汪振伟[1]2008年在《城市连拱隧道施工地表沉降研究》文中研究说明城市隧道工程在我国的蓬勃发展,与此相关,也会涌现出大量的岩土工程技术问题需要解决。在市区修建隧道工程,施工所引起的地面沉陷将有可能危及周围建筑设施和地下管线等的安全,造成严重的经济损失和社会影响。因此,如何在隧道施工过程中防止坍塌并可靠地预计和有效地控制施工所引起的地面沉陷以保护工程沿线建筑物和地下管线的安全,已成为城市隧道工程建设中必须解决的一项重要课题。就超浅埋双连拱隧道、近邻密集建筑物而言,进行隧道工程的施工,其施工难度和风险极大,地表沉降机理及施工所引起的地表沉降分布形态也极为复杂,目前隧道施工引起地表沉降的研究工作大都集中在盾构法施工中。从重庆地区的地质条件以及既有城市隧道的施工方法来说,城市隧道的施工方法主要是矿山法。但是,由于隧道施工方法的多样性和工程地质以及水文地质条件的复杂性,对这个课题的研究目前还不是很深入,有关文献资料也是比较缺乏,薄弱的理论研究和蓬勃发展的此类工程实践是极不相称的。文中紧密结合实际工程背景进行了相关的研究和分析,将计算结果和实测资料有机结合起来,建立隧道施工对地表沉降的预计公式,所建立的预测公式经数值分析及后续监控数据验证,该公式准确适用,同时不失一般性。在隧道施工中,不仅要考虑洞室的稳定,还要考虑上覆建筑的安全。因此,隧道施工前或者施工过程中,必须掌握工程沿线建筑物的型式、年代、使用状况等情况,了解施工可能导致对周围建筑物的损害程度,即在地表移动和变形预计的基础上,有准备有计划的在施工过程中进行量测监控,根据隧道施工对于周围环境影响程度的评价方法及指标进行判断,通过影响评价结果,针对性的提出减少开挖对地表建筑产生不良影响的技术措施。
南康[2]2008年在《双孔平行隧道施工地表位移及变形研究》文中进行了进一步梳理城市中修建隧道不可避免会影响地面建筑、地下管线等,所以需要对隧道施工地表位移及变形进行研究。城市中隧道常以双孔平行隧道的形式出现,而双孔平行隧道施工地表位移及变形比单孔的复杂,通常第二条隧道要滞后修建,所以当第二条隧道施工时,会对第一条隧道施工地表位移及变形产生影响,同时第二条隧道施工地表位移及变形也会受到第一条隧道的影响。为了对工程提供一定的指导和借鉴作用,有必要对双孔平行隧道施工地表位移及变形进行研究。本文根据大量双孔平行隧道施工地表沉降实测资料,运用随机介质理论,Peck公式、数值模拟等方法对双孔平行隧道施工引起的地表位移及变形进行研究。主要内容包括:1.根据收集到的大量土压平衡盾构施工、开敞式盾构施工、矿山法施工引起的地表沉降实测资料,分析双孔平行隧道施工地表沉降的特点。2.对双孔平行隧道左右洞施工引起的地表位移及变形分别利用Peck公式和随机介质理论进行计算,然后利用迭加的方法将左右洞的计算结果相加,得到双孔平行隧道施工引起的地表位移及变形,并通过实例分析说明这种方法对计算双孔隧道施工地表位移及变形是适用的。3.选择隧道断面的收敛模式,将其作为数值模拟的位移边界条件来分析双孔平行隧道施工地表位移。其中包括有:(1)通过计算值与实测值的对比,说明在利用数值模拟分析双孔平行隧道施工地表位移时,所选的收敛模式作为位移边界条件是正确的。(2)分析隧道间距、埋深、以及地层损失对双孔平行隧道施工地表位移的影响,并得出相互影响的图表。4.利用复变函数和Schwarz交替法,得到半无限平面内双孔平行隧道在均布径向位移边界条件下的解析解,通过计算编程,顺利实现了该求解过程,并且通过工程实例分析进行了验证。
