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成都膨胀土基坑边坡降雨条件与支护结构内力关系的数值模拟研究

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成都膨胀土基坑边坡降雨条件与支护结构内力关系的数值模拟研究

作者：周根郯西南交通大学

学位级别：硕士

随着西南城市的大规模建设,近年来成都东郊地区出现了大量深大基坑,由于膨胀土具有干缩湿胀的特性,基坑边坡常常出现群垮群坏的现象,分析发现降雨为主要诱因。研究降雨条件下膨胀土基坑边坡支护结构的变形和内力响应,一方面可以为设计... 详细信息

随着西南城市的大规模建设,近年来成都东郊地区出现了大量深大基坑,由于膨胀土具有干缩湿胀的特性,基坑边坡常常出现群垮群坏的现象,分析发现降雨为主要诱因。研究降雨条件下膨胀土基坑边坡支护结构的变形和内力响应,一方面可以为设计人员在考虑降雨条件的影响时提供相应的参考,另一方面可以帮组施工人员合理安排施工计划并做好预防措施。本文主要依托成都时代欣城基坑项目,研究降雨条件与基坑支护结构内力的关系。采用SEEP/W软件建立二维有限元基坑边坡降雨入渗模型,计算现场降雨条件下的边坡入渗特征和湿度场变化规律;通过室内膨胀特性试验将边坡降雨入渗湿度场特征转换为基坑边坡膨胀应力分布,建立FLAC 3D基坑边坡数值计算模型,计算不同降雨条件对基坑边坡支护结构内力的影响;通过时代欣城基坑边坡现场监测,对比数值模拟计算结果,分析降雨条件与支护结构内力的关系。通过数值计算结果和现场试验结果对比分析,支护内力随降雨量的关系曲线可分为三个阶段：当降雨量较小(小于5mm)时,降雨量对支护结构内力的影响较小：随着降雨量的增大(大于5mm,小于15mm),支护结构内力随降雨量的增大显著增大,降雨量对支护结构内力的影响增大;当降雨继续增大超过某一数值(大于15mm)时,支护结构内力随降雨量的增大而增大的速度减缓,降雨量对支护结构内力的影响减小。

关键词：成都粘土降雨条件支护内力现场监测数值模拟 FLAC 3D

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深埋隧道支护结构内力计算方法研究

科学技术与工程 2023年第36期23卷 15656-15664页

作者：赵何霖邱居涛申玉生朱鹏霖苟安迪董俊西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室成都610031 西南交通大学陆地交通地质灾害防治技术国家工程研究中心成都610031 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

深埋隧道是交通建设中的关键,对其力学行为进行深入研究具有重要的理论和工程实际意义。针对既有研究的不足,考虑到深埋隧道支护结构力学响应的空间差异性和施工过程围岩-支护结构的动态作用关系,建立了围岩竖向荷载与径向位移关于隧道... 详细信息

深埋隧道是交通建设中的关键,对其力学行为进行深入研究具有重要的理论和工程实际意义。针对既有研究的不足,考虑到深埋隧道支护结构力学响应的空间差异性和施工过程围岩-支护结构的动态作用关系,建立了围岩竖向荷载与径向位移关于隧道横截面角度变化的平衡微分方程,获得了围岩压力作用下复合支护结构的内力解析解。根据支护反力与围岩径向位移的关系,推导了初支与围岩、初支与二衬间的围岩压力与位移解析解。结合数值模拟和现场监测结果进行分析,证实了计算方法的可靠性和有效性。最后基于该解析方法,对支护结构厚度和弹性模量进行了参数分析。结果表明:支护结构的厚度和弹性模量与其弯矩正相关,且弹性模量对弯矩影响更大,初支厚度和弹模的变化对围岩压力和径向位移的影响比二衬对其影响更显著。研究成果可为准确预测支护结构任意截面位置的内力提供一定理论支撑。

关键词：深埋隧道支护内力解析解数值模拟现场监测

既有建筑箱基荷载对邻近浅埋隧道开挖效应影响的模型试验研究

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中国铁道科学 2014年第4期35卷 65-71页

作者：安建永项彦勇贾永州北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

建立由试验台架和加载装置、地层—箱基荷载—隧道开挖—隧道支护模型,以及箱基荷载、地层应力、隧道拱顶沉降和支护应变的量测装置所构成的平面(垂直于隧道开挖方向的)应变模型试验系统;通过模型试验,研究不同水平、竖向位置处既有建... 详细信息

