地铁盾构隧道下穿南水北调干渠的沉降控制研究

通过对地铁盾构隧道下穿南水北调干渠时沉降现场监测数据和数值模拟结果的分析,对干渠结构、干渠上部倒虹吸结构和地表的沉降控制进行了研究。结果表明:(1)盾构隧道下穿南水北调干渠时,干渠结构最大沉降发生在干渠底部。在盾构隧道与干渠渠底净距为2.5D(D为盾构隧道外径)并采用克泥效工法时,干渠结构的最大沉降量为11.26 mm,未采用克泥效工法时,干渠结构的最大沉降量为14.52 mm,说明采用克泥效工法能够有效减少干渠结构的沉降量,减少幅度为22%,同时也能够有效降低地表和倒虹吸结构的沉降量;(2)随着盾构隧道与干渠的距离越来越接近,干渠底部、地表和倒虹吸结构的沉降量逐渐增大,且随着盾构隧道与干渠渠底净距的减少,其沉降量的增大幅度逐渐提高;(3)采用克泥效工法时,盾构隧道与干渠的净距不少于2.0D时,能够保证干渠底部的沉降量不大于15 mm。该研究结果可为类似工程提供参考。     

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。     

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。     

粉砂地层盾构机下穿航油管和高速公路施工技术

中国城市化快速发展,城市轨道交通解决大城市拥堵问题的作用更加明显,地铁盾构施工中下穿构筑物更加常见,而下穿航油管和高速公路对地层沉降提出了更高的要求。以天津地铁4号线3合同段盾构下穿航油管及津滨高速公路为背景,通过对盾构机掘进过程的参数控制及检测,得到了盾构机掘进的参数和地层沉降变化曲线,提出了盾构掘进的相应措施,为类似地质条件下盾构机施工提供依据。     

某隧道进口段边坡的变形破坏机理分析

某隧道进口段滑坡的发生是由于隧道开挖过程中破碎围岩向隧道开挖临空面位移,进而引发的坡面岩土体的失稳。数值模拟结果表明,因隧道开挖引起的洞顶区边坡岩体应力水平下降的区域一直延续到地表,这种应力场的变化会直接导致边坡表面的变形和破坏,表现在以隧道轴线为中心,向两侧呈扇形展开的坡体产生了一定的沉降变形。对比结果表明滑坡区与由隧道开挖引起的坡体附加位移较大的区域基本相当,说明此滑坡是由于隧道开挖引起了围岩应力场调整,导致围岩产生向洞内的位移变形,从而使岩体发生松动而引发的。     

武汉岩溶区复合地层小型盾构施工引起的地表变形规律研究

小型盾构施工法是目前电力隧道施工的主要工法,在施工过程中不可避免地会引起地面沉降,影响附近建筑物的正常使用。为揭示武汉岩溶地区复合地层小型盾构施工引起的地表变形规律,在对现场勘察资料和地表变形监测数据进行统计分析的基础上,采用数值模拟的方法对不同组合复合地层、不同溶洞直径和不同溶洞埋深时的地表变形规律进行了数值模拟计算与分析。结果表明:岩层表面距隧道底板深度Z、溶洞距隧道底板高度H、隧道底板下溶洞直径D等对地表变形均有重要的影响;随着Z和D值的增加,地面沉降量最大值增加,随着H值的增加,地面沉降量最大值减小。在岩溶区复合地层开展小型盾构施工时,上软下硬的地层分布会产生应力集中现象,将会增大地表竖向变形。本研究为控制岩溶区复合地层小型盾构施工地表变形提供依据。     

