地铁盾构隧道施工引起的地表变形特征研究

结合郑州地铁1号线西三环站至秦岭路站地铁区间隧道盾构施工的实际,通过现场监测和数值模拟计算对盾构隧道施工引起的地表变形特征进行了研究。主要研究了地表横向变形和纵向变形规律,从而确定了盾构隧道掘进对横向变形的影响范围,并结合郑州区域性粉土地层的特点,运用有限差分软件FLAC3D建立了地铁盾构施工的三维有限差分模型,对盾构施工引起地表变形发展过程进行了数值模拟计算,从而得出了一些有意义的结论。该研究对确保地铁隧道施工的安全具有重要的意义。     

地铁暗挖隧道邻近既有运营盾构区间施工变形影响研究

为提升地铁盾构隧道的防灾减灾能力,以太原某地铁暗挖隧道邻近既有运营盾构区间施工为例,应用数值模拟与现场监测相结合的方法,研究地铁暗挖隧道施工过程中,盾构区间隧道结构及轨道结构的变形特征.研究结果表明:地铁暗挖通道上方地表沉降呈非对称"U型"分布,影响范围约为1倍埋深,影响角约45°.随着地铁暗挖隧道施工的进行,盾构区间...     

基坑开挖影响下下卧盾构隧道变形及控制措施研究

近年来地铁建设不断加快,在地铁隧道上方施工已成常态。为研究基坑开挖影响下下卧盾构隧道的隆起变形,评价不同变形控制措施的实际控制效果,以武汉市轨道交通6号线琴台变电站地下电缆通道工程为例,采用两阶段法计算了基坑开挖影响下下卧盾构隧道的隆起变形,同时采用数值模拟方法对无加固、压力注浆加固、水泥土搅拌桩加固和压力注浆+水泥土搅拌桩综合加固控制措施4种工况下下卧隧道的隆起变形值进行了数值模拟计算,并将数值模拟结果与实际工程监测数据进行了对比分析。结果表明:对于初步预测基坑开挖引起下卧盾构隧道的隆起变形,该理论计算方法可靠、实用;压力注浆+水泥土搅拌桩综合加固控制措施使下卧盾构隧道的隆起变形和横断面收敛变形值分别减小至2.3 mm和0.35 mm,控制效果良好,具有一定的实际推广意义,可为类似工程提供参考。     

反应位移法在盾构隧道横断面抗震设计中的应用

介绍了反应位移法的基本原理,以及该方法在盾构隧道抗震设计时计算及分析隧道横断面上产生地震时的断面内力的方法,并结合武汉长江隧道工程实例,阐述了该方法的具体计算过程,为盾构隧道抗震设计提供了经验。     

基坑外设隔离桩参数对近邻既有地铁隧道变形的影响

隔离桩作为常见的施工变形控制措施在保护周围敏感和重要建(构)筑物等方面发挥了重要的作用,其相关设计参数对邻近建(构)筑物变形的影响研究具有重要意义。依托武汉市华中科创产业园基坑工程,采用正交试验设计方法,以隔离桩的布置位置即桩隧距离、桩间距、桩长和桩顶埋深为影响因素,分析隔离桩不同设计参数对基坑邻近既有地铁隧道水平位移、地表沉降和基坑围护桩后深层土体水平位移的影响。结果表明:隔离桩靠近隧道或靠近基坑布置时均能减小邻近既有地铁隧道的水平位移,为减小对邻近地铁隧道运营安全的影响,宜选择靠近基坑布置隔离桩;隔离桩的布置位置即桩隧距离对邻近既有地铁隧道水平位移、地表沉降和基坑围护桩后深层土体水平位移的影响程度最大,隔离桩的桩间距、桩长和桩顶埋深对其的影响不显著。该研究结果可为类似工程隔离桩设计提供参考。     

武汉地铁区间隧道地表沉降规律探讨

本文通过对武汉地铁2号线区间隧道地表变形进行连续监测和监测数据的分析,得到了该工程条件下隧道地表沉降的变化规律,并采用有限元数值模拟方法对隧道开挖引起的地表沉降量进行了计算,其结果与监测数据吻合较好,验证了数值模拟方法所得到的地表沉降变化规律的准确性.该研究可为类似工程及地表变形的监控量测工作提供借鉴和指导.     