建立由试验台架和加载装置、地层—箱基荷载—隧道开挖—隧道支护模型,以及箱基荷载、地层应力、隧道拱顶沉降和支护应变的量测装置所构成的平面(垂直于隧道开挖方向的)应变模型试验系统;通过模型试验,研究不同水平、竖向位置处既有建筑箱基荷载对邻近浅埋隧道开挖效应的影响,分析地层应力重分布、隧道拱顶沉降和隧道支护弯矩等的变化特征。试验结果表明:箱基荷载会明显地改变邻近隧道开挖引起的地层应力重分、隧道的拱顶沉降和支护弯矩;箱基荷载对其正下方地层应力重分布的影响明显大于对其他部位地层应力重分布的影响;地层应力随着箱基埋深的增加而增大;隧道拱顶沉降随着箱基荷载位置与隧道中心线水平距离的减小而增大、随着箱基埋深的增加而增大且增加速率越来越大;箱基荷载对隧道支护弯矩的影响随着箱基荷载位置与隧道拱顶水平距离、竖向距离的增加而减小。

关键词：箱型基础浅埋隧道模型试验地层应力拱顶沉降支护内力

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新建立交隧道施工对既有隧道影响的模型试验

重庆大学学报（自然科学版） 2012年第12期35卷 84-93页

作者：刘新荣王吉明郭子红林志裴丽重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 四川农业大学城乡建设学院四川都江堰611830 重庆交通科研设计院重庆400067

为分析新建立交隧道施工对既有隧道的影响,采用公路隧道结构与围岩综合试验系统对立交隧道进行三维物理模型试验。对既有隧道2个剖面的围岩压力、围岩内部位移及支护内力进行全程监测,通过分析得出:既有隧道Ⅰ剖面围岩压力受到的影响较... 详细信息

为分析新建立交隧道施工对既有隧道的影响,采用公路隧道结构与围岩综合试验系统对立交隧道进行三维物理模型试验。对既有隧道2个剖面的围岩压力、围岩内部位移及支护内力进行全程监测,通过分析得出:既有隧道Ⅰ剖面围岩压力受到的影响较大,Ⅱ剖面围岩压力受到的影响较小,各监测点的围岩压力基本处于减小状态,拱底围岩的稳定性降低;拱顶和拱腰围岩内部位移表现为拉伸变形,且拱顶处的变化值远大于拱腰处的变化值;既有隧道支护轴力变化的最终值基本为增加,支护弯矩变化的最终值都为减小;0.25D立交间距下既有隧道的围岩压力、内部位移及支护内力受新建隧道的影响较大,建议将立交隧道的立交间距控制在0.5D以上。

关键词：立交隧道既有隧道围岩压力支护内力

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隔离桩在隧道侧穿邻近浅基建筑中的应用

东北大学学报（自然科学版） 2013年第1期34卷 135-139页

作者：纪新博赵文李慎刚周作顺东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 天津市市政工程设计研究院天津300051

针对某地铁新建隧道侧穿邻接浅基建筑采用隔离桩隔离的工程,进行了正交有限元法优化研究.先对比分析了既有建筑对隧道施工引起地表沉降的影响,使用隔离桩(模拟中采用经验隔离桩参数)的隔离效果,以及注浆对隧道稳定性的影响.然后,采用正... 详细信息

针对某地铁新建隧道侧穿邻接浅基建筑采用隔离桩隔离的工程,进行了正交有限元法优化研究.先对比分析了既有建筑对隧道施工引起地表沉降的影响,使用隔离桩(模拟中采用经验隔离桩参数)的隔离效果,以及注浆对隧道稳定性的影响.然后,采用正交有限元方法对隔离桩3个主要参数进行优化设计.研究结果表明:既有建筑的存在改变了原自由地面的沉降槽形状,使变形和支护结构内力增大,隔离桩的打设和注浆对变形和内力有一定的控制作用.隔离桩最优参数为桩长33 m,桩纵向间距0.5 m和桩距离隧道1.5 m.对桩的参数优化分析对于以后的类似工程有一定借鉴意义.

