构件,并将两刀盘外圈梁焊接联通隧道,再施工钢筋混凝土衬砌的施工方法,达到了安全、精确、高效的对接目标(平面误差小于30mm、水平误差小于20mm),为水下盾构隧道相向掘进对接提供了宝贵经验。本文就广深港高速铁路狮子洋隧道的主要修建技术进行研究与分析,期望其成果对我国将来的跨海隧道建设提供参考与借鉴。
李海峰[5]2008年在《浅埋暗挖隧道施工地表沉降的规律及其对既有构筑物的影响分析》文中指出隧道城市地铁工程在我国的蓬勃发展,预计21世纪初至中叶将是我国大规模建设地铁的年代,与此相关,也会涌现出大量的隧道工程技术问题需要解决。在市区修建地铁隧道工程,施工所引起的地面沉陷将有可能危及周围建筑设施和地下管线等的安全,造成严重的经济损失和社会影响。因此,如何在隧道施工过程中防止坍塌并可靠地预计和有效地控制施工所引起的地面沉陷以保护工程沿线建筑物和地下管线的安全,已成为城市地铁工程建设中必须解决的一项重要课题。就地层软弱富水的复杂工程地质条件、近邻建筑物和管线密布的复杂工程边界条件而言,进行隧道工程的施工,其施工难度和风险极大,地表沉降机理及施工所引起的地表沉降分布形态也极为复杂,国内外有关这方面的研究成果很少,薄弱的理沦研究和蓬勃发展的此类工程实践是极不相称的。文中紧密结合深圳地铁科-华区间实际工程背景进行了相关的研究和分析,为了使研究成果合理可靠,综合运用多种研究手段,以相互印证和取长补短。在上述研究中,通过将数值模拟、现场量测成果进行比较,结果表明,研究成果与测试成果基本吻合,说明文中的研究成果是合理可信的,起到了施工超前预测预报的良好效果,为实际工程施工提供了理论依据和指导、决策作用,解决了施工中一系列的技术关键和难题,为类似工程的设计、施工和研究丰富和积累了宝贵的经验。良好的施工业绩表明,加大重大、复杂工程的科研投入力度,是地下工程发展的一个必然趋势。
仝学让[6]2003年在《地铁车站和软弱富水地层暗挖区间隧道施工技术研究》文中指出在认真分析深圳地铁科学馆站的工程环境、工程水文地质的情况下，阐述和比较了地铁车站采用盖挖顺作、盖挖逆作和暗挖法的技术特点，阐明了深圳地铁科学馆站采用盖挖顺作法施工的关键技术并对临时路面系统的功能和设计进行了检算和讨论。应用量测技术对基坑的力学参数变化、支护结构的应力应变进行全过程的量测，保证了车站盖挖顺作法的成功实施。 就地层软弱富水的复杂工程地质条件、暗挖隧道结构呈洞群系统的复杂工程施工条件、近邻建筑物和管线密布的复杂工程边界条件而言，进行隧道工程的施工，其施工难度和风险极大，地表沉降机理及施工所引起的地表沉降分布形态也极为复杂，国内外有关这方面的研究成果很少，薄弱的理论研究和蓬勃发展的此类工程实践是极不相称的。文中紧密结合深圳地铁大～科区间实际工程背景进行了相关的研究和分析，为了使研究成果合理可靠，综合运用多种研究手段，以相互印证和取长补短。在研究中，通过将数值模拟、试验研究成果与现场量测成果进行比较，结果表明，研究成果与测试成果基本吻合，说明文中的研究成果是合理可信的，起到了施工超前预测预报的良好效果，为实际工程施工提供了理论依据和指导、决策作用，解决了施工中一系列的技术关键和难题，为类似工程的设计、施工和研究丰富和积累了宝贵的经验。良好的施工业绩表明，加大重大、复杂工程的科研投入力度，是地下工程发展的一个必然趋势。
漆泰岳, 高波, 马亮[7]2006年在《富水软土地层地铁开挖地表沉降离心模型试验》文中研究指明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.
