一、如何解决重叠隧道施工中的技术难题(论文文献综述)
高成路[1](2021)在《隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法》文中认为突水灾害严重制约着我国隧道及地下工程建设向更高质量、更高效率迈进,成为交通强国战略目标实现道路上的一道阻碍。深入认识突水灾变演化过程及其灾变机理,是解决隧道施工安全防控难题的理论基础。近年来,随着计算机技术的飞速发展和数值分析方法的广泛应用,利用数值模拟手段解决工程建设难题、再现地质灾害演化过程、揭示灾变过程中关键信息演化规律逐渐成为了研究热点,也为科学认识隧道突水灾变演化过程提供了解决思路。本文以隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法为主要研究目标,针对隔水岩体在隧道开挖卸荷与地下水渗流综合作用下发生的渐进破坏过程,利用基于非局部作用思想的近场动力学方法,采用理论分析、数学推导、程序研发、算例验证以及工程应用等手段,通过将近场动力学在模拟固体材料连续-非连续变形损伤与地下水渗流两方面的优势相结合,建立了描述流体压力驱动作用下裂隙岩体流-固耦合破坏过程的近场动力学模拟分析方法,并提出了描述隧道开挖卸荷效应的物质点休眠法与三维高效求解的矩阵运算方法,构建了考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法,成功应用于典型岩溶隧道突水灾变过程模拟,揭示了不同影响因素对隔水岩体渐进破坏突水灾变演化过程的影响规律,为隧道突水等相关地质灾害的预测预警及安全防控提供了重要的研究手段。(1)岩体往往是由节理裂隙等不连续结构面切割而成的岩块构成的,存在明显的不连续变形特征。据此,通过引入描述节理裂隙强度弱化效应的折减系数建立了节理裂隙岩体强度折减本构模型,通过引入反映物质点不可压缩效应的短程排斥力和反映材料非均质特性的Weibull分布函数建立了描述材料在压缩荷载作用下发生非均匀破坏的近场动力学基本控制方程,并且自主研发了基于矩阵运算的三维近场动力学高效求解方法和程序,实现了近场动力学在节理裂隙岩体压缩破坏过程中的有效模拟。(2)裂隙岩体流-固耦合破坏机制是隧道岩体破坏突水灾变演化过程模拟的关键。据此,基于近场动力学非局部作用思想,建立了模拟地下水渗流的等效连续介质、离散裂隙网络介质以及孔隙-裂隙双重介质近场动力学模拟方法,结合有效应力原理,提出了反映固体材料变形破坏与地下水渗流耦合作用的物质点双重覆盖理论模型,建立了模拟裂隙岩体水力压裂过程的近场动力学流-固耦合模拟方法,揭示了裂隙岩体水力压裂过程中应力-渗流-损伤耦合作用机制。(3)开挖卸荷是诱发隧道围岩损伤破坏及突水的主要原因,目前近场动力学方法尚未在岩土工程领域广泛应用,且缺乏描述围岩卸荷过程的理论与方法。据此,提出了模拟隧道开挖卸荷效应的物质点休眠法,通过与工程现场观测数据及前人研究结果进行对比,验证了该方法在模拟隧道开挖损伤区演化规律方面的有效性和可靠性,进而建立了考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法,实现了应力-渗流耦合作用下节理地层隧道开挖损伤区分布位置及形态的有效预测,为隧道施工过程岩体破坏突水灾变模拟提供了有效的数值方法。(4)隧道岩体破坏突水是不良地质构造与地下工程活动综合作用下发生的一种典型的连续-非连续动态变化过程,对数值模型的建立和求解提出了更高的要求。据此,应用自主研发的基于矩阵运算的考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法及程序,依托歇马隧道典型溶洞突水案例,实现了模型试验尺度岩溶隧道施工过程中隔水岩体在开挖卸荷与地下水渗流综合作用下,开挖损伤区与渗透损伤区接触-融合-贯通直至突水通道形成的全过程模拟。(5)岩溶隧道突水灾变机理十分复杂,正确认识突水灾变发生条件与影响规律是突水灾害防控的基础。据此,依托歇马隧道工程实例,开展了工程尺度岩溶隧道突水灾变过程模拟,通过对比分析不同影响因素条件下隔水岩体渐进破坏与突水通道形成过程,揭示了溶洞发育规模、溶洞水压力、围岩材料性能和隧道埋深等因素对突水灾变过程的影响机制,通过防突结构最小安全厚度和突水防控措施分析,为岩溶隧道突水灾害预测预警及安全防控提供了科学指导。(6)近场动力学凭借其模拟材料损伤破坏的独特优势,在岩土工程领域拥有巨大的应用潜力,但是目前尚无成熟的数值仿真软件推广应用。据此,基于自主研发的考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法及程序,利用C++与Matlab混合编程技术,开发了具有自主知识产权的界面友好、操作方便、扩展性强的适用于岩土工程问题的专业数值仿真软件——近场动力学工程仿真实验室(PESL),为近场动力学在岩土工程及其他领域的推广应用提供了借鉴。
