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盾构车架段隧道沉降自动监测系统及其应用

隧道与轨道交通 2024年第1期 47-50,82页

作者：李程王浩上海隧道工程有限公司

为解决盾构施工期隧道沉降监测效率低下的问题,采用液体静力水准仪和激光测距仪等主要观测设备,研制了一套完整的盾构车架段隧道沉降自动监测系统。该系统具有首次安装并初始化后无需进行二次初始化或重新安装硬件等工作的特点。系统研... 详细信息

为解决盾构施工期隧道沉降监测效率低下的问题,采用液体静力水准仪和激光测距仪等主要观测设备,研制了一套完整的盾构车架段隧道沉降自动监测系统。该系统具有首次安装并初始化后无需进行二次初始化或重新安装硬件等工作的特点。系统研制完成后,在上海轨道交通崇明线工程108标进行应用,并将该系统测得的沉降监测成果与人工三角高程法测得的成果相比较。通过实测数据分析,监测系统的高差中误差为2.8 mm,可以作为盾构车架段隧道沉降自动监测方法进行推广。

关键词：盾构车架段隧道沉降自动监测系统液体静力水准仪激光测距仪

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隧道沉降引起的轨道结构变形与脱空

中国铁道科学 2018年第6期39卷 37-43页

作者：杨成永程霖余乐韩薛果北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京城市快轨建设管理有限公司北京100027

从微元体的平衡出发推导轨道结构变形的非线性控制微分方程。假设盾构隧道沉降遵从正态曲线,并引入阶梯函数描述轨道与基底的脱开状态,导出求解轨道变形的级数解。对支承块式道床轨道结构进行实例计算和对比分析。结果表明:级数解计算... 详细信息

从微元体的平衡出发推导轨道结构变形的非线性控制微分方程。假设盾构隧道沉降遵从正态曲线,并引入阶梯函数描述轨道与基底的脱开状态,导出求解轨道变形的级数解。对支承块式道床轨道结构进行实例计算和对比分析。结果表明:级数解计算的道床沉降与实测数据一致;隧道沉降不大时,轨道结构的轴力对计算结果的影响可以忽略;隧道沉降槽宽度一定时,轨道结构的沉降、脱空范围及内力均随隧道沉降量的增加而增大;在沉降槽宽度小、沉降值较大时,钢轨与道床间以及道床与隧道底板间将产生沉降差及脱空。对隧道底板沉降槽半宽为3m的实例计算结果表明:在扣件失效条件下,隧道底板沉降值达到4mm时钢轨与道床间产生沉降差和脱空;在扣件正常连接条件下,隧道底板沉降值达到12mm时道床与隧道底板间产生沉降差和脱空;道床沉降值达到30mm时钢轨与道床间产生明显的沉降差;道床沉降值达到50mm时支承块与道床间产生脱空。

关键词：隧道沉降轨道结构变形脱空傅里叶级数解

地铁振动荷载下小半径曲线段隧道周边土体孔隙水压力响应及沉降研究

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安全与环境工程 2023年第4期30卷 86-99页

作者：钱晓华秦文茜张坤上海隧道工程有限公司上海200232 华北水利水电大学地球科学与工程学院河南郑州450046

为研究地铁列车循环荷载作用下小半径曲线段隧道周边土体孔隙水压力变化情况以及对隧道沉降变化的影响,以郑州地铁一号线一期工程为研究背景,通过对隧道周边土体孔隙水压力进行现场实测,采用轨道几何不平顺管理值相应的激振力来计算地... 详细信息