吴波[3]2003年在《复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降研究》文中研究说明隧道城市地铁工程在我国的蓬勃发展，预计21世纪初至中叶将是我国大规模建设地铁的年代，与此相关，也会涌现出大量的岩土工程技术问题需要解决。在市区修建地铁隧道工程，施工所引起的地面沉陷将有可能危及周围建筑设施和地下管线等的安全，造成严重的经济损失和社会影响。因此，如何在隧道施工过程中防止坍塌并可靠地预计和有效地控制施工所引起的地面沉陷以保护工程沿线建筑物和地下管线的安全，已成为城市地铁工程建设中必须解决的一项重要课题。 就地层软弱富水的复杂工程地质条件、暗挖隧道结构呈洞群系统的复杂工程施工条件、近邻建筑物和管线密布的复杂工程边界条件而言，进行隧道工程的施工，其施工难度和风险极大，地表沉降机理及施工所引起的地表沉降分布形态也极为复杂，国内外有关这方面的研究成果很少，薄弱的理论研究和蓬勃发展的此类工程实践是极不相称的。文中紧密结合深圳地铁大～科区间实际工程背景进行了相关的研究和分析，为了使研究成果合理可靠，综合运用多种研究手段，以相互印证和取长补短。 在隧道施工所引起的地表沉降的预计中，合理地模拟隧道的开挖支护施工过程以及各种支护措施的力学效果是至关重要的，因此，文中首先对这个问题进行了详细的研究。为了研究复杂群洞隧道工程施工所引起的地表沉降问题，针对地下工程施工过程的非线性特点，以地表沉降作为施工控制目标，结合动态规划原理，建立了群洞隧道开挖顺序优化的数学模型，进一步结合控制论建立了隧道施工对地表沉降影响的控制模型，为了确保施工所引起的地表沉降在控制标准内，对施工措施及策略进行了优化分析；在此基础上进行了实际工程应用，对复杂群洞隧道的施工过程进行了叁维非线性动态仿真模拟，同时利用离心试验研究了群洞隧道施工对地表沉降的影响，从而预测了群洞隧道施工过程中地表沉降的空间分布形态；为了研究软弱岩土介质中隧道工程施工所引起的地表沉降的流变效应，详细推导了隧道开挖的弹-粘-塑性有限元列式，并研制了相应的叁维有限元分析程序，预测了实际隧道工程施工过程中地表沉降的时空分布形态；为了预测隧道施工过程地下水对地表沉降的影响，基于渗流-应力耦合分析理论，研究了隧道降水施工或施工中伴随隧道周边失水时的地表沉降分布形态，并用流体体积(VOF)方法来追踪自由水面的动态变化边界；为了掌握隧道施工对近邻管线的影响，通过数值模 西南交通大学博士研究生学位论文第V页拟、离心模型试验研究了隧道施工对管线的影响，利用给出的评价标准，预测了管线的安全状态，并研究了隧道施工过管线地段的地表沉降控制基准，给出了相应的地表沉降控制基准值作为施工监测目标。同时，对隧道施工对建筑物的影响也进行了相应的分析。 在上述研究中，通过将数值模拟、试验研究成果与现场量测成果进行比较，结果表明，研究成果与测试成果基本吻合，说明文中的研究成果是合理可信的，起到了施工超前预测预报的良好效果，为实际工程施工提供了理论依据和指导、决策作用，解决了施工中一系列的技术关键和难题，为类似工程的设计、施工和研究丰富和积累了宝贵的经验。良好的施工业绩表明，加大重大、复杂工程的科研投入力度，是地下工程发展的一个必然趋势。
陈扬勋[4]2008年在《城市地下洞群施工对周边环境影响规律研究》文中进行了进一步梳理地下工程因其隐蔽性和不确定性而体现研究必要性和价值。随着城市地下交通网络越来越多,规模也越来越大,如何保证在洞室群施工中减少对周边环境的影响成为了迫切需要解决的问题。目前,国内对复杂地下洞室群的计算分析还比较少,主要集中在地下水电站和地下厂房结构上,而对繁华市区的地下暗挖车站洞室群模拟分析更少。本文以广州地铁小北站地下车站复杂洞群结构施工为背景,利用叁维数值模拟手段分析了地铁地下车站洞群施工对周边环境的影响。结合实际监测数据,对地下洞室群开挖引起的地表沉降、地表水平位移以及对地表房屋建筑和高架桥桩的影响进行了系统分析和讨论。同时对双线平行隧道引起的地表沉降槽曲线的形状与施工方案、地层结构和相对位置的关系进行了分析和总结,得到了双线平行隧道沉降槽与施工方案、底层结构和相对位置之间的关系。通过对主要隧道在不同开挖方案下对周边环境影响进行的对比分析,提出了合理的施工方案。最后针对小北站施工方案中存在的问题提出了合理建议。