关键词：隧道邻近建筑施工隔离桩正交有限元法隧道稳定性支护内力地表沉降

特大断面隧道高地应力条件下变形控制技术研究

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现代隧道技术 2013年第5期50卷 146-151页

作者：史克臣兰新铁路甘青有限公司兰州730000

文章结合兰新铁路第二双线大梁隧道的建设,针对高地应力区特大断面隧道围岩大变形,采用"预设计、信息反馈、调整、测试验证"的动态设计和动态施工思路;通过对监测断面变形及松动圈演化和支护内力的分析,提出了强化初期支护强度和刚度、... 详细信息

文章结合兰新铁路第二双线大梁隧道的建设,针对高地应力区特大断面隧道围岩大变形,采用"预设计、信息反馈、调整、测试验证"的动态设计和动态施工思路;通过对监测断面变形及松动圈演化和支护内力的分析,提出了强化初期支护强度和刚度、边放边抗、预留应力释放时间和空间、加强钢架锁脚、短台阶等设计、施工措施,有效地控制了隧道大变形。

关键词：特大断面隧道高地应力大变形控制围岩松动圈支护内力

节理软弱围岩中浅埋大跨双线隧道最小安全净距研究

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交通与运输 2022年第2期38卷 28-33页

作者：史佩杰杨绍战杨硕郭宏伟戈若愚悉地(苏州)勘察设计顾问有限公司苏州215123 中交第一公路勘察设计研究院有限公司西安710075 苏州高新区(虎丘区)城市建设管理服务中心苏州215163

小净距隧道因其地形适应性强、线路灵活而得以大量应用。最小安全净距是控制小净距隧道线路设计的关键指标,也是影响隧洞施工安全的主要因素之一。依托苏州高新区某浅埋大跨小净距隧道工程,采用平面应变有限元法,考虑软弱节理围岩各向... 详细信息

小净距隧道因其地形适应性强、线路灵活而得以大量应用。最小安全净距是控制小净距隧道线路设计的关键指标,也是影响隧洞施工安全的主要因素之一。依托苏州高新区某浅埋大跨小净距隧道工程,采用平面应变有限元法,考虑软弱节理围岩各向异性本构特征,分析净距大小对中夹岩塑性点分布、隧道和地层变形、支护结构内力的影响规律,提出最小安全净距的判定标准。结果表明,以塑性区是否贯通和支护结构承载能力、是否满足安全系数规定作为判别标准,该隧道工程的最小安全净距可取为0.4倍隧道开挖净宽;而以隧道和地层变形及支护结构内力随净距减小的非线性突增为判别标准,所得最小安全净距偏于保守。研究结果可为节理围岩地区小净距隧道的净距优化提供理论参考。

关键词：小净距隧道最小安全净距节理岩体沉降支护内力

下伏水平煤层采空区对隧道开挖稳定性影响研究

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公路交通科技（应用技术版） 2015年第7期11卷 228-229页

作者：朱劲周超月四川达万(巴达)高速公路有限责任公司四川成都610047 西南交通大学土木学院四川成都610031

隧道下伏水平采空区时将对洞周位移、初期支护内力、围岩应力产生不利影响。以达万高速公路天坪寨隧道为依托工程,采用FLAC3D模拟了隧道下伏水平采空区时的开挖过程,分析了煤层厚度对隧道洞周位移、初期支护内力和围岩应力的影响。结果... 详细信息

隧道下伏水平采空区时将对洞周位移、初期支护内力、围岩应力产生不利影响。以达万高速公路天坪寨隧道为依托工程,采用FLAC3D模拟了隧道下伏水平采空区时的开挖过程,分析了煤层厚度对隧道洞周位移、初期支护内力和围岩应力的影响。结果表明,随煤层厚度的增加,拱顶沉降、拱底隆起及洞周最大位移显著增加;当煤层厚度小于1.7m时,随厚度增加,最大正弯矩、最小轴力均明显增加;超过2m后,初支内力的变化趋于稳定;煤层厚度变化对拱顶围岩压应力以及洞周围岩最大压应力有较大的影响。

关键词：公路隧道采空区稳定性支护内力

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大断面富水岩溶公路隧道仰拱受力特性研究

公路交通科技（应用技术版） 2015年第11期11卷 203-205页

作者：孙丰富重庆市城市建设投资(集团)有限公司重庆400014

在富水岩溶地区修建大断面隧道工程,由于有压溶腔的存在对仰拱受力造成明显的不利影响。以重庆双碑隧道为依托工程,通过对现场测试数据进行分析,研究了大断面隧道在有压溶腔作用下受力特性。结果表明:由于溶洞的存在,改变了围岩的初始... 详细信息

在富水岩溶地区修建大断面隧道工程,由于有压溶腔的存在对仰拱受力造成明显的不利影响。以重庆双碑隧道为依托工程,通过对现场测试数据进行分析,研究了大断面隧道在有压溶腔作用下受力特性。结果表明:由于溶洞的存在,改变了围岩的初始应力场,隧道结构往往处于偏压状态,左侧溶腔的存在同时会造成左侧拱脚处弯矩、轴力和偏心距明显增大,加大了支护结构破坏的风险,是设计和施工需要重点关注的位置。

关键词：公路隧道仰拱现场测试支护内力