在建车站下穿既有车站开挖过程仿真及监测对比分析

为研究在建车站基坑施工对既有车站的影响特性,以昆明市地铁4号线某车站下穿同站已运营地铁1号线为工程背景。采用ANSYS软件构建车站基坑数值分析模型,对车站基坑密贴下穿开挖过程进行模拟,分析既有车站结构变形规律,并基于实测数据对模型进行验证分析,绘出施工过程与车站结构位移变化对应特征曲线,同时利用模拟结果预测基坑施工过程中可能发生最大变形的位置,以此指导后续施工。结果表明:主体结构各项位移及轨道高差都满足规范要求;临近地铁隧道的深基坑开挖会引起隧道不同程度的位移,变形规律与开挖工况及距基坑远近密切相关;轨道几何部位最大水平位移-2 mm,轨道间距2 mm,变形所受影响较车站主体及道床影响大。     

地铁车站深基坑开挖变形及数值模拟分析*

为研究土岩复合地层地铁车站深基坑变形时空效应特征与规律,以南宁地铁某车站基坑为研究背景,在不同施工工况下对车站基坑进行有限元数值模拟,并结合实测数据进行对比。结果表明:数值计算值与现场实测值差距较小,2种变形规律接近一致,有限元计算结果合理。围护结构水平位移随施工进行逐渐增大,呈现鼓肚形状,水平位移由桩顶移动到桩身,最大位移稳定在桩身0.5~0.75H处;围护结构受力集中在第2道和第3道内支撑位置;基坑地表沉降中,长边方向的沉降比短边方向沉降明显,空间效应显著;在地铁车站深基坑中,基于时空效应机理,考虑施工影响,在施工过程中调整施工工序和参数,对基坑稳定和控制变形具有重要指导意义。     

地铁深基坑变形规律及影响因素数值模拟研究

依托黄土地区某城市地铁车站深基坑工程为背景,建立有限元模型,对深基坑施工过程进行有限元分析,对不同工序下深基坑围护结构的变形规律进行研究;以土层粘聚力、钢支撑位置及桩入土深度为影响因素,分别进行模拟分析.研究表明:有限元模拟方法能有效反映基坑维护结构位移变形规律,黄土粘聚力、钢支撑施作位置及围护桩入土深度的变化对基坑围护结构及周围地表位移有一定影响,设计中的钢支撑位置是最优的设置位置.     

复杂岩溶地区隧道施工突水地质灾害研究

在岩溶山区施工的隧道工程,由于岩溶发育分布的复杂性造成对施工掌子面前方的岩溶分布状况难以准确判定,导致施工过程中岩溶突水突泥灾害发生,影响施工安全。笔者以宜万铁路齐岳山隧道为例,应用岩溶水文地质基本理论,从地层岩性、地质构造、地下水循环条件以及区域地壳运动等岩溶形成发展的控制性因素进行研究;分析了隧址区岩溶地下水的补给、径流、排泄途径;研讨了地层岩性分布规律和区域夷平面分布状况;分析了断层和褶皱等地质构造的分布规律,从而对隧址区的岩溶分布规律有了深入认识,进一步考虑隧道高程和线路走向,评价了齐岳山隧道可能发生岩溶突水突泥等施工地质灾害的危险地段;明确了施工过程中需要进行超前探测和防灾的重点区段。     

基于Madis-GTS NX的深基坑支护分析与三维数值模拟应用

以昆明国际汇都二期基坑工程为实例，从分析周边环境受深基坑开挖影响的各因素入手，采用理论分析、现场监测与数值模拟相结合的方法，应用Midas/GTS软件对此工程建立三维基坑模型，完成基坑分布开挖施工过程模拟，并进行数值模拟分析。将深基坑与周边土体、邻近建筑物看作一个系统，进一步研究周边地表及邻近建筑物在各影响因素下的变形规律。最后将模型中的支护结构变形值与实际检测结果进行分析对比，结果表明Midas建立的模型具有可靠性，得出基坑在开挖的过程中对邻近建筑物地表沉降产生一定影响，为施工设计与检测提供了可靠的依据，所得出的数据也为后续类似工程案例提供了数据支持。     