李志辉[5]2008年在《城市隧道浅埋暗挖地表沉降规律及控制研究》文中研究表明在城市隧道工程中,隧道施工都会不可避免地产生地面沉降及地层位移,由于周边建筑物及地下管线众多,往往对隧道施工产生的地面沉降有着严格的限制要求,因此,对地面沉降规律进行研究及预测显得十分重要。城市隧道埋深较浅,多采用盾构法施工,国内外研究较多,而采用浅埋暗挖法开挖的相对较少,故对浅埋暗挖法施工引起的地表及地层沉降规律进行研究具有重要的意义。本文依托武广客运专线浏阳河隧道出口浅埋暗挖段地表沉降监测项目,对城市隧道浅埋暗挖施工引起的地表沉降规律进行研究。主要工作如下:(1)综述了隧道开挖引起的地表沉降理论,包括地层沉降机理,隧道开挖的地表沉降横向变形规律和纵向变形规律,以及几种现有的地表沉降预报预测方法。(2)对武广客运专线浏阳河隧道出口浅埋暗挖段地表沉降进行了现场监测,并结合监测数据,进行隧道浅埋暗挖引起的地表沉降规律研究,得出了隧道浅埋暗挖施工时地表及地层的横向和纵向变形规律。(3)通过对浏阳河隧道叁台阶临时仰拱封闭法施工及其支护进行二维数值模拟,研究了隧道开挖引起的地表及地层横向沉降规律,得出了叁台阶法开挖时各开挖步下的地表及地层沉降规律。(4)分析了隧道开挖作用下常见的地表损害形式,并对开挖引起的地表沉降控制标准及地面沉降容许值进行分析,最后从地层预加固、不同隧道开挖方法和各种类型支护方法分别阐述了地表沉降控制措施及其控制效果。
姚宣德[6]2009年在《浅埋暗挖法城市隧道及地下工程施工风险分析与评估》文中提出尽管浅埋暗挖法城市隧道及地下工程施工技术已较为成熟,但由于工程水文地质条件的不确定性和施工环境的复杂性,使得在浅埋暗挖法地下工程施工过程中,仍存在许多施工风险,也发生过许多风险事故。通过查阅大量的相关文献和较为深入的分析研究,采用理论分析与计算、模型试验研究、现场实验研究、数值模拟和文献调查等多种研究方法,本文针对浅埋暗挖法城市隧道及地下工程施工风险的特点,开创性地提出了:1、以风险评估指标体系、风险评估准则和风险评估程序叁部分组成的城市隧道及地下工程风险评估体系;2、建立起了一套较为完整的、符合浅埋暗挖法城市隧道及地下工程的特点和风险特性的风险评估指标体系,及各个阶段风险评估指标的计算方法;3、根据对国内外风险评估准则的研究,开创性地提出了风险评估的基准应有:风险评估技术准则和风险接受准则组成的概念;并结合我国的国情,建立了适用于浅埋暗挖法城市隧道及地下工程施工特点和风险特性的、以风险可能发生概率和风险损失为风险评估指标的风险接受准则;4、根据城市隧道及地下工程的建设特点,建立了适合城市隧道及地下工程浅埋暗挖法施工风险评估的工作流程;5、通过对北京地铁浅埋暗挖法施工实测地表沉降值的统计分析,总结了北京地铁城市隧道及地下工程浅埋暗挖法施工地层移动与变形的统计规律;6、根据浅埋暗挖法施工地层移动与变形规律,及其与地面建筑物、地下管线和桥梁之间的相互作用和力学响应的分析研究,提出了适用于浅埋暗挖法施工对地面建筑物、地下管线和桥梁影响的风险评估技术准则,并建立了相应的风险评估程序;同时结合工程实例,验证了本文的研究思想和研究成果。