小型土压平衡盾构隧道掘进参数研究

盾构掘进参数是隧道盾构施工安全和地层变形的主要控制参数。小型土压平衡盾构施工技术在城市地下管廊隧道建设中的应用越来越广泛。以武汉雄楚电力隧道工程为背景,通过数学物理推导,建立了小型土压平衡盾构施工中主要掘进参数(总推力、刀盘扭矩、土仓压力、螺旋机转速、掘进速度)之间的相互关系模型,并采用小型盾构机内置的PDV数据采集系统所收集的隧道掘进过程中掘进参数的实时数据对模型进行了验证。该研究成果可为小型土压平衡盾构施工中掘进参数的选取和周围地层变形的控制提供参考。     

基于尖点突变理论的隧道工程压力锚杆稳定性研究

以压力锚杆为研究对象,针对隧道工程压力锚杆支护的复杂性建立力学模型,利用突变理论的基本公式推导出压力锚杆几何失稳的尖点突变模型,通过工程实例验算与实测对比的方式对推导出的尖点突变模型进行验证。研究结果表明:利用突变理论的尖点突变模型分析隧道压力锚杆稳定性可行;锚杆注浆固化形成一定的连续承载拱圈的同时水平力Q协助发挥锚杆的剩余强度,且越靠近锚杆中点作用效果越显著。可反馈指导隧道建设中压力锚杆布设长度、注浆位置、加固深度、锚杆应力及为现场监测点位置提供理论依据。     

新建隧道近接上穿对既有盾构隧道纵向变形的影响

新建隧道近接上穿将诱发下卧盾构隧道隆起变形,预测既有盾构隧道位移发展对近接上穿施工控制和既有盾构隧道保护具有重要意义。基于两阶段法,提出新建隧道近接上穿引发既有盾构隧道纵向位移解析解;通过可考虑环间接头弱化的非连续盾构隧道模型模拟既有盾构隧道,采用Riftin地基考虑盾构隧道-土层相互作用,同时通过Mindlin经典解得到新建隧道开挖卸载应力,并作用于既有盾构隧道之上,建立新建隧道上穿作用下既有盾构隧道纵向变形解答;通过将杭州圆形顶管隧道上穿既有地铁1号线、上海地铁8号线隧道上穿既有地铁2号线两个工程案例实测值与本文方法和常用Euler-Bernoulli(EB)等效连续梁模型计算结果进行对比,验证本文方法的合理性。研究结果表明：本文方法和EB连续梁模型预测的隧道纵向位移均接近实测值;本文方法预测的隧道弯矩和接头张开量均大于EB连续梁模型;但EB等效连续梁模型预测的纵向位移曲线整体呈现为光滑连续,而本文方法预测的位移曲线是由一系列短直线连接而成,在接头处存在“尖点”。     

洞庭湖大气氮湿沉降的时空变异

为研究洞庭湖大气氮素湿沉降的时空变化规律,于2016年1—12月对洞庭湖不同生态区的4个监测点的湿沉降进行了为期1年的观测.结果表明:采桑湖(CSH)、断港头(DGT)、蒋家嘴(JJZ)3个监测点的全年大气氮湿沉降量分别为49.9、38.7和90.9 kg·hm~(-2),其中NO_3~--N沉降量分别占30.3%、25.8%和33.1%,NH_4~+-N沉降量分别占32.9%、41.7%和51.1%,DON沉降量分别占36.8%、32.5%和15.9%;沅江(YJ)监测点7—12月的大气氮湿沉降量为19.0 kg·hm~(-2),NO_3~--N、NH_4~+-N和DON分别占62.2%、25.1%和12.7%,除YJ监测点外,其他各监测点NH_4~+-N沉降量高于NO_3~--N沉降量.湿沉降量与降雨量呈正相关,而湿沉降浓度与降雨量呈负相关;在CSH、DGT和JJZ监测点,湿沉降量均在春季最高,分别占全年总沉降量的54.4%、60.2%和49.7%,JJZ监测点在各个季节的总氮沉降量均高于CSH和JJZ监测点.     