刘聪[2](2021)在《隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水的DEM-SPH模拟分析方法》文中研究表明随着国家基础设施建设的蓬勃发展和“一带一路”宏伟战略实施,交通路网以及水电项目向遍布崇山峻岭的西部地区纵深拓展,我国已成为世界上隧道建设规模与难度最大的国家。隧道修建规模和难度不断增大,数量不断增多,修建过程中突水灾害频发,已经成为制约隧道与地下工程安全建设的世界级难题。根据渗流通道与隔水阻泥结构的不同,可以将隧道突水灾害划分为两大类型:裂隙岩体渐进破坏诱发突水和充填结构渗透失稳诱发突水。其中充填结构失稳突水是指隧道施工中遭遇到宽大裂隙、断层破碎带、岩溶管道等充填结构,内部介质在施工扰动和地下水渗流作用下失稳涌入隧道而诱发突水灾害,该类突水更易形成瞬间喷薄式高压大体量突水灾害,灾变演化机理犹为复杂。本文以隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水模拟分析方法为研究主题,深入研究了地下水渗流和水力侵蚀作用下充填介质体强度弱化进而诱发突水灾变演化机理,提出 了基于 DEM-SPH(Discrete Element Method-Smoothed Particle Hydrodynamics)的两相介质流-固耦合模拟分析方法,取得了一系列具有理论意义和应用价值的研究成果,并依托永莲隧道断层突水突泥、尚家湾隧道岩溶管道突涌水以及引松供水工程TBM隧洞突涌水等典型案例开展了三维隧道充填结构突水突泥灾害演化数值模拟,取得了良好的效果。主要研究成果如下:(1)基于隧道充填结构骨架颗粒-侵蚀细颗粒-地下水三相物质组成假定,推导了考虑水压力作用的多孔介质骨架弹塑性变形控制方程,引入可以同时考虑法向力(压)和剪切力作用的Hyperbolic屈服破坏模型,建立了充填结构骨架介质屈服破坏准则。基于细观尺度颗粒受力平衡分析,推导了细颗粒侵蚀发生的临界水力条件,引入了细颗粒侵蚀速率控制方程和水力侵蚀弱化因子的概念,推导了细颗粒侵蚀作用下骨架孔隙率和渗透率演化控制方程,建立了可以定量表征粘聚力和抗拉强度与细颗粒侵蚀之间弱化关系的充填介质水力侵蚀弱化本构模型。同时引入了可以描述从侵蚀初期至失稳破坏全过程的双曲型流体粘度演化本构模型,建立了泥水混合流体非线性动力学控制方程。最后,从地下水渗流、细颗粒侵蚀、骨架颗粒应力变形的三场耦合角度出发,阐明了“充填体孔隙率增大、介质粘结强度弱化、混合流体粘度变大”的充填结构失稳“三变”演化过程,系统地揭示了充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳诱发突水突泥灾变演化机理。(2)基于颗粒离散元基本原理,引入了超二次曲线型颗粒形状表征方法及其配套接触检测算法,实现了岩土类材料真实颗粒形状的准确模拟。在第二章充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳“三变”演化机理的基础上,开发了离散元颗粒粘结水力侵蚀软化本构模型,并通过自主编程,将其嵌入现有离散元模拟方法中,建立了基于DEM的岩土体侵蚀软化模拟分析方法。通过开展了岩土材料三轴压缩、直接剪切等数值试验,研究分析了不同水力侵蚀作用下材料宏观强度的影响规律。(3)根据泥水混合物非牛顿流动特性,引入了双曲线型非线性流体粘度流变模型,定量地描述了混合流体动力粘度随细颗粒侵蚀率之间的变化关系。通过自主编程将该混合流体变粘度流变本构模型嵌入现有的SPH计算程序中,开展了经典的二维方腔剪切流、流体溃坝过程模拟以及流体溃决对刚性圆柱体的冲击过程数值试验,验证了现有程序的有效性,实现了混合流体变粘度流动演化过程模拟分析,为隧道突水过程中地下水真实流态演化的提供了模拟方法。(4)针对充填结构中岩土介质和地下水两相物质组成特点,建立了分别由DEM方法模拟岩土固体介质力学变形和破坏过程、由SPH方法模拟多孔介质中地下水流态演化过程的两相介质耦合模型,同时引入适用于大尺度粒子类流-固耦合问题高效模拟的双向耦合不求解策略,形成了基于DEM-SPH方法的两相介质流-固耦合模拟分析方法。针对复杂工程模型流-固耦合模拟,提出了复杂数值模型构建方法、基于Linux集群的混合并行加速算法和三维可视化处理技术,开展了隧道充填结构失稳诱发突水涌泥过程数值模拟,研究了不同充填固体分数、颗粒尺寸、流体粒子间距以及耦合网格尺寸等条件下泥水混合物流动速度、堆积演化状态。(5)依托江西吉莲高速永莲隧道富水断层破碎带突水突泥灾害、湖北保宜高速尚家湾隧道充填岩溶管道突涌水灾害和吉林引松供水工程3#TBM隧洞突涌水灾害等典型充填结构突水突泥灾害案例,采用本文提出的基于DEM-SPH的充填结构两相介质耦合模拟分析方法,开展三维充填结构失稳诱发突水灾变演化过程数值模拟。深入分析了突水(突泥)灾害发生过程中固体和流体介质的演化状态以及它们流动速度变化规律,监测并记录了关键监测断面处固体和流体突水涌泥流量(质量)的变化。最后,针对TBM隧洞掘进突水涌泥案例,分析了 TBM掘进机刀盘所承受的突水涌泥冲击力变化和刀盘扭矩变化,以数值模拟成功地诠释了现场施工中由于突水涌泥灾害发生造成TBM掘进机刀盘卡顿、无法正常工作的现象。