施成华[7]2007年在《城市隧道施工地层变形时空统一预测理论及应用研究》文中研究指明随着我国城市建设的快速发展，城市地铁、市政道路隧道、各种市政地下隧道在城市中也得到了大量发展。由于城市中建筑物和地下管线密布，隧道施工将不可避免的引起周边地层的移动和变形，并可能对已有建筑管线设施产生不利影响。本论文在前人研究的基础上，从隧道施工引起的地层移动与变形的机理出发，以随机介质理论为基础，并结合土体固结压密理论以及Mindlin弹性理论等，考虑隧道开挖地层移动与变形的时间—空间发展过程，系统的对城市隧道矿山法及盾构法施工引起的地层移动与变形的相关问题进行了研究，推导了相应的计算公式，并从理论角度探讨了隧道施工地层变形的影响因素及其影响程度。最后结合概率理论探讨了地层变形计算的可靠性。论文主要完成了以下研究内容：(1)以随机介质理论为基础，从单元开挖引起的地层变形出发，建立了能考虑隧道反复施工停工、隧道掘进速度变化、隧道地质条件变化、单隧道多分部开挖、多隧道平行或交迭施工、半无限开挖等多种不同施工条件下地层变形的时间—空间统一计算公式，真正实现了对地层变形时空过程的实时预测。(2)研究了隧道施工地层变形计算参数的确定方法，分析了隧道洞内收敛变形的时间过程，提出了因隧道洞内监测滞后所造成的数据缺失问题的处理方法，确定了隧道洞内地层损失的具体计算方法，进一步研究了地层变形计算参数的动态反分析方法。(3)针对不同的隧道开挖横断面形状，推导了圆形隧道、椭圆形隧道、马蹄形隧道以及其它任意形状隧道施工引起的地层变形的具体计算公式，并从满足工程应用的角度出发，提出了隧道施工地层变形计算的简化方法。(4)探讨了岩土降水引起的地层有效应力的时空变化过程，从单元有效应力变化引起的单元体积变化出发，推导了单元土体疏水压缩引起的地层变形计算公式，并进一步讨论了在隧道开挖的同时导致土层部分疏水情况下地层变形时空过程的具体计算方法，解决了疏水引起的地层变形时空过程的计算问题。(5)从经典的Mindlin弹性理论公式出发，考虑盾构施工推进过程中盾构机位置不断变化的实际情况，建立了盾构施工推进过程的力学计算模型，由此推导了盾构推进工作面附加压力以及盾构机外壁与土层摩擦力作用下隧道周边地层变形的计算公式，解决了盾构法施工隧道工作面附近地层变形在时间和空间上的准确计算问题。(6)考虑隧道施工过程中地层参数、施工参数等对隧道周边地层变形的随机性影响，将可靠度理论、随机介质理论以及其它相关理论相结合，研究了隧道施工地层变形计算的可靠性，同时针对目前相关计算参数的统计资料还比较欠缺的实际情况，利用蒙特卡罗(Monte-Carlo)理论通过计算机对随机变量进行取样，实现了按可靠度理论对地层变形进行具体计算。(7)根据理论研究成果，采用VC++6.0和MATLAB联合编程的方法，编制开发了地层变形时空统一计算软件，该软件能实现矿山法隧道、盾构法隧道多分部施工以及施工降水等引起的地层变形的确定性计算、可靠性计算和多维图形显示，并具有计算参数反分析和存储功能，多个工程实例的计算验证了程序的可靠性。(8)讨论了隧道纵向施工分部前后间距，对向、背向施工，横断面施工分块，施工掘进速度，地下水位降深，降水井距隧道距离，盾构隧道工作面附加压力、壳壁与土层摩擦力等施工因素影响下地层变形的时空变化规律，为隧道施工中采取工程措施控制地层变形，保护隧道周边建筑管线设施的安全提供了依据。