为研究地铁列车循环荷载作用下小半径曲线段隧道周边土体孔隙水压力变化情况以及对隧道沉降变化的影响,以郑州地铁一号线一期工程为研究背景,通过对隧道周边土体孔隙水压力进行现场实测,采用轨道几何不平顺管理值相应的激振力来计算地铁列车振动荷载,并利用MIDAS软件对地铁列车振动荷载作用下小半径曲线段隧道周边土体孔隙水压力变化引起的隧道沉降规律进行仿真模拟。结果表明:地铁列车循环荷载的长期振动作用以及振动荷载作用引起的隧道周边土体孔隙水压力变化是引起隧道沉降的主要原因;隧道周边土体孔隙水压力在列车运行初期较大,且土体埋深越深孔隙水压力越大,随时间增长土体孔隙水压力逐渐减小;列车循环荷载作用下隧道周边土体孔隙水压力在短时间内呈上升状态,当列车停止运行后,隧道周边土体孔隙水压力逐渐消散,最终达到平衡稳定状态;由隧道周边土体孔隙水压力消散引起的隧道固结沉降量先是迅速增长,随后增长速度放缓直至趋于稳定;土体中产生的超静孔隙水压力逐渐消散,可以预测随列车振动对周围土层不会产生变形危害。

关键词：小半径曲线地铁振动荷载土体孔隙水压力隧道沉降

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基于多核模式的隧道沉降预测

岩土力学 2013年第S2期34卷 291-298页

作者：范思遐周奇才熊肖磊赵炯同济大学机械与能源工程学院上海201804

为提高支持向量机的预测精度,提出一种基于自适应多核学习模型的预测方法。自适应多核学习算法中采用树形筛选结构,通过生枝、剪枝操作完成核函数间的相加、相乘处理,增强了多核函数的非线性与多样性。采用网格遍历和粒子群算法对核参... 详细信息

为提高支持向量机的预测精度,提出一种基于自适应多核学习模型的预测方法。自适应多核学习算法中采用树形筛选结构,通过生枝、剪枝操作完成核函数间的相加、相乘处理,增强了多核函数的非线性与多样性。采用网格遍历和粒子群算法对核参数、权重系数及模型参数进行寻优处理,弥补了训练样本缺少先验知识对参数赋值产生的偏差。将多核学习方法用于地铁隧道沉降预测,并与单核函数的预测数值进行对比。试验结果表明,自适应多核学习模型有效提高了预测模型的预测精度及泛化性能。

关键词：隧道沉降支持向量机自适应多核预测

小净距平行地铁隧道下卧土体长期沉降规律研究

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铁道标准设计 2022年第2期66卷 92-97,104页

作者：刘羽航徐国元黎伟华南理工大学土木与交通学院广州510641

为研究小净距平行隧道下卧土体长期沉降规律,以上海地铁1号线人民广场站—新闸路站区间隧道为工程背景,采用ABAQUS软件建立平行隧道仿真模型。以人工激励函数模拟列车荷载,并采用反映动偏应力的长期沉降模型,结合分层总和法计算隧道及... 详细信息

为研究小净距平行隧道下卧土体长期沉降规律,以上海地铁1号线人民广场站—新闸路站区间隧道为工程背景,采用ABAQUS软件建立平行隧道仿真模型。以人工激励函数模拟列车荷载,并采用反映动偏应力的长期沉降模型,结合分层总和法计算隧道及对称轴处土体沉降值,分析隧道净距、列车运营速度和隧道衬砌刚度对土体沉降的影响。结果表明:土体沉降值随列车运营次数增加呈指数增长,相较于衬砌刚度,隧道净距、列车运营速度等两种因素对土体沉降影响较大;随着净距增加,隧道长期沉降值先减小后增大,最后减小至趋于单线运营时沉降值,当净距为1.2~1.8倍隧道外径时,隧道沉降值最大;模型对称轴处土体沉降值随净距增加呈指数减小;车速越大,沉降越小,衬砌刚度越大,沉降越小。

关键词：地铁小净距平行隧道隧道沉降数值模拟列车循环荷载

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盾构施工扰动对隧道结构弹性沉降的影响

铁道学报 2014年第1期36卷 107-112页

作者：刘铭王志良上海地铁咨询监理科技有限公司上海200032 昆明理工大学土木工程学院云南昆明650500

为探索盾构施工扰动对隧道弹性沉降影响的估算方法，需估计隧道最终沉降。以某地铁为背景，基于Winkler弹性地基梁理论，同时考虑土的扰动程度，得到土体扰动度与隧道弹性沉降的关系；考虑隧道上覆荷载、土体初始变形模量及隧道弯曲刚... 详细信息