张金华[3](2021)在《三重叠近接隧道施工稳定性分析》文中研究指明近年来,随着城市建设的快速发展,交通设施逐渐完善,地下空间被大量开发,这不可避免的使得,在既有隧道周围近接修建新建隧道工程的现象大量出现,且规模越来越大,距离越来越近,致使新建隧道与既有隧道发生叠交的概率大大增加,由此而产生的既有侧的安全性和新建侧的稳定性问题,则是摆在我们面前不可回避且必须加以解决的问题。本文以重庆市曾家岩嘉陵江大桥工程人民路支线公路隧道、地铁10号线区间段隧道、轨道2号线出入口通道隧道所形成的三重叠近接隧道施工为依托,通过数值模拟与现场实测相结合的方法,对竖向三洞室重叠近接隧道的稳定性进行研究,较好指导了依托工程的施工作业,研究成果具有一定的理论意义和应用价值。所采取的研究途径与方法、主要研究内容和研究成果如下:(1)对近接隧道按数量和近接方式分类进行了研究,并利用MIDAS GTS软件,对不同分类情况下结构的受力特征进行分析,再利用FLAC3D软件,建立并列及重叠情况下的多洞室隧道近接施工模型,对其围岩的应力场及位移场的分布特征进行研究,得出了就对于垂直和倾斜近接隧道而言从下往上的施工顺序对结构受力更为有利的结论。(2)根据依托工程的特点,采用MIDAS GTS软件对围岩非均质,断面尺寸不一致且近接形式一直处于变化中的三重叠近接隧道施工过程中的围岩和支护结构应力变形规律进行了计算分析,最终得出了采用从下往上的施工顺序、台阶法的开挖方式,对围岩和支护结构的稳定性更为有利的结论。(3)基于围岩稳定性分析的单元安全系数法,结合混凝土结构设计原理的相关知识,对单元安全系数法在隧道结构稳定性分析计算中的应用进行了研究。(4)经过对施工现场的监控量测,验证了理论推导分析、模型计算的正确性。
郜泽朋[4](2020)在《近接层叠隧道施工力学响应研究》文中进行了进一步梳理随着高速铁路等新型交通设施的发展,原有的交通设施不能满足人们日益增长的出行需求,特别在西南山地丘陵地区,修建穿越山岭的高铁隧道则会出现层叠隧道近接施工问题。在新建近接层叠隧道施工的复杂环境下,会导致不同程度的地层扰动,使新建隧道开挖过程中先行隧道结构产生不同程度的变形,了解近接施工中的影响因素,并做好安全措施,已成为目前近接隧道安全施工中必须面对的问题。本文依托重庆鱼嘴镇的鸡公咀隧道施工项目,该隧道为上下层叠隧道,是典型的层叠近接隧道。通过数值模拟,对近接层叠隧道的施工力学特性开展研究,从隧道初期支护内力、变形和中间地层扰动情况的变化规律进行分析,得出合理的上下隧道施工顺序以及埋深、围岩等级和净距对层叠隧道施工的影响。初步取得的主要成果如下:(1)针对层叠隧道施工顺序的优劣问题,基于数值模拟,通过分析初期支护位移和受力以及中间地层应力扰动情况的变化规律,得出“先下后上”(开挖下洞上部——开挖下洞下部——开挖上洞上部——开挖下洞下部)的施工顺序最为合理。(2)开展了在不同埋深条件下开挖层叠隧道的规律性研究。结果表明:初期支护内力、变形和中间地层扰动情况都随隧道埋深增大而逐渐增大。(3)开展了在不同围岩等级条件下开挖层叠隧道的适应性分析。结果表明:围岩等级对隧洞开挖的影响较大,围岩等级越高,后行洞开挖对先行洞影响越小,越有利于隧道的开挖施工。在V级围岩中施工进行开挖时,初期支护位移和弯矩相对较大,中间地层应力扰动更显着。(4)进行了在不同净距条件下开挖层叠隧道的影响分析,结果表明:随着交叉角度的增大,先行洞拱顶最大变形和弯矩内力从中心向后行洞一侧发展并逐渐变大。层叠隧道竖向净距越大,后行洞开挖对先行洞的影响越小;当两隧道竖向净距小于0.75倍洞径时,先行洞的初期支护变形和内力受扰动变化急剧显着;竖向净距超过0.75倍洞径时,先行洞的初期支护变形和内力受扰动变化较缓。因此,当层叠隧道竖向净距小于0.75倍洞径时,应对先行隧道和中间岩体进行适当的加固,并加强施工过程中的监测。
黄赵美[5](2020)在《盾构下穿连镇铁路路基沉降及控制措施研究》文中指出随着城市交通体系的不断完善,轨道交通规划建设已经成为城市交通体系的重要组成部分。盾构法因独具的优势成为城市地下轨道交通施工的主要方法之一。盾构掘进下穿既有基础设施的施工技术亦成为工程建设中的重点控制对象。盾构施工前应做好充分的理论分析和技术预测:首先,从理论上分析和预测盾构施工过程中可能引起的地表沉降和对既有基础设施的造成的变形;其次,采用已有施工经验制定多重加固保护措施,以将地表沉降值和既有基础设施变形值控制在安全允许范围内。以淮安轨道交通项目盾构下穿连镇铁路区间段为研究背景,为保证盾构下穿连镇铁路路基引起的沉降值在安全范围内,文章对盾构引起的沉降值和沉降控制措施通过理论计算、模型试验、软件模拟和参考既有施工经验方法进行分析。得到如下结果:(1)利用双线盾构Peck叠加法沉降理论计算得到盾构下穿连镇铁路路基沉降值S21max=16.68mm,S22max=16.68mm;采用扰动因子修正公式得到的沉降S21max=15.58mm,S22max=16.59mm;(2)通过砂土室内盾构超挖和注浆补偿模型试验,得到埋深1D、2D和3D位置下的土体损失率和地表沉降很好满足线二次关系,且地表沉降曲线满足Guass曲线;埋深1D、2D和3D位置下的注浆补偿率和地表隆起值满足一次线性关系,且地表隆起曲线亦符合Guass曲线;且在注浆补偿率和土体损失率相等情况下,注浆补偿并不能使最大沉降值回于原值;(3)利用MIDAS—GTS大型有限元软件进行盾构下穿连镇铁路的数值模拟,分析注浆压力和地表沉降值满足线性关系,进行线性关系拟合,且分析不同注浆压力下沉降槽曲线变化趋势规律和节点时辰曲线规律;将现场的监测数据整理,分析盾构横截面沉降槽曲线变化趋势和隧道地表中心节点时辰曲线;并用现场监测数据验证数值模拟规律的正确性;(4)通过文献资料整合,介绍了沉降控制措施分类以及工程中采用的沉降控制措施—“克泥效”工法的相关内容,并对“克泥效”工法的沉降措施效果评定以及“克泥效”的工程应用前景进行肯定。图[29]表[9]参[78]