春季北京1次完整灰霾过程中的PM_(2.5)监测与分析

春季是北京等特大城市灰霾高发时期,在2013年4月19-24日间完整地发生了1次灰霾过程。基于对北京24个监测点在6 d 144 h 3 456份PM_(2.5)浓度数据,以及同期相关天气资料,对灰霾的形成、持续及消散过程进行的关联分析,指出北京在春季灰霾天气中PM_(2.5)浓度分布具有以下特征:(1)在风力较大的情况下仍可能发生较严重的灰霾;(2)存在某些监测点,其PM_(2.5)在灰霾过程中浓度值一直最高或最低;(3)各监测点之间PM_(2.5)浓度差异较大,最大可达8倍以上。     

变形监测在大跨浅埋公路隧道安全施工中的应用研究——以茅山隧道为例

介绍了当前隧道发展的前景、隧道变形监测在施工中的重要意义以及隧道监测技术的研究现状,以茅山西隧道的变形监测(主要为地表沉降、拱顶下沉、水平收敛、围岩压力、二衬内力)研究为例,说明变形监测在保证隧道安全施工的重要作用.     

2022年北京冬奥会高山滑雪填方赛道的抗滑桩加固效果数值模拟研究

高山滑雪是冬奥会的主要竞赛项目之一,确保滑雪赛道的安全稳定是该项目顺利完成的前提。以2022年北京冬奥会高山滑雪的高填方赛道为研究对象,开展各类抗滑技术加固填方赛道的可行性研究,能为类似工程的加固设计提供理论和技术支持。以2022年北京冬奥会延庆赛区D3高山滑雪赛道为例,利用有限差分数值方法对抗滑桩加固前后D3滑雪赛道在天然、暴雨和地震工况下的稳定性和变形情况进行了数值模拟研究。结果表明:抗滑桩加固前,在天然工况下,滑雪赛道的稳定性和变形均符合要求,但在暴雨和地震工况下,滑雪赛道的变形量大、稳定性较低,需要进行加固处理;经过抗滑桩加固后,滑雪赛道的稳定性得到了大幅度提高,在暴雨和地震工况下,其变形减小至10 cm以内,符合相关规范的要求,说明利用抗滑桩加固高山滑雪赛道可以达到预期的加固效果。该研究可为类似工程提供一种新的加固方法,具有一定的实际应用价值。     

不同监测区域CH_4的浓度变化特征研究

为探讨不同监测区域CH_4浓度,利用在线气象色谱仪连续在线监测四个不同监测区域。结果表明,观测期间,缙云山CH_4平均浓度值为1.904×10~(-3),并且日均浓度值变化总体趋势比较小;农村监测点日平均浓度为2.16×10~(-3);而隧道监测点整个监测期间CH_4都处于高浓度状态,均值达到了3.56×10~(-3);而城市监测点CH_4的日变化趋势呈现出一峰一谷的现象,均值为2.49×10~(-3)。由于CH_4的源不同,因此四个监测区域的CH_4浓度值表现为缙云山监测点农村监测点城市监测点隧道监测点。     

千岛湖大气氮磷干湿沉降特征及周年入库负荷

大气氮磷沉降是湖库营养盐输入的重要途径,深刻地影响着湖库水体营养盐平衡及生态系统演化进程. 为了解山区大型水库大气氮磷沉降对水体的贡献,于2020年11月—2021年10月在千岛湖街口和淳安县城2个监测站点开展了大气氮磷干湿沉降周年观测,分析千岛湖大气氮磷沉降特征及入库负荷. 结果表明:千岛湖街口监测点大气总氮(TN)、总磷(TP)沉降量分别为1 774.83和34.11 kg/(km2·a),淳安县城监测点大气TN、TP沉降量分别为1 799.73和34.44 kg/(km2·a). 大气TN沉降以湿沉降为主,街口和淳安县城监测点TN湿沉降分别占总沉降的92%和88%;两个监测点大气TP沉降的组成差异较大,其中街口监测点湿沉降占53%,淳安县城监测点干沉降占60%. 气象条件(降雨)叠加人类活动(施肥等农业活动和旅游等城市活动)能够显著增加大气营养盐沉降量,全年85%的TN沉降和71%的TP沉降集中在降雨期. 观测期间,千岛湖大气TN、TP干湿沉降入湖负荷分别估算为1 041.98和20.04 t/a,分别占千岛湖河道TN、TP输入的9.4%和8.3%. 研究显示,千岛湖大气氮磷沉降量显著低于长三角地区其他水体,但农耕、旅游等人类活动仍造成千岛湖大气营养盐沉降量明显升高.      