朱江伟[8]2011年在《隧道下穿既有运营桥梁条件下与桥梁的相互影响分析及工程应对措施研究》文中进行了进一步梳理我国经济的迅速发展和城市化进程的加速带动了城市隧道的高速发展,而在城市隧道开挖过程中将不可避免出现与上部桥梁的立体交叉。由于城市隧道施工穿越桥梁时不可避免的会出现围岩变形和地表位移,而由地表位移带动的桥梁基础的位移则会对桥梁安全带来影响;同时由于桥梁上部荷载的存在,隧道开挖施工的安全性也势必受到影响。因此研究隧道下穿独立基础桥梁条件下的桥梁与隧道的相互影响则显得十分必要。本文以哈尔滨地铁一号线哈尔滨南站-农科院区间隧道穿越铁路独立基础桥梁为依托,以Midas/GTS数值模拟软件为手段,结合现场监控量测数据分析了隧道下穿独立基础桥梁时桥梁与隧道施工的相互影响,并提出有针对性的工程应对措施以保证隧道施工开挖和桥梁的安全。本文主要的研究内容有:(1)建立Midas/GTS模型对无桥梁条件下的隧道开挖施工进行模拟,根据数值模拟的结果结合现场监控量测所取得的数据进行分析。分析认为隧道上部地表沉降的变化过程是随着开挖的进行而逐渐变大,而隧道拱顶沉降支护完成时的值就已经达到最终沉降值的75%以上,横向位移值甚至在支护完成时达到最大,随着结构的稳定逐渐变小。而通过数值模拟和监控量测的数据对比也证明了数值模拟模型的合理性和实用性。(2)简要介绍了影响静定结构桥梁稳定的因素,并建立隧道下穿桥梁条件下的隧道开挖Midas/GTS模型,分析隧道开挖与上部桥梁的相互影响,通过分析认为:隧道对桥梁最大的影响是导致桥梁基础下沉,最大值达到29.7mm,而不均匀沉降和横向位移值相对较小。同样,与无桥状态下的隧道施工相比,桥梁的存在使隧道开挖引起的地表沉降最大值增大57%,并且在桥梁基础周围产生直径约为6m的明显大于周围沉降值的沉降槽,其次是隧道断面的拱顶沉降、断面横向位移、支护结构的轴力影响也较大。而其余因素则相对较小,支护结构弯矩则基本无影响,水平位移相比无桥状态甚至有稍微变小(3)对缩减施工进尺、增加管棚支护、增厚支护结构层厚度对隧道开挖引起的围岩变形和受力进行分析,分析认为,缩减施工进尺、增加管棚支护能有效的减小隧道开挖对围岩的扰动,而增加支护结构层厚度则能有效增加支护结构的强度。(4)结合得出的隧道下穿既有运营桥梁条件下桥梁与隧道的相互影响结论,提出了由针对性的工程应对措施。措施主要从技术方面、监控量测方面和应急预案方面着手,对隧道开挖过程中可能出现的危险提出了针对性的处理意见。
吴介普[9]2009年在《北京地区浅埋暗挖引起的地表沉降及其控制标准的研究》文中指出隧道城市地铁工程在我国的蓬勃发展,预计21世纪初至中叶将是我国大规模建设地铁的年代,与此相关,也会涌现出大量的岩土工程技术问题需要解决。在市区修建地铁隧道工程,施工所引起的地面沉陷将有可能危及周围建筑设施和地下管线等的安全,造成严重的经济损失和社会影响。因此,如何在城市地下工程施工过程中防止地层坍塌,保证支护结构的安全并可靠地预计和有效地控制施工所引起的地面沉陷以保护工程沿线建筑物和地下管线的安全,已成为城市地铁工程建设中必须解决的一项重要课题。本文通过对北京地铁五号线和十号线的区间和车站现场监测资料的概率统计分析以及对典型区间隧道和车站的数值模拟分析得出:①总结了北京典型地层条件下浅埋暗挖法隧道开挖引起的地层变形的机理和规律,对地层变形的整个过程进行了详细的描述,总结了浅埋暗挖法施工的原理,以及支护设计的特点和方法。②对地铁10号线和5号线区间及车站地表沉降监测数据进行数理统计分析,从概率统计的角度得出基于不同结构跨度的地表沉降控制标准建议值。改变了以往单一30mm这一控制标准的局面。同时结合调研到的地铁十号线和五号线区间和车站的地表沉降监测资料,拟合出了北京地区采用浅埋暗挖施工的区间隧道和车站的地表沉降槽曲线,对北京地区浅埋暗挖法施工地层损失率特点和地表沉降槽宽度参数进行了较为深入的研究,得出了北京地区地层损失率分布特点及地表沉降槽宽度随埋深变化规律及相关结论。③通过回归分析和数值模拟,研究了埋深对地表沉降槽相关参数的影响。