陈霆轩[6](2020)在《小间距重叠隧道施工对高架桥托换桩基的影响分析》文中进行了进一步梳理近年来,随着科技与经济水平的迅速提高,我国进一步加快了城市化进程,城市建设的迅速扩张使得地面空间变得更加拥挤,地下轨道交通成为最高效、最便捷的交通出行工具之一。在密集的城市里,高层建筑以及高架桥梁桩基通常需要打入地下几十米深的坚硬岩层,因此,地铁隧道线路与桩基的位置不可避免会发生冲突,在地铁规划线路无法更改的情况下,施工上主要通过对桩基进行加固以及托换来保证地铁隧道开挖过程中建筑物的安全。目前,我国的地铁建设水平仍处于发展阶段,理论研究成果较为有限,很多工程设计参数只能通过经验预估,施工过程造成地表沉降过大以及邻近建筑物损害严重的现象仍普遍存在,因此,深入对这方面研究有着重大的意义。本文首先归纳了以往学者对这方面研究所得出的经验与结论,并列出了当今研究分析的不足之处,然后简要对桩基托换技术、盾构法施工原理以及隧道开挖造成周围环境的影响规律进行介绍,最后,结合深圳地铁重叠隧道施工的典型工程实例,通过建立三维数值模型,对重叠隧道开挖前后托换桩基的内力和变形规律进行模拟研究。主要研究思路大致如下:(1)根据工程实例的桩基托换方案、重叠隧道施工概况及地质情况等,通过MIDAS-GTS有限元软件,建立三维模型,对上下重叠隧道先后穿越高架桥托换桩基的过程进行模拟分析,得到地表沉降以及托换桩基受力变形的规律,并与现场监测数据作对比,证实数值模拟结果的准确性。(2)在工程案例的基础上,改变上下重叠隧道开挖的先后顺序、托换桩基的长度、上下两隧道的间距,分别建立不同的对比模型,并对托换桩基内力以及位移的变化规律进行详细分析
李旭龙[7](2020)在《小间距平行盾构隧道施工影响及加固控制技术研究》文中研究表明随着城市地铁的大力发展,地铁线路网越来越密集,地铁隧道间的距离也越来越小,小间距隧道(净距小于1倍隧道直径)施工的情况越来越多,由于线间距较小,新建隧道与临近既有地铁隧道结构之间存在着复杂的力学问题和施工问题,如果施工控制不当极易引发地表沉降塌陷、管片开裂漏水等工程事故。因此,如何有效控制小间距盾构施工对既有隧道和周边地层的影响是目前城市地铁发展迫切需要解决的技术难题。本文依托广州市轨道交通八号线北延段施工4标段工程,对两种加固控制技术下小间距盾构隧道施工影响进行研究,主要内容包括:通过对小间距盾构施工的现场监控量测,研究小间距盾构隧道施工引起的地表沉降及先行管片附加应力的变化规律。采用数值模拟的方法对小间距盾构施工进行建模分析,研究后行盾构施工对地表沉降及先行管片受力变形的影响规律,并对比分析两种控制技术的加固效果,最后结合现场监测数据与数值模拟结果进行对比验证,得出以下主要结论:(1)通过对现场监测结果的总结分析:小间距盾构施工时,地表沉降经历了缓慢变化、急剧变化及稳定变化的过程;横向地表沉降中,靠近两隧道处的地表沉降大于远离两隧道的沉降值,先行隧道拱顶正上方地表沉降大于后行隧道拱顶正上方地表沉降;在后行盾构通过先行管片前和通过先行管片后,先行管片附加应力主要为压应力状态,且变化比较稳定,而在后行盾构通过先行管片的过程中,先行管片附加应力会出现突变增量,主要为拉应力状态;先行管片附加应力大小体现为:斜向45°附加应力>环向附加应力>纵向附加应力。(2)通过对未加固、洞内注浆加固及隔离柱加固三种施工工况进行数值计算分析:后行盾构隧道开挖引起的地层沉降最大值会略大于先行盾构隧道开挖引起最大沉降值,且洞内注浆加固的地表沉降曲线呈“V”型,隔离桩加固的地表沉降曲线呈“W”型;小间距施工引起的地表沉降、先行管片内力变形及附加应力都表现出显着的规律性,即后行盾构在通过先行管片的过程中产生的影响最大,在数值上都有一个突值变化,且先行管片靠近后行盾构一侧的拱腰受到的影响最大,管片以受压为主;两种加固方式都对小间距盾构隧道施工产生的影响起到了很好的控制效果,但隔离桩加固效果更优于洞内注浆加固。(3)通过对数值计算结果与现场监测结果的对比,两者变化趋势基本一致,说明数值模型具有较高的精度,也说明在隧道表面粘贴应变片对先行管片附加应力采集的监测方法是可行的,具有实际的应用价值,同时也证明了两种加固措施对控制小间距施工的影响具有显着效果,因此本文的加固控制技术及监测方法可以为今后类似的小间距相关工程的施工设计及监测提供一定的借鉴。