地震和断裂活动对青藏铁路高原多年冻土区铁路影响分析

青藏铁路是世界上海拔最高的铁路。通过沿线青海及西藏的地震情况和西大滩断裂带、昆仑山垭口断裂以及不冻泉断裂带的多年观测数据和青藏铁路线路的实际穿越段的地质特点,可以看出,青藏铁路格尔木—拉萨段沿线地震活动频繁、断裂大量发育,不同性质、不同类型、不同特点的活动断裂给青藏铁路的工程安全带来不同程度的影响,并产生和诱发不同类型的地质灾害。一旦在铁路下方沿活动断层形成移动冰丘,将导致铁路路基隆起和铁轨变形。断裂运动不仅孕育了地震,还诱发了不均匀冻胀、构造裂缝、移动冰丘等地质灾害,影响线路工程的安全,增加维护费用。笔者着重4方面分析地震断裂活动对青藏铁路的危害性:断裂活动导致路面变形和工程破坏;断裂活动与非均匀冻胀造成路基强烈变形;构造裂缝带及其工程危害;冻土地区的地震和断裂与保护冻土的工程措施产生矛盾,给出了设计和施工中应该考虑的问题并提出从铁路的勘察设计、施工组织、施工过程中采用各种措施将地震以及断裂活动对铁路的损害程度降低到最小。     

隧道地层变位的可靠性分析

分析了隧道与围岩设计中的不确定性因素 ,指出由于隧道及岩土参数分布的随机性 ,地层变位具有不确定性。运用ANSYS有限元程序建立隧道地层变位的计算模型 ,进行数值模拟并取得地层变位的原始数据。在此基础上把主要影响因素视为随机输入变量 ,地层变位为随机输出变量 ,采用蒙特卡洛方法模拟出地层位移的统计值 ,进而计算出地层变位的可靠指标与失效概率 ,并通过相关系数矩阵和概率灵敏度图分析了随机输入参数对地层变位的影响 ,为隧道地层变位的可靠性分析提供了一种新的途径。     

地铁隧道开挖安全关键位置分析及预测研究

为明确隧道开挖时易于引发安全事故的关键位置并预测地层变形趋势,以保证隧道施工和周围构(建)筑物的安全,采用Ansys通用有限元软件对北京地铁7号线广双区间隧道开挖过程进行了数值模拟分析,并结合实际监测结果对隧道开挖过程中地层变形和应力重分布的变化规律和安全关键位置进行了总结;通过对随机介质理论方法的优化研究,推导出简单可行的优化计算公式。结果表明,隧道开挖中拱顶、拱腰和拱脚位置为变形较大和应力分布集中的关键安全位置,优化后的随机介质法计算公式用于地表沉降的安全预测分析是可靠的。     

青藏高原多年冻土区铁路路堤变形特征研究

路堤的稳定是公路、铁路等行车安全的保证。路堤变形通过路基—轨道—车辆大系统的相互作用而影响行车安全。冻胀、融沉是多年冻土地区路堤变形的重要形式。多年冻土区的路基变形问题是至今仍未彻底解决的一大难题。青藏铁路穿越 5 5 0km多年冻土区 ,为研究多年冻土区路堤变形特征 ,笔者对青藏铁路某试验段进行变形监测并对监测数据进行分析。结果表明铁路路堤的修建改变了多年冻土原来的水热平衡 ,天然冻土上限的变化导致路堤产生变形。同时 ,变形特征还受路堤边坡的坡向、降水量和地基土类型等因素的制约。在此基础上 ,提出几点减少多年冻土区铁路路堤变形的一些看法和建议。     

基坑围护结构及周围环境变形的预测

传统的基坑支护结构设计具有相当的模糊性和不确定性 ,可能危及基坑和周围环境的安全。笔者利用深基坑支护体系的监测数据 ,采用灰色系统理论建立了基坑工程变形的GM(1 ,1 )预测模型 ,其模型的两个参数可识别基坑变形发展势态 ,并由此讨论了模型的适用范围。最后 ,运用该模型预测分析实际基坑工程支护结构变形 ,表明其预测模型可用于基坑动态设计与信息化施工     

土压平衡矩形顶管施工引起的地表沉降规律研究

为了分析与掌握矩形顶管施工引起的地表沉降变形规律,提出基于MIDAS-GTS有限元软件的分析方法,首先,通过工程实例验证MIDAS-GTS有限元软件在分析顶管施工引起地表沉降变形的有效性;其次,通过影响因素的敏感性分析确定不同影响因素作用下的地表沉降变形特性,这些影响因素主要包括开挖面支护压力、侧摩阻力、地层结构特性等;最后,通过地表沉降变形特性分析得出矩形顶管的适用范围。研究结果表明:基于MIDAS-GTS有限元软件的地表沉降规律分析方法和结果,可为矩形顶管施工过程提供相关参考和借鉴。     