为探索盾构施工扰动对隧道弹性沉降影响的估算方法，需估计隧道最终沉降。以某地铁为背景，基于Winkler弹性地基梁理论，同时考虑土的扰动程度，得到土体扰动度与隧道弹性沉降的关系；考虑隧道上覆荷载、土体初始变形模量及隧道弯曲刚度不同取值对隧道弹性沉降进行修正；然后基于某地铁8年的监测数据，半定性半定量地分析了扰动度、地质条件、上覆荷载对隧道沉降的影响，并考察了弹性沉降占总沉降的比例，及不同地质条件、上覆荷载情况下扰动度的分布范围。研究表明：隧道弹性沉降量与隧道上覆荷载成正比；与土体初始变形模量呈幂函数关系；与土体扰动度D呈指数关系；这3个因素相互关联，地质条件好、上覆荷载小的区域往往施工扰动小，地质条件很差、上覆荷载很大的区域往往施工扰动大；粗略估计，隧道弹性沉降约占总沉降量的20％；该地铁施工扰动度一般在0．2～0．5，地质条件较好且上覆荷载较小的地区，扰动度大概在0．2～0．3；对于地质条件较大且上覆荷载较大的区域，扰动度大概在0．4～0．5；选择上覆荷载较小、地质条件较好的地段，比较容易将扰动度D控制在较小的范围内，可明显减小对隧道弹性沉降及最终沉降。

关键词：施工扰动扰动度弹性地基梁隧道沉降

徐州轨道交通隧道施工现场监测及沉降智能预测方法研究

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徐州轨道交通隧道施工现场监测及沉降智能预测方法研究

作者：李燕隆安徽理工大学

学位级别：硕士

随着现代城市化进程的加快,交通堵塞等问题逐步显现出来,因此急需加大对地下工程的建设力度。地铁建设、隧道工程以及地下联络通道等交通设施建设大量开建。通过制定合理方案保障地下工程的建设安全施工,不仅有助于加快施工进度,而且可... 详细信息

随着现代城市化进程的加快,交通堵塞等问题逐步显现出来,因此急需加大对地下工程的建设力度。地铁建设、隧道工程以及地下联络通道等交通设施建设大量开建。通过制定合理方案保障地下工程的建设安全施工,不仅有助于加快施工进度,而且可以使得地下工程更高效运行。地下工程结构部位沉降问题一直是地下工程中关注的焦点,以徐州东站预留隧道工程为例,工程主要包含大湖北站～徐州东站区间、徐州东站以及徐州东站～停车场区间。通过在施工现场和工程重要结构部位布置监测点,统计分析监测数据,选取地表沉降变形、管线沉降变形、净空收敛变形以及拱顶沉降变形进行分析。对监测数据分析发现存在一定的规律性,随着时间的累积,沉降变形量趋向于稳定,变形速率逐渐呈现匀速或者稳定增长。针对徐州东站预留工程隧道施工开挖各部分的沉降变形问题,在开挖过程中产生的变形主要原因,首先是施工过程中人员机械对地层扰动产生的沉降问题,其次是土层因为施工引起的土体不均匀所产生的沉降,最终随着时间的积累,工程的结束,各部分沉降变形逐渐趋向于稳定。分析地表沉降变形、管线沉降变形、净空收敛变形以及拱顶沉降变形可知,随着时间的推移最终都趋向于稳定,采用基于遗传算法的改进的BP神经网络模型和回归模型对地表沉降变形监测值进行模拟预测,对比模型计算值和工程实际监测值,可知虽然部分监测点存在一些误差,但总体误差偏小,能够描述实际监测值的整体变化趋势。通过引入灰色预测模型和支持向量机模型,基于这两个模;型的数学原理,对徐州东站预留工程拱顶沉降变形进行预测。结果表明虽然模型的预测值与实际值存在些许误差,但是总体符合拱顶沉降变形的趋势以及变化规律。与此同时,支持向量机模型的预测偏差相对较小,为预测变形问题提供一种新思路。本文研究得出的理论可以为地下工程实际应用提供理论指导。图[32]表[7]参[67]