张梦恒[8](2020)在《盾构下穿地铁车辆运营隧道轨道沉降控制技术研究》文中提出随着城市的大规模发展,对于交通的运输能力的需求也越来越高。而由于目前地面的交通发展逐渐趋于饱和的状态,为更好的利用城市空间,地铁的出现给城市的交通带来了很大的便利。随着地铁的大力发展,不可避免的出现了下穿既有运营隧道的建设,因此建设过程中上部运营隧道车辆安全运营需要充分保证。以苏州市轨道交通3号线工程金鸡湖西站~东方之门站区间下穿1号线盾构隧道为依托,采用有限差分软件MIDAS/GTS进行下穿运营隧道盾构施工引起变形数值模拟,包括土体未加固盾构下穿的数值模拟、土体加固盾构下穿的数值模拟、不同加固范围对沉降控制的影响,通过数值模拟计算数据分析得到了下穿引起的运营隧道轨道的沉降规律和隧道的应力受力情况,结合现场监测数据,为相关的下穿运营隧道施工加固施工参数的选取提供依据。
付春青[9](2020)在《地铁车站PBA法施工地层变形的时空演化机制及控制对策》文中进行了进一步梳理地铁车站PBA工法的理念是将大跨车站的开挖断面化大为小,以较小的环境扰动代价完成结构修建。虽然PBA工法在工程中已经得到了大量的应用,但是关于PBA工法的设计和施工方面仍然存在许多认识模糊的地方。首先是该工法施工过程的工序转换繁多、施工顺序没有严格标准、时序关系不明确且设计细节上还有许多模糊的地方。因此,实际施工中,对施工顺序稍加改变就会对地层变形产生较大的影响。其次是对施工中结构变形、地层变形与地表沉降之间的关联关系还不是特别清楚,理论预测模型对施工受力过程的反映还不够,并且实际监测工作也存在较多的不确定性,这些因素都极大的影响了预警预报的准确性。很多时候,监测到的数据还没达到报警条件,却有事故发生。本文以北京地铁部分车站实际工程为研究对象,以周边环境风险较大的车站为重点研究案例,研究了浅埋暗挖车站施工过程中引起地层沉降的时空变化规律。通过理论分析、数值模拟、模型试验以及现场测试等手段进行研究分析,获得地层空间效应沉降变化的规律,改进了沉降预测经验公式,并提出更合理的地层沉降变形风险控制措施。(1)针对地铁车站PBA工法非对称开挖引起的地层不均匀变形,导致的车站梁柱结构出现扣拱偏差较大问题。基于随机介质理论,建立的群洞开挖时空演化模型,分析了 PBA工法空间分块的作业顺序和工序转换的时空演化引起的不均匀变形规律,获得了施工引起的地层空间变形规律,认为非对称的分块施工引起地层空间不均匀变形是导致扣拱偏差的主因,提出了大跨PBA工法采用侧洞分跨扣拱的结构约束理念。(2)结合数值模拟和相似模型试验,对隧道洞内外监测数据进行关联性分析。计算结果表明:PBA工法施工引起的最终地表沉降最大值在偏向先施工隧道一侧,洞内结构收敛最大值在偏向后施工隧道一侧,收敛位移最大值在后施工的中洞外壁。明确了侧洞分跨扣拱和中跨最后扣拱的做法,可更为容易控制周边风险源,如桥梁、管线或建筑物等的不规则变形和不均匀沉降,可更有效的管控施工引起的地层空间变形风险。(3)针对北京地层的特殊性,通过引入断面修正系数对传统Peck经验公式进行修正,修正后的Peck沉降预测与实际监测结果更加符合实际变化规律,并针对该特殊地质条件提出参考值,为北京地层施工沉降预测提供了理论及大量现场实测数据支持。(4)为解决该工法施工过程中出现的扣拱偏差引起的梁柱偏距误差及拱梁结构裂缝的现象,提出了侧洞分跨扣拱施工的工程对策,分别计算了同步对称理想模型和实际施工步序产生的地层时空演变过程,对比了二者对地层空间变形影响的差异性。基于以上研究成果,提出了侧洞分跨扣拱的工程对策,给出了工法的设计细化建议和施工优化方案。最后在北京地铁和平西桥地铁车站施工中进行了验证。
岳永高[10](2019)在《基于隧道环境的定向地震波形成理论及方法研究》文中指出随着我国经济飞速发展,在铁路公路交通、水利水电、能源矿山、市政工程以及其它领域需要修建大量隧道。隧道施工中经常遇到多种复杂地质条件和不良地质地段,涌水、岩爆、瓦斯突出、塌方等严重隧道地质灾害时有发生,轻则影响施工进度,重则引发重大工程事故,有时甚至会造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此,超前地质预报是隧道施工中必不可少的环节。采用隧道超前地质预报技术能够提前探明隧道掌子面前方存在不良地质体构造、位置,对于保证施工安全、灾害预防与控制极为重要。隧道超前预报技术兴起于20世纪70年代,其中隧道地震超前预报(Tunnel Seismic Prediction,TSP)能够利用地震反射波勘探方法获取前方不良地质体的岩性、位置和规模等信息,具有探测精度较高、探测距离相对较远的优点而备受工程界青睐。但是隧道复杂的围岩地质情况使得地震波场异常复杂,目前隧道地震波超前探测技术在工程应用中仍存在一些亟待解决的问题:(1)当前TSP技术探测距离为100~200 m,具体情况与地质条件和环境噪声干扰等有关,当前工程界需要更远距离的探测技术,进而提高工作效率;(2)TSP探测中,采集系统除了收到掌子面前方的反射信号,还会收到侧方的反射信号,难以区分,容易误判,造成探测结果不可靠;(3)隧道侧方不良地质体的探测对隧道的围岩加固和安全施工极为重要,然而,目前很少有针对隧道侧方目标的探测技术;(4)TSP探测距离的远近与噪声情况密切相关,典型的噪声干扰有工业电、水泵振动以及大量的随机性噪声,严重影响隧道围岩速度的估计,进而影响地质体构造的岩性分析,导致探测结果不可靠。