地铁盾构隧道下穿铁路箱涵桥变形响应研究

随着城市轨道交通网络的进一步发展,大量的地铁盾构隧道临近甚至紧贴铁路箱涵桥建设。本文以北京地铁某典型区间隧道下穿铁路箱涵桥工程为例,应用数值模拟的方法,对盾构隧道下穿铁路箱涵桥的变形响应进行了研究,着重分析了注浆加固效果及沉降缝两侧的变形机理。研究结果表明:(1)盾构隧道下穿铁路箱涵桥过程中,沉降监测点产生影响的纵向水平区间约为监测点前3D(D为盾构隧道直径)至监测点后3D;(2)盾构隧道下穿铁路箱涵桥过程中,沉降缝两侧箱涵会出现较大差异沉降,易对桥体上方列车的运营安全造成影响;(3)盾构隧道穿越铁路箱涵桥前,对盾构隧道拱顶进行注浆预加固,可在一定程度上控制桥体沉降及沉降缝两侧差异沉降。     

基坑开挖及降水对周边地铁隧道变形的影响分析

为研究基坑开挖及降水对既有地铁隧道变形的影响。基于深圳前海某基坑项目,考虑基坑开挖及降水情况,结合修正的摩尔-库伦本构模型,利用MIDAS GTS NX软件建立基坑三维有限元模型和二维有限元模型,分析了基坑开挖及是否考虑降水对基坑支护结构变形的影响并与现场基坑支护结构的监测结果进行了对比,并分析了基坑开挖及降水对周边地铁隧道变形的影响,以及不同初始地下水水位(降水深度)对地铁隧道变形的影响。结果表明:基坑开挖时,考虑降水会增加基坑支护结构地连墙的变形,支护墙位移增加约4 mm,不能忽略降水情况;在基坑开挖及降水条件下,周边地铁隧道水平方向的变形呈"横蛋状",隧道竖向方向的变形呈整体下降趋势;当地下水水位埋深小于0.3倍的开挖深度时,地下水渗流对基坑变形的影响显著,当初始地下水水位埋深大于0.5倍的开挖深度时,地下水水位对基坑工程的影响相对减弱。     

偏压条件下地铁工作井开挖安全及井-隧相互影响研究

武汉地铁正处于实现"主城成网、新城通线"目标的关键时期,地铁施工安全尤为重要.为研究偏压条件下地铁工作井(深基坑)开挖安全及井隧相互影响,以武汉地铁19号线5标段4号井为例,首先依托工程地质勘察资料建立三维数值模型,对深基坑变形进行了数值模拟计算与分析;然后在施工过程中对深基坑周边地表沉降、围护桩深层水平位移、内支撑轴...     

基于云证据理论的地铁盾构施工临近建筑物变形安全控制预警决策方法研究

为实现对地铁盾构施工临近建筑物变形安全控制的预警,结合工程实践和标准法规构建了包括监测项目和巡视项目共7个指标的评价体系,并将其划分为一般风险、显著风险、高风险和严重风险4个等级;基于监测信息和专家评价值确定指标特征值,采用云模型构建指标基本可信度分配,基于D-S证据理论对指标进行多层融合,利用蒙特卡洛模拟对建筑物变形影响因素进行敏感性分析;以武汉轨道交通7号线土建工程第3标段金银湖村5栋建筑物为例,对地铁盾构施工临近建筑物变形的安全警情状态进行评价。评价结果表明:4栋建筑物处于显著风险等级,1栋建筑物为一般风险等级,并结合蒙特卡洛模拟对风险最大的建筑物的监测点的影响因素进行敏感性分析,可为建筑物变形安全控制提供决策建议。     

武汉地铁2号线矿山法施工区间隧道风险分析及其控制

地铁隧道因地质条件及周边环境的复杂性、不确定性等特点,施工风险较高。本文根据武汉地铁2号线一期工程沿线遭遇的各类不良地质问题,结合工程地质及水文地质条件和周边环境特点,辨识出武汉地铁2号线一期工程矿山法施工区间隧道主要的风险事件并进行了风险分析;同时采用R=P×C的风险定级方法,定量得到各风险事件的风险等级;并根据风险评估的结果,对风险较高的事件提出了具体的风险控制措施,从而确保了工程的顺利进行。该研究可为其他类似工程提供参考。     