关键词：隧道沉降地表沉降变形拱顶沉降变形改进的BP神经网络预测模型

砂-粘-粉互层地层明挖隧道沉降特征分析及预测

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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河北工程大学学报（自然科学版） 2022年第2期39卷 71-79页

作者：邓志强罗会武张瑞元喻成成陈培帅中交第二航务工程局有限公司湖北武汉430040 中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司北京100088 交通运输行业交通基础设施智能制造技术研发中心湖北武汉430040

为研究华北冲积平原边缘处砂-粘-粉互层地层中明挖暗埋隧道工后沉降特点及地下水位对隧道沉降影响,依据京雄铁路机场2号隧道施工期及运营期18个月的沉降监测数据,结合地质条件和地下水位资料,对该隧道沉降特征及差异性原因进行综合分析... 详细信息

为研究华北冲积平原边缘处砂-粘-粉互层地层中明挖暗埋隧道工后沉降特点及地下水位对隧道沉降影响,依据京雄铁路机场2号隧道施工期及运营期18个月的沉降监测数据,结合地质条件和地下水位资料,对该隧道沉降特征及差异性原因进行综合分析,并利用Asaoka、双曲线和三点法对最终沉降量进行预测。结果表明,地下水位较高的砂-粉-粘互层地层沉降曲线可以分为类双曲线型、U型和振荡型三类。隧道沉降量及沉降特征与主要压缩层中粘性土含量呈正相关,主要压缩层中粘性土含量超过64%时,沉降曲线表现为类双曲线型。地下水位高度与回填深度是影响隧道沉降的重要因素,地下水浮力是隧道抬升的主动力。数据累计时间越长,曲线拟合法预测精度越高,恒载后数据积累9个月时Asaoka法和三点法预测最终沉降量误差均小于10%。

关键词：互层地层明挖法隧道沉降沉降预测

基于小波变换与卡尔曼滤波结合的GM(1,1)模型在高铁隧道沉降变形分析中的应用

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现代隧道技术 2016年第4期53卷 84-89页

作者：高红文鸿雁李运健聂光裕杨志广西空间信息与测绘重点实验室桂林541004 桂林理工大学广西矿冶与环境科学实验中心桂林541004 广西壮族自治区测绘地理信息产品质量检验站南宁530023 桂林理工大学测绘地理信息学院桂林541004

高铁隧道的变形量较小,但受随机噪声的干扰较大,使得监测得到的沉降曲线不能反映实际的沉降情况。鉴于此,文章提出了基于小波变换与卡尔曼滤波相结合的RLG降噪方法,该方法既有小波变换的去相关作用和多分辨分析功能,又有卡尔曼滤波对未... 详细信息

高铁隧道的变形量较小,但受随机噪声的干扰较大,使得监测得到的沉降曲线不能反映实际的沉降情况。鉴于此,文章提出了基于小波变换与卡尔曼滤波相结合的RLG降噪方法,该方法既有小波变换的去相关作用和多分辨分析功能,又有卡尔曼滤波对未知信号的线性无偏最小方差估计的特点。采用GM(1,1)预测模型对降噪后的数据进行分析,得到的结论是:基于小波变换与卡尔曼滤波相结合的GM(1,1)模型的精度较基于卡尔曼滤波的GM(1,1)模型的精度高,可有效地运用于高铁隧道沉降分析中。

关键词：隧道沉降变形分析小波变换卡尔曼滤波 GM(1,1)模型