吴波[8]2003年在《复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降研究》文中研究表明隧道城市地铁工程在我国的蓬勃发展，预计21世纪初至中叶将是我国大规模建设地铁的年代，与此相关，也会涌现出大量的岩土工程技术问题需要解决。在市区修建地铁隧道工程，施工所引起的地面沉陷将有可能危及周围建筑设施和地下管线等的安全，造成严重的经济损失和社会影响。因此，如何在隧道施工过程中防止坍塌并可靠地预计和有效地控制施工所引起的地面沉陷以保护工程沿线建筑物和地下管线的安全，已成为城市地铁工程建设中必须解决的一项重要课题。 就地层软弱富水的复杂工程地质条件、暗挖隧道结构呈洞群系统的复杂工程施工条件、近邻建筑物和管线密布的复杂工程边界条件而言，进行隧道工程的施工，其施工难度和风险极大，地表沉降机理及施工所引起的地表沉降分布形态也极为复杂，国内外有关这方面的研究成果很少，薄弱的理论研究和蓬勃发展的此类工程实践是极不相称的。文中紧密结合深圳地铁大～科区间实际工程背景进行了相关的研究和分析，为了使研究成果合理可靠，综合运用多种研究手段，以相互印证和取长补短。 在隧道施工所引起的地表沉降的预计中，合理地模拟隧道的开挖支护施工过程以及各种支护措施的力学效果是至关重要的，因此，文中首先对这个问题进行了详细的研究。为了研究复杂群洞隧道工程施工所引起的地表沉降问题，针对地下工程施工过程的非线性特点，以地表沉降作为施工控制目标，结合动态规划原理，建立了群洞隧道开挖顺序优化的数学模型，进一步结合控制论建立了隧道施工对地表沉降影响的控制模型，为了确保施工所引起的地表沉降在控制标准内，对施工措施及策略进行了优化分析；在此基础上进行了实际工程应用，对复杂群洞隧道的施工过程进行了叁维非线性动态仿真模拟，同时利用离心试验研究了群洞隧道施工对地表沉降的影响，从而预测了群洞隧道施工过程中地表沉降的空间分布形态；为了研究软弱岩土介质中隧道工程施工所引起的地表沉降的流变效应，详细推导了隧道开挖的弹-粘-塑性有限元列式，并研制了相应的叁维有限元分析程序，预测了实际隧道工程施工过程中地表沉降的时空分布形态；为了预测隧道施工过程地下水对地表沉降的影响，基于渗流-应力耦合分析理论，研究了隧道降水施工或施工中伴随隧道周边失水时的地表沉降分布形态，并用流体体积(VOF)方法来追踪自由水面的动态变化边界；为了掌握隧道施工对近邻管线的影响，通过数值模 西南交通大学博士研究生学位论文第V页拟、离心模型试验研究了隧道施工对管线的影响，利用给出的评价标准，预测了管线的安全状态，并研究了隧道施工过管线地段的地表沉降控制基准，给出了相应的地表沉降控制基准值作为施工监测目标。同时，对隧道施工对建筑物的影响也进行了相应的分析。 在上述研究中，通过将数值模拟、试验研究成果与现场量测成果进行比较，结果表明，研究成果与测试成果基本吻合，说明文中的研究成果是合理可信的，起到了施工超前预测预报的良好效果，为实际工程施工提供了理论依据和指导、决策作用，解决了施工中一系列的技术关键和难题，为类似工程的设计、施工和研究丰富和积累了宝贵的经验。良好的施工业绩表明，加大重大、复杂工程的科研投入力度，是地下工程发展的一个必然趋势。
李树锋[9]2006年在《软土地铁叁管并行盾构隧道近接施工离心模型试验研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着城市地下铁道等地下工程建设的发展,出现了大量地下工程近接施工问题。受到地下既有结构物或地质条件的限制,以及地下空间综合开发利用的需要,隧道间或隧道与其它结构物之间的距离变得越来越小,新建隧道近距离同期施工的问题也越来越多。这势必造成相邻隧道间的错综复杂的关系,从而对隧道的施工产生不利影响。 在地下工程近接施工中,后修建结构物的施工会改变先修建结构物的受力状态,从而对其产生种种不利影响,如结构承载力下降、甚至破坏,变形过大侵入限界等。同时后修建结构物的受力模式也不同于修建单一洞室的状况,其初始应力场往往是经过多次扰动的,其施工将再次进行扰动,使其受力往往是非对称的,表现出极大的变异性。造成先修建结构物的安全性和后修建结构物的复杂性问题。因此,研究其复杂的受力机理,优化隧道近距离同期施工的施工顺序已成为当务之急。 本文结合建设部项目“软土地铁叁管盾构隧道近接施工控制技术研究”,以上海轨道交通9号线R413标段叁管并行盾构隧道为原型,共进行了2组离心模型试验研究:其中一组不设置地层加固,另一组设置地层加固。试验中测定了不同施工进程下盾构隧道的围岩压力、衬砌内力和地表位移。通过对试验数据的分析,得出不同情况下叁管并行盾构隧道近接施工时的围岩压力、衬砌内力和地表位移的分布规律。论文详细阐述了离心模型试验的原理、试验设计与模型的制作、量测系统的设计与测试元件的安装及试验结果;提出了软土地铁叁管并行盾构隧道近接施工的一些防护控制措施,对于同类的工程具有一定的参考价值。