基于郑州地铁下穿南水北调干渠的Peck公式反演分析

土压平衡盾构隧道下穿通水运行中的南水北调工程,在国内尚属首例。以郑州地铁城郊线土压平衡盾构隧道下穿南水北调中线干渠区间实测数据为依据,将Peck公式法运用于隧道下穿南水北调工程引起的地表沉降预测研究中,利用反演分析法,通过引入最大沉降量修正系数j和沉降槽宽度修正系数k,结合实测数据对Peck公式进行修正,得出适用于郑州地区相似工程的Peck公式,并根据现场实际情况,对不同埋深条件下地表沉降规律进行研究。结果表明:引入最大沉降量修正系数j和沉降槽宽度修正系数k对Peck公式进行改进后,能够获得较准确的地表沉降预测曲线,证明了Peck公式法在隧道下穿南水北调工程引起的地表沉降预测研究中的适用性;在其他条件均相同的情况下,随着隧道埋深的增加,地表最大沉降量逐渐减小,沉降槽宽度逐渐增大。     

地铁盾构渣土资源化碳排放强度与减碳潜力研究

盾构渣土资源化利用是地铁建设领域响应国家“双碳”战略的重要举措。为科学量化地铁盾构渣土利用与处置的碳排放强度及减碳潜力，基于LCA方法构建了地铁盾构渣土利用与处置碳排放评价方法，以深圳地铁13号线某隧道区间为例，梳理了盾构渣土资源化利用工艺和系统，厘清了渣土现场资源化利用的管理路径，量化了渣土利用与处置的碳排放强度及减碳潜力。结果表明：案例中渣土资源化利用减碳总量约为4243.13 t CO₂e;制备1 m³再生免烧砖可带来239.26 kg CO₂e减碳效益，填埋1 m³渣土约产生89.42 kg CO₂e。未来深圳地铁建设若均采用案例提供的盾构渣土高效资源化利用方式，预计到2035年可累计实现约77万t CO₂e的减排效益。该研究结果可为政府部门科学制定地铁盾构渣土管理政策，推广地铁盾构渣土资源化利用提供理论方法及参考数据。     

基于突变级数法的地铁盾构施工安全风险评价

为使地铁盾构施工安全风险评价更科学、合理,在实践的基础上,首先将地铁盾构施工风险划分为工程本体风险、周边环境风险、施工人员作业安全风险、自然风险4大类;然后结合实际工程的特性,采用德尔菲法进行风险结构分解,并对风险部位与风险因素进行耦合分析,构建出地铁盾构施工安全风险评价指标体系;最后以南昌地铁4号线礼庄山站—西站南广场站区间盾构施工为例,将突变级数法应用于该地铁盾构施工安全风险等级评价。结果表明:该项目的工程本体风险、周边环境风险、自然风险为一般风险等级,施工人员作业安全风险为可接受风险等级,并梳理出该项目的主要风险因素。项目实施及监测数据结果表明,该评价方法有效可信,在地铁盾构施工安全风险评价中具有适用性。     

基于人工神经网络的炭质岩隧道锚杆应力计算研究

锚杆在软弱围岩隧道加固中的应用非常广泛,为研究其受力特性,以广西某炭质岩隧道为依托,采用现场试验的方法对隧道监测断面锚杆应力进行了测试,并利用人工神经网络(ANN)分析方法,建立了基于ANN的隧道锚杆应力预测模型,通过将模型预测结果与实测结果进行比较,以验证所建模型的准确性和有效性。结果表明:所建模型以围岩应力、渗透压和围岩应变位移为输入参数,较为全面、合理地反映了锚杆应力的主要影响因素;模型计算所得预测值与实测值的相关系数R~2大于0.65,均方根误差RMSE低于0.65 MPa,方差比VAF大于80%,说明模型能够准确、有效地预测锚杆应力。该研究可为有效地估算复杂地质条件下隧道支护的锚杆应力提供参考。     

基于可拓综合评价模型的隧道塌方概率计算方法

塌方是隧道施工过程中最常见的事故。在研究塌方发生的孕险环境及致险因子特征的基础上,选取岩石坚硬程度、岩石完整性、地下水流量、隧道埋深、隧道偏压、施工效果6个评价指标,依据可拓学理论,建立了隧道塌方评价的物元模型,采用层次分析法确定了各评价指标的权重,并通过实际的隧道塌方概率等级关联度计算,对京台线杉溪隧道塌方进行了评价。评价结果表明:左洞掌子面ZK27+445处隧道塌方概率为很可能(j0=4),与现场实际情况相符合。该评价方法能有效计算出隧道塌方发生的概率等级,是一种实用的计算方法,对塌方的预测具有一定的指导意义,也为今后隧道塌方评估提供了一条新的思路。     