龙门吊移动荷载对地铁车站深基坑变形的影响

青岛地铁苗岭路站是在土岩组合地层下开挖的狭长型换乘车站,深基坑两侧既有建筑物众多且临近基坑,施工中采用龙门吊运输材料。为探究龙门吊移动荷载作用下基坑围护结构和土体的空间变形规律,建立三维有限元数值模型,对比分析了加载前后基坑围护桩侧移变形和坑外地表沉降,并探讨了起吊物与边跨的距离对基坑变形的影响。结果表明:龙门吊移动荷载作用下基坑产生明显的动态响应;围护桩桩体侧移变形比竖向变形响应明显且沿深度有所不同,嵌岩点处侧移响应最明显,土岩交界面处响应最小;受基坑阴角效应的影响,动载作用下角隅处土体沉降变形保持不变,坑外土体最大变形位置由距坑边2 m处转移至基坑边;起吊物的移动在基坑边产生明显的变形动态响应区域,随着起吊物远离边跨,桩周土体的沉降量逐渐减小,动态响应区域向远离坑角方向增大;加强冠梁连接、适当增大阴角处桩间距或减少锚杆施作可以保证基坑的稳定性,经济有效。     

南水北调穿越北京地铁13号线清河桥施工优化分析

以南水北调工程盾构施工穿越北京地铁13号线清河桥工程为背景,采用有限元分析方法,针对不同施工加固措施及行车速度条件下所引起的桥面竖向变形、桥墩竖向变形和地表沉降等问题进行了研究。总结了预加固旋喷桩配比参数、注浆配比参数及行车速度等因素对各结构变形的影响程度。结果表明:水灰比为1.00时的旋喷桩,既能控制结构变形,又具有较高的经济和施工效益;水泥浆与水玻璃浆之比为1.0∶1.0时的注浆参数最优;行车速度控制在50 km/h以下时,能较好地控制结构变形的发展。最后通过对施工过程中各结构的变形进行监测,验证了优化结果的合理性。     

基于模糊-熵权理论的铁路瓦斯隧道施工安全风险评估

针对含瓦斯地层隧道施工难度大、安全风险高等特点,提出采用熵值法和模糊理论相结合的方法进行铁路瓦斯隧道施工安全风险评估.为评估铁路瓦斯隧道施工安全风险,结合兴泉铁路某隧道工程,详细分析了隧道施工安全的影响因素,在此基础上构建了铁路瓦斯隧道施工安全风险评价体系,采用熵权理论确定了各层次风险影响因子权重,进而基于模糊数学理论构建了铁路瓦斯隧道施工安全风险评估模型,并对各影响因素逐层进行计算,得出铁路瓦斯隧道施工的事故可能性等级为3级,即可能出现风险.评估结果可靠,符合工程实际,可供类似工程参考.     

并行基坑施工对邻近桥梁影响及保护措施

以高铁清河火车站配套人行通道和公交通道并行基坑侧穿G7高速清河桥为例,研究并行基坑开挖对邻近桥梁的影响及保护措施。首先,考虑并行基坑开挖的空间效应,建立有限元数值模型,分析基坑开挖对邻近桥梁桩基础的叠加影响。计算结果表明：由于并行基坑开挖对桥梁桩基础扰动的叠加效应,导致桥梁墩柱的绝对沉降、差异沉降和倾斜等指标均超过控制值;结合数值模拟结果和类似工程经验,提出对邻近桥梁采用钻孔灌注桩作为隔离桩的保护措施,根据并行基坑施工对邻近桥梁不同部位的影响差异,给出隔离桩的平面布置。邻近桥梁墩柱变形实测表明隔离桩能有效约束基坑开挖的叠加效应,保证G7高速清河桥的安全运行。     

深基坑开挖变形研究进展

深基坑的设计理念主要以“变形控制”为主,综合前人的研究成果,将深基坑开挖变形研究分为2类：深基坑开挖平面变形研究和三维变形研究。在深基坑开挖平面变形研究的模式下,回顾了地表沉降模式、地表沉降影响范围以及基坑支护变形,并对具有代表性的工程实测数据进行了归纳总结;在深基坑开挖三维变形研究的模式下,对土体本构模型和数值模拟进行了总结分析;介绍了深基坑智能监测发展趋势,对机器学习在深基坑变形预测和稳定性评估方面的不同算法模型的性能进行了分析。通过理论分析、工程实测、数值模拟、智能监测以及机器学习5个方面,对深基坑开挖变形进行了综述。可以看出,深基坑变形研究需要多方法并举、多领域贯通、多学科相互配合,旨在构建智能一体化云监测分析预警平台,保障深基坑工程的施工安全,为今后智慧工地和智能建造的发展提供可靠的支持。     