隧道定向地震波技术可以利用接收阵列数据形成具有方向性的地震波束,能够增强相干信号,抑制随机干扰,实现方向性滤波功能。因此,可以考虑将定向地震波技术应用于隧道环境以解决隧道探测距离近、探测结果不可靠以及侧方目标探测等问题。论文的研究思路如下:首先,定向地震波技术可以采用阵列方式形成方向性的地震波场,并增强该方向内的地震波场强度;同样,当应用于隧道时能够增强掌子面前方的地震波波场强度,进而达到增加探测距离,提高探测精度的目的。其次,可以采用定向地震波技术方向性滤波的特性,滤除其它方向的干扰波,只保留前方有效波,进而区分前方信号和侧方干扰,提高探测结果的可靠性。然后,在对隧道侧方目标进行探测时,可以将隧道侧方作为目标方向进行地震波处理,进而获得隧道侧方目标的有效信号。最后,由于系统采集的有效信号经常会伴随着周期性和随机性的干扰,因此需要先对周期性干扰进行压制,再采用定向地震波技术压制随机干扰,进而达到改善探测结果的目的。本文围绕理论方面、远距离探测需求、侧方目标信号识别提取和强周期性干扰中定向地震波方法等四个方面,展开对隧道环境中定向地震波形成理论及方法的研究,主要内容如下:理论方面,首先从复杂地质条件下的地震波定向理论入手,系统推导了复杂地质条件下变频定向地震波理论并分析变频定向波的特性;其次,通过数值模拟技术分析了复杂地质条件下变频定向地震波对目标信号的改善能力;最后,野外实验结果表明采用9元阵列定向地震波技术后,探测深度从60 m增加到240 m,在实验角度进一步验证了定向地震波的有效性。针对隧道掌子面前方远距离探测需求,研究了基于隧道环境的定向地震波方法。由于TSP系统采集的数据道数相对较少,直接采用定向地震波技术进行处理会引入虚假多次波干扰(False Multiple Wave Interference,FMWI),在地震记录上呈现出多个同相轴的特点,导致工作人员对地质结构解释的误判。研究表明,FMWI出现的本质原因是多道噪声叠加时增大了相邻记录的相关性;为了降低或破坏这种由于数据量小带来的数据相关性影响,首次提出了随机错位延时隧道定向地震波(Random Dislocation Directional Seismic Wave,RDDSW)理论及方法;并通过数值模拟分析,证明了该方法能够很好地压制FMWI,明显地改善数据质量,有助于增加探测距离。在进行隧道侧方目标探测时,由于地震波入射角范围大,时常会有转换波的产生,导致波场极其复杂,难以区分前方和侧方目标信号;针对地震波探测隧道侧方目标存在的问题,我们提出了基于隧道侧方目标识别和提取的KL-beamforming方法;在不同噪声环境中采用该方法提取侧方目标信号时,我们提出了直接估算法、局部相关法和方向扫描法等延时参数估算方法,能够有效地提取侧方目标信号,为后续确定不良地质体的空间位置、形状和大小奠定了理论基础。在隧道地震超前探测的实际应用中,经常会伴随着工业电和水泵等强周期性的干扰,然而定向地震波方法无法压制周期性的干扰;针对定向地震波在处理周期性干扰的不足,提出先采用Hankel-SVD-ICA方法对记录中周期性干扰进行压制,然后再采用定向地震波方法进一步对记录中随机干扰进行压制;数值模拟和野外实验数据分析结果表明,Hankel-SVD-ICA方法可以有效地压制周期性的干扰,并且不损害有效信号;采用RDDSW方法能够有效地压制随机干扰,进一步地改善数据质量,进而提高探测距离和精度。综上所述,本文首次提出了基于隧道环境的定向地震波理论,并研究了隧道超前地质探测的定向地震波方法。首先,采用变频定向地震波技术针对典型的复杂介质情况进行了研究,并验证了其可行性和有效性;其次,针对隧道前方和侧方的探测目标,深入研究了RDDSW、KL-beamforming方法对增加探测距离和提取侧方信号的有效性,并针对不同噪声水平提供了相应的延时参数估算方法;最后,针对隧道环境中的强周期性干扰提出了Hankel-SVD-ICA方法,有效地压制了工频及水泵干扰,提高了隧道的探测精度。论文的主要创新点包括:复杂地质条件下变频定向地震波,针对隧道环境提出了RDDSW、KL-beamforming以及针对周期性干扰压制提出了Hankel-SVD-ICA方法。
二、如何解决重叠隧道施工中的技术难题(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、如何解决重叠隧道施工中的技术难题(论文提纲范文)
(1)隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 研究背景及意义 |
1.1.2 选题依据与目的 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 隧道突水突变机理 |
1.2.2 突水灾变演化过程模拟方法 |
1.2.3 近场动力学在岩土工程中的应用 |
1.2.4 研究现状发展趋势与存在问题 |
1.3 主要内容与创新点 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.3.3 创新点 |
第二章 基于矩阵运算的裂隙岩体三维近场动力学模拟 |
2.1 近场动力学基本理论 |
2.1.1 连续-非连续模拟的非局部作用思想 |