红层软岩隧道围岩稳定性及支护时机研究

新奥法作为一种目前国内外地下工程建筑及隧道施工时普遍应用的方法,其原理与优势得到了广泛认可。为分析红层软岩隧道施工中的围岩稳定性和支护合理性,根据成贵高铁南厂沟隧道工程实际情况,利用实时监测的隧道围岩拱顶下沉和周边收敛数据,基于新奥法理念研究了隧道围岩的稳定状况、变形规律以及二衬支护时机。结果表明:南厂沟隧道红层软弱围岩变形可分为变形急速增加阶段、变形相对稳定阶段和变形缓慢增加阶段三个阶段;针对围岩拱顶下沉和周边收敛的合理的拟合曲线,通过拟合计算可以得到围岩变形趋于稳定的时间,并据此提出合理地判定二衬施作时间的方法,可为类似工程提供借鉴。     

外源补给型岩溶管道系统特征及隧道涌水条件研究——以利咸高速楼门隧道为例

为更加科学地预测岩溶隧道发生管道型突水时的涌水量，有效规避岩溶地区隧道施工过程中重大水害风险，以利咸高速公路楼门隧道为例，结合野外水文地质条件调查、地下水示踪试验、高分辨率降雨-流量动态监测等多种方法，通过查明研究区内岩溶管道系统地下水补径排条件、岩溶水系统边界条件，分析暗河管道的空间展布及其与楼门隧道之间的空间关系，研究了外源补给型岩溶管道系统特征及隧道涌水条件，并根据高精度暗河出口流量和降雨量观测数据，采用相关性分析法对楼门隧道涌水量进行了预测。结果表明：响水洞岩溶水系统内部发育有两条岩溶管道(Ⅰ号岩溶管道和Ⅱ号岩溶管道),楼门隧道与Ⅰ号岩溶管道在平面上相交，极有可能是隧道突涌水的主要来源；楼门隧道日最大涌水量达99 688 m³/d;建议从平、剖面上进一步优化线位，以规避重大岩溶突涌水灾害。该研究结果可为楼门隧道工程的设计与施工安全提供地质依据。     

基于经验模态分解-支持向量机的滑坡位移预测方法研究

滑坡位移时间序列在外因的影响下呈现出单调非平稳的曲线特征,利用经验模态分解法(Empirical Mode Decomposition,EMD)将滑坡累计位移分解为周期项和趋势项,建立支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)-布朗单一参数指数平滑(Browns Single Parameter Exponential Smoothing,Browns)模型对滑坡位移进行预测。以三峡库区木鱼包滑坡为例,首先在考虑降雨量和库水位等影响因子的基础上,采用SVR模型对周期项位移进行预测;然后采用Browns模型对趋势项位移进行预测;最后通过时间序列加法模型得到滑坡累计位移预测值,计算得到测试样本的平均绝对误差为13.31mm,均方根误差和判定系数分别为16.6mm和0.83。通过对比分析,结果表明:基于EMD与SVR-Browns模型的滑坡位移预测精度明显优于SVR模型和Browns模型,证明该模型是一种有效的滑坡位移预测方法。     

高速公路隧道涌水生态安全评价——以宝天高速公路为例

针对隧道涌水对生态环境影响的特点,找出了其可能对生态环境造成负面影响的因素和产生的原因;以生态安全理论为基础,根据P—S—R指标体系模型,构建了隧道涌水对生态环境影响综合评价系统的层次模型,确立了各个层次的评价指标,包括包气带岩性、包气带结构、地下水位埋深、地下水矿化度、地下水化学类型、土壤含水量、土壤含盐量、降雨量、蒸发量、植被覆盖度、水环境质量共11项,其中地下水位是影响生态安全的最主要指标,权重为17%;并以花石山1号隧道为例对隧道涌水对生态环境的影响进行了安全评价,结果显示在涌水条件下1号隧道隧址区的生态安全综合指数为0.040 705,属于很不安全状态,用实例验证了所构建的隧道涌水对生态环境影响的安全评价体系基本正确,为隧道涌水生态安全评价提供了一个科学、可供操作的评价方法和手段。