北京几种典型景观夏季霾天气的PM_(2.5)监测分析

近年来,北京等特大城市在夏季也频发霾天气,在2013年7月的10 d 240 h中发生了3次完整的灰霾过程。基于逐时完整的131组3 023个PM_(2.5)浓度数据,与相关的气象资料进行关联分析,提出北京在夏季霾天气中PM_(2.5)浓度分布存在以下特征:(1)PM_(2.5)的浓度值分布不均匀;(2)在灰霾发生、持续及消散阶段,均存在着若干监测点,这些监测点的PM_(2.5)浓度值显著高于(或低于)其他监测点;(3)降雨对PM_(2.5)浓度值的降低具有明显作用;(4)微风、静风条件下,PM_(2.5)浓度较高。     

含球状风化体混合花岗岩边坡稳定性及加固方案

在我国公路路线建设过程中,不可避免地会遇到地形起伏较大的地质环境,一般采取以深挖路堑形式通过,这可能会形成含球状风化体混合花岗岩边坡。混合花岗岩边坡坡体中球状风化体的存在易形成落石及崩塌,为此开展此类边坡的稳定性分析及加固措施研究显得十分重要。以某拟建公路K248+640标段含球状风化体混合花岗岩边坡实际工程为案例,根据现场勘察得到的球状风化体含量,采用随机程序生成半径1 m的球状风化体数据,并导入PLAXIS2D中构建相应边坡数值模型;利用有限元强度折减法开展边坡稳定性研究,探究不同工况下边坡的稳定性,并提出了3种不同的边坡加固方案;通过该类边坡不同加固方案位移、剪应变、稳定性系数等方面的数值模拟分析,并经过现场实测数据的印证,揭示了锚索格构梁方案加固该类边坡的可行性。结果表明：(1)含球状风化体混合花岗岩边坡稳定性变化规律表现为,最大剪应力随开挖步数逐渐增多整体上呈现出前期缓增、中期陡增、后期缓增的阶段性发展特征;(2)被动支护与主动施加反压力支护对含球状风化体混合花岗岩边坡支护效果有明显的不同,总结出被动支护与主动施加反压力支护的区别;(3)数值模拟与现场验证相结合,监测数据显示...     

喀斯特槽谷区土壤CO2浓度的短时变化及影响因素研究

龙潭喀斯特槽谷两侧顺、逆倾坡裸岩出露率、植被覆盖率存在较大差异,为探究龙潭槽谷两侧顺、逆倾坡土壤CO_2浓度的短时变化及其影响因素,于2017年6月～2018年5月用固态CO_2传感器法在槽谷两侧顺、逆倾坡土面上开展高分辨率土壤CO_2浓度动态监测,并同时对监测点进行土壤温度、土壤湿度连续自动化监测。结果表明:(1)强降雨事件中,除强降雨初期(1h内),土壤CO_2浓度出现短暂降低外,降雨事件整体上促进了土壤CO_2浓度的上升;(2)昼夜尺度上,白天土壤CO_2浓度大于夜晚,土壤CO_2浓度对气温的响应速度较土温快;一年四季中,土壤CO_2浓度波动幅度大小次序为夏季秋季春季冬季;(3)在短时天气变化下,裸岩出露率越高、植被覆盖率越低,土壤CO_2浓度与土温的相关性越强且在强降雨下的变化幅度越大。