2.1.2 常规态型近场动力学模型 |
2.1.3 动态/静态问题数值求解方法 |
2.2 节理裂隙岩体强度折减本构模型 |
2.2.1 基于强度折减理论的岩体本构模型 |
2.2.2 岩体本构模型参数确定方法 |
2.3 非均质岩体材料压缩破坏模拟 |
2.3.1 岩体材料非均质特性表征 |
2.3.2 岩体材料压缩破坏模拟 |
2.4 基于矩阵运算的高效求解策略 |
2.4.1 近场动力学矩阵运算基本原理 |
2.4.2 近场动力学矩阵运算程序开发 |
2.4.3 近场动力学矩阵运算效率分析 |
2.5 岩体破坏三维模拟算例验证 |
2.5.1 完整岩体破坏过程模拟 |
2.5.2 节理岩体破坏过程模拟 |
2.5.3 裂隙岩体破坏过程模拟 |
2.6 本章小结 |
第三章 裂隙岩体应力-渗流耦合近场动力学模拟 |
3.1 地下水渗流近场动力学模型 |
3.1.1 等效连续介质渗流模型 |
3.1.2 离散裂隙网络渗流模型 |
3.1.3 孔隙-裂隙双重介质渗流模型 |
3.2 裂隙岩体流-固耦合模拟方法 |
3.2.1 物质点双重覆盖理论模型 |
3.2.2 流-固耦合矩阵运算与程序开发 |
3.3 应力状态对水力裂隙扩展路径的影响规律 |
3.3.1 应力状态对水力裂隙的影响机制 |
3.3.2 水力裂隙扩展路径模拟结果分析 |
3.4 天然裂隙对水力裂隙扩展路径的影响规律 |
3.4.1 天然裂隙与水力裂隙相互作用关系 |
3.4.2 水力裂隙扩展路径模拟结果分析 |
3.5 岩体裂隙网络水力压裂过程损伤破坏规律 |
3.5.1 裂隙网络对水力裂隙的影响机制 |
3.5.2 裂隙网络岩体水力压裂模拟结果分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 隧道开挖卸荷效应近场动力学模拟 |
4.1 卸荷效应模拟的物质点休眠法 |
4.1.1 物质点休眠法基本思想 |
4.1.2 开挖卸荷模拟程序设计 |
4.2 隧道开挖损伤区模拟分析 |
4.2.1 隧道开挖损伤区形成机制 |
4.2.2 隧道开挖损伤区演化过程 |
4.2.3 隧道开挖围岩位移场变化规律 |
4.3 渗流卸荷近场动力学模拟 |
4.3.1 孔隙介质渗流卸荷模拟 |
4.3.2 裂隙介质渗流卸荷模拟 |
4.3.3 双重介质渗流卸荷模拟 |
4.4 卸荷作用下应力-渗流耦合近场动力学模拟 |
4.4.1 卸荷作用下应力-渗流近场动力学模拟方法 |
4.4.2 卸荷作用下应力-渗流耦合模拟程序设计 |
4.5 隧道开挖损伤区应力-渗流耦合模拟 |
4.5.1 渗流对隧道开挖损伤区的影响机制 |
4.5.2 渗透压力对隧道开挖损伤的影响规律 |
4.6 本章小结 |
第五章 隧道隔水岩体渐进破坏突水灾变过程模拟 |
5.1 歇马隧道突水灾害概述 |
5.1.1 依托工程概况 |
5.1.2 工程现场突水情况 |
5.2 隧道岩体破坏突水地质力学模型试验 |
5.2.1 地质力学模型试验概述 |
5.2.2 隔水岩体渐进破坏突水过程 |
5.3 隧道岩体破坏突水近场动力学模型 |
5.3.1 隧道施工过程三维模型 |
5.3.2 监测断面布置情况 |
5.4 隧道岩体破坏突水模拟结果分析 |
5.4.1 围岩损伤状态分析 |
5.4.2 围岩渗流场分析 |
5.4.3 围岩位移场分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 隧道隔水岩体渐进破坏突水影响因素分析 |
6.1 岩溶隧道突水影响因素与模型设计 |
6.1.1 岩溶隧道突水影响因素 |
6.1.2 岩溶隧道突水模拟工况设计 |
6.2 岩溶隧道突水灾变过程工程尺度模拟 |
6.2.1 工程尺度模拟三维数值模型 |
6.2.2 隔水岩体渐进破坏突水过程分析 |
6.3 岩溶隧道突水影响因素分析 |
6.3.1 溶洞发育规模 |
6.3.2 溶洞水压力 |
6.3.3 围岩弹性模量 |
6.3.4 围岩抗拉强度 |
6.3.5 隧道埋深 |
6.3.6 溶洞位置 |
6.4 基于数值模拟结果的隧道突水防控措施分析 |
6.4.1 最小安全厚度计算结果分析 |
6.4.2 岩溶隧道突水防控措施分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 近场动力学岩土工程数值仿真软件及应用 |
7.1 数值仿真软件研发 |
7.1.1 软件功能设计 |
7.1.2 软件架构设计 |
7.1.3 软件运行环境 |
7.2 数值仿真软件介绍 |
7.2.1 用户界面介绍 |
7.2.2 使用方法介绍 |
7.3 应用实例分析 |
7.3.1 模型概况 |
7.3.2 模拟结果分析 |
7.4 本章小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
参考文献 |
博士期间参与的科研项目 |
博士期间发表的论文 |
博士期间申请的专利 |
博士期间获得的奖励 |