王立新[10]2016年在《湿陷性黄土地层与地铁结构相互作用机理及变形控制标准研究》文中研究指明随着黄土地区地铁建设的发展,难免遇到黄土湿陷等不良地质现象,黄土湿陷对工程危害较大,特别是对变形控制严格的地铁工程。目前已实施的《湿陷性黄土地区建筑规范》主要针对工业与民用建筑,未结合地铁地下工程的特点,所提相关标准并不适合地铁地下工程。因此,研究湿陷性黄土与地铁地下结构的相互作用机理具有重要的理论和应用价值。地铁结构和地层的变形规律及控制标准对地铁结构的设计和施工至关重要,特别的,湿陷性黄土地区地铁近接施工的变形控制值及地铁地下结构地基剩余湿陷量允许值尚无统一的标准,但其相关研究具有重要的工程实际意义。本文在总结已有工程经验及研究成果的基础上,通过资料调研、理论分析、模型试验、数值模拟等方法对湿陷性黄土地层与地铁地下结构相互作用机理及变形控制标准进行了研究,论文主要工作如下:(1)从工程角度研究黄土,分析了黄土的湿陷性质及影响因素,在整理试验资料的基础上,建立了能较为系统和全面地表述黄土湿陷性质、湿陷量、增湿减湿、前期受力的黄土湿陷机理模型。(2)根据黄土湿陷对地下结构产生的影响及破坏模式,叙述了湿陷性黄土地区地下结构灾变过程和结构产生变形、裂缝、渗水的原因,并从黄土湿陷变形机理角度对黄土湿陷诱发过程进行了论述。(3)认为地铁地下工程修建为地层的卸载过程,一般无需确定地基承载力及对其进行验算,对于湿陷性黄土地层尚需分层累计地铁地下结构地基湿陷量的计算值;结合地铁地下结构的特点,提出了适用于地铁地下结构湿陷性黄土地基的湿陷量计算方法及剩余湿陷量控制标准。(4)认识到被常规的室内土工试验及实际工程掩盖的黄土湿陷强度骤减产生的危害,在重视黄土饱水湿陷强度骤减的基础上,提出了黄土饱水湿陷瞬间强度指标类似于饱和软粘土不固结、不排水的试验指标,即在该状态下内摩擦角趋于零,抗剪强度全由粘聚力承担,且与周围压力无关,此时土的侧压力系数K趋于1。并通过实例分析,得出了侧压力系数K=1对地铁结构产生的影响。(5)基于上埋式涵管土压力理论,结合理论分析,提出了地铁区间隧道在其上覆及周围土层发生湿陷变形时,作用在隧道顶部的竖向土压力大于原来的竖向土压力,并对这个问题进行了实例分析,得出了相应的规律。(6)基于实际工程,分析了湿陷性黄土地层既有区间隧道在饱水湿陷瞬间的受力情况,并对地铁结构基底压力与地基承载力的关系进行了分析说明;通过数值模拟,研究了新建隧道在不同竖直净距、夹土体不同岩土参数下穿既有隧道的工况,得出了地层和既有隧道的响应规律,给出了保证既有线安全运营的新建盾构隧道和地表的变形控制标准。通过模拟不同水平净距工况下的基坑近接既有线结构施工,研究了既有线结构和地层的响应规律,提出了保证既有线安全运营的新建基坑围护结构变形控制标准。(7)采用土工离心模型试验手段,研究了湿陷性黄土地区新建地铁车站深基坑开挖时,围护结构边墙不同位移对已建地铁车站和地铁隧道的影响规律,提出保证既有线安全运营的新建基坑围护结构的变形控制标准;研究了湿陷性黄土地区新建地铁隧道在不同净距和不同地层损失率工况下正交下穿对既有地铁隧道的影响规律,提出保证既有线安全运营的新建隧道拱顶沉降控制标准;并将提出的变形控制标准与数值模拟提出的变形控制标准进行了对比验证。论文研究成果有助于丰富我国湿陷性黄土地区复杂环境下的地铁修筑技术,为后续类似工程提供重要参考。
参考文献：
[1]. 富水地层隧道开挖地表沉降控制的离心模型试验[D]. 马亮. 西南交通大学. 2003
[2]. 富水地层地铁隧道开挖引起地表沉降的数值模拟研究[D]. 席锦州. 西南交通大学. 2005
[3]. 地铁车站浅埋暗挖法施工引起沉降的控制措施研究[D]. 阮松. 北京交通大学. 2007
[4]. 高速铁路水下盾构隧道结构力学特征及掘进与对接技术研究[D]. 洪开荣. 北京交通大学. 2011
[5]. 浅埋暗挖隧道施工地表沉降的规律及其对既有构筑物的影响分析[D]. 李海峰. 北京交通大学. 2008
[6]. 地铁车站和软弱富水地层暗挖区间隧道施工技术研究[D]. 仝学让. 西南交通大学. 2003
[7]. 富水软土地层地铁开挖地表沉降离心模型试验[J]. 漆泰岳, 高波, 马亮. 西南交通大学学报. 2006
[8]. 复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降研究[D]. 吴波. 西南交通大学. 2003
[9]. 软土地铁叁管并行盾构隧道近接施工离心模型试验研究[D]. 李树锋. 西南交通大学. 2006
[10]. 湿陷性黄土地层与地铁结构相互作用机理及变形控制标准研究[D]. 王立新. 长安大学. 2016