得出地表最大沉降值、地层损失率和地表沉降槽反弯点距离随埋深变化的规律,找到了采用浅埋暗挖法施工的标准断面区间隧道在不采用辅助工法的条件下对地表不产生影响的极限埋深。研究了埋深对初期支护结构受力的影响,得出了初期支护结构不同位置弯矩随埋深变化的规律,进而分析得出地层拱结构存在的埋深范围。通过进一步研究分析不同埋深下地层中各点沉降曲线的特点,得出了地层拱结构在不同埋深下存在的位置,以及其位置随埋深变化的规律。④通过数值模拟,基于新的控制标准下,对黄庄车站复杂群洞施工开挖工法进行了优化分析,从空间位置上对各种群洞进行了分类,建立了群洞施工工法优化的思路体系,并分别对各种群洞施工产生的地层变形规律进行了研究。重点从控制地层变形和初期支护结构受力安全的角度对平面上的群洞施工进行了优化,结合工程实际得出了最优化的开挖工法,同时也验证了在新控制标准范围内大跨度地铁结构群洞施工过程中初期支护结构受力是安全的,从而对控制标准的制订给予了理论上支持。
李海峰[10]2008年在《浅埋暗挖隧道施工地表沉降的规律及其对既有构筑物的影响分析》文中指出隧道城市地铁工程在我国的蓬勃发展,预计21世纪初至中叶将是我国大规模建设地铁的年代,与此相关,也会涌现出大量的隧道工程技术问题需要解决。在市区修建地铁隧道工程,施工所引起的地面沉陷将有可能危及周围建筑设施和地下管线等的安全,造成严重的经济损失和社会影响。因此,如何在隧道施工过程中防止坍塌并可靠地预计和有效地控制施工所引起的地面沉陷以保护工程沿线建筑物和地下管线的安全,已成为城市地铁工程建设中必须解决的一项重要课题。就地层软弱富水的复杂工程地质条件、近邻建筑物和管线密布的复杂工程边界条件而言,进行隧道工程的施工,其施工难度和风险极大,地表沉降机理及施工所引起的地表沉降分布形态也极为复杂,国内外有关这方面的研究成果很少,薄弱的理沦研究和蓬勃发展的此类工程实践是极不相称的。文中紧密结合深圳地铁科-华区间实际工程背景进行了相关的研究和分析,为了使研究成果合理可靠,综合运用多种研究手段,以相互印证和取长补短。在上述研究中,通过将数值模拟、现场量测成果进行比较,结果表明,研究成果与测试成果基本吻合,说明文中的研究成果是合理可信的,起到了施工超前预测预报的良好效果,为实际工程施工提供了理论依据和指导、决策作用,解决了施工中一系列的技术关键和难题,为类似工程的设计、施工和研究丰富和积累了宝贵的经验。良好的施工业绩表明,加大重大、复杂工程的科研投入力度,是地下工程发展的一个必然趋势。
参考文献：
[1]. 城市连拱隧道施工地表沉降研究[D]. 汪振伟. 重庆交通大学. 2008
[2]. 双孔平行隧道施工地表位移及变形研究[D]. 南康. 中南大学. 2008
[3]. 复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降研究[D]. 吴波. 西南交通大学. 2003
[4]. 城市地下洞群施工对周边环境影响规律研究[D]. 陈扬勋. 北京交通大学. 2008
[5]. 城市隧道浅埋暗挖地表沉降规律及控制研究[D]. 李志辉. 中南大学. 2008
[6]. 浅埋暗挖法城市隧道及地下工程施工风险分析与评估[D]. 姚宣德. 北京交通大学. 2009
[7]. 城市隧道施工地层变形时空统一预测理论及应用研究[D]. 施成华. 中南大学. 2007
[8]. 隧道下穿既有运营桥梁条件下与桥梁的相互影响分析及工程应对措施研究[D]. 朱江伟. 西安建筑科技大学. 2011
[9]. 北京地区浅埋暗挖引起的地表沉降及其控制标准的研究[D]. 吴介普. 北京交通大学. 2009
[10]. 浅埋暗挖隧道施工地表沉降的规律及其对既有构筑物的影响分析[D]. 李海峰. 北京交通大学. 2008