基坑放坡开挖对下方既有地铁隧道影响计算及风险预测

为研究基坑放坡开挖对下方既有地铁隧道的影响以及预测隧道结构的风险,通过改进的计算方法得到放坡开挖基坑引起下方既有地铁隧道的竖向和横向附加荷载、位移、相对变形曲率共6个隧道结构安全的物理表现因子;将位移计算结果与前人理论计算结果、实测数据对比验证,并分析各土层物理力学参数对6个因子的敏感性;最后,基于正态分布概率模型对较敏感的土层物理力学参数随机取值,利用蒙特卡罗方法计算6个因子各级风险发生的概率和竖向、横向2类因子综合影响下隧道结构各级风险发生的总概率。研究结果表明:与原来仅限于矩形开挖基坑的计算方法相比,改进后的计算方法适用范围更广、实用性更强;在算例二分析中,隧道竖向位移和相对变形曲率超过控制值的概率分别为12%和68.7%,其余因子均为0,隧道竖向相对变形曲率是隧道结构处于不安全状态的最主要因子;若不采取预防措施,隧道结构将有高达73.27%的概率处于不安全状态,其中有68.7%的概率处于很不安全状态。     

窄长类匝道基坑开挖变形监测数据统计分析*

为研究窄长类基坑开挖过程中基坑变形性状和基坑开挖对近邻的扰动,以上海市某匝道基坑开挖工程为案例,采用统计方法对该基坑围护结构、邻近地表、周边建筑变形监测数据进行分析。结果表明:相较于民建宽大类基坑,窄长类基坑开挖对于围护结构侧向位移、墙后地表沉降、邻近既有建筑倾斜大小的影响更小,而在围护结构最大侧向位移出现的位置上,二者差别不大;对于窄长类基坑,由于其窄边尺寸效应,窄边处所对应的围护结构变形以及地表沉降,相较于长边均呈现出较为明显的减小;在工程实例中,由于基坑宽度更窄,因此其空间效应更为明显。     

西安地铁车站深基坑变形规律FLAC模拟研究

开展西安地铁深基坑变形规律理论与监测的研究对指导西北地区深基坑信息化施工具有重要价值。本文以西安地铁2号线某车站深基坑工程为背景,完成了车站深基坑施工监测方案设计,对深基坑施工过程进行了FLAC计算模拟,重点研究了桩体变形、钢支撑轴力、基坑周边地表变形规律。结果表明,复杂环境下城市地铁车站站深基坑明挖施工时,现场监测是信息化安全施工的保证,采用钻孔灌注桩和钢支撑的复合围护方案作为车站深基坑的围护结构是合理的,土方分层开挖方式和钢支撑预应力施加是减少空间效应保证安全施工的重要措施。桩身水平位移特别是桩顶水平位移是围护结构变形特性的直接反映,围护桩变形最大的地方为基坑中部到三分之二基坑深度处。基坑围护结构附近的地面隆起量明显小于基坑中部的隆起量,随着开挖深度增大,隆起量逐渐由基坑中部最大转变为两边大中间小的型式。     

高地应力软岩隧道初期支护优化研究*

为研究边墙曲率、支护参数等因素对高地应力软岩隧道变形控制的效果,以大瑞铁路营盘山隧道为工程背景,结合现场监测数据,建立有限元模型,分析不同边墙矢跨比及初期支护参数对隧道变形的影响,借此得到合理的初期支护参数。结果表明:原有支护结构中“直边墙”对于隧道水平方向变形与压力抵抗能力较弱,当边墙曲率调整至0.12后,支护结构的受力和变形情况得到明显改善;初期支护参数中锚杆参数对于隧道变形控制效果较小,增强衬砌的强度可以有效控制隧道的变形;通过围岩-支护特征曲线对优化后的支护方案进行安全评价,发现其安全性能较之前显著增强,现场应用结果也表明支护结构并未出现破坏失稳现象,隧道变形得到有效控制。研究结果对类似工程变形控制及支护方案优化提供一定的参考依据。