致谢 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(2)隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水的DEM-SPH模拟分析方法(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 选题依据与目的 |
1.1.3 问题的提出 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 充填结构失稳诱发突水灾变演化机理 |
1.2.2 离散元模拟方法及粘结强度模型 |
1.2.3 非线性流体动力学无网格法数值模拟 |
1.2.4 隧道充填结构突水流-固耦合模拟方面 |
1.2.5 研究现状存在问题与发展趋势 |
1.3 主要研究内容与创新点 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.3.3 创新点 |
第二章 充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳诱发突水机理 |
2.1 基本假定 |
2.2 多孔介质骨架弹塑性变形控制方程 |
2.2.1 考虑水压力作用的弹性体平衡方程 |
2.2.2 弹塑性本构模型及屈服准则 |
2.3 细颗粒水力侵蚀软化本构模型 |
2.3.1 侵蚀发生的临界水力条件 |
2.3.2 骨架孔隙率和渗透率演化方程 |
2.3.3 骨架介质强度弱化规律 |
2.4 混合流体非线性渗流控制方程 |
2.4.1 连续性方程 |
2.4.2 动量守恒方程 |
2.4.3 双曲线型流变本构 |
2.5 渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水灾变机制 |
2.6 本章小结 |
第三章 基于DEM的水力侵蚀软化模型及模拟分析方法 |
3.1 非球形颗粒离散元模拟方法 |
3.1.1 基本方程 |
3.1.2 超二次曲线颗粒模型 |
3.1.3 接触检测算法 |
3.1.4 砂石堆积算例验证 |
3.2 水力侵蚀软化本构模型及算法实现 |
3.2.1 颗粒粘结模型 |
3.2.2 水力侵蚀软化模型 |
3.2.3 模型求解与计算流程 |
3.2.4 模型测试与分析 |
3.3 细颗粒含量对材料宏观强度的影响 |
3.3.1 岩石力学基本数值试验 |
3.3.2 单轴抗压和抗拉强度影响分析 |
3.3.3 抗剪强度指标影响分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于SPH的混合流体非线性渗流模拟分析方法 |
4.1 SPH方法的计算原理及优势 |
4.1.1 积分插值近似方法 |
4.1.2 控制方程及SPH离散形式 |
4.1.3 边界处理方法 |
4.1.4 时步确定与积分求解 |
4.1.5 SPH方法的优势 |
4.2 混合流体非线性流变模型与求解 |
4.2.1 混合流体的流变模型 |
4.2.2 SPH运动方程与离散求解 |
4.3 典型算例验证及参数敏感性分析 |
4.3.1 二维静水箱测试 |
4.3.2 溃坝模拟与试验结果对比 |
4.3.3 粒子间距对溃坝模拟结果影响分析 |
4.3.4 流体粘度对刚体冲击力影响分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于DEM-SPH的两相介质流-固耦合模拟分析方法 |
5.1 基于DEM-SPH的流-固耦合计算模型 |
5.1.1 岩土体-地下水两相介质模型 |
5.1.2 流-固耦合求解算法 |
5.1.3 流-固耦合作用力 |
5.1.4 固体孔隙率计算 |
5.1.5 双向耦合计算流程 |
5.2 程序模块化设计及前-后处理方法 |
5.2.1 程序计算框架与模块 |
5.2.2 复杂地质体三维数值模型构建方法 |
5.2.3 基于Linux集群的混合并行加速算法 |
5.2.4 数值结果三维可视化后处理方法 |
5.3 充填结构体突水涌泥数值模拟 |
5.3.1 概化数值模型与计算参数 |
5.3.2 固体充填分数影响分析 |
5.3.3 充填颗粒尺寸影响分析 |
5.3.4 耦合网格尺寸影响分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 充填结构失稳诱发突水灾变演化过程数值模拟 |
6.1 尚家湾隧道充填岩溶管道突水模拟 |
6.1.1 现场突水情况 |
6.1.2 工程地质分析 |
6.1.3 模型建立与参数选取 |
6.1.4 模拟结果分析 |
6.2 永莲隧道富水断层突水突泥模拟 |
6.2.1 现场突水情况 |
6.2.2 工程地质分析 |
6.2.3 模型建立与参数选取 |
6.2.4 模拟结果分析 |
6.3 吉林引松TBM隧洞突水过程模拟 |
6.3.1 现场突水情况 |
6.3.2 模型建立与参数选取 |
6.3.3 模拟结果分析 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
博士期间参与的科研项目 |
博士期间发表的论文 |
博士期间申请的发明专利/软件着作权 |
博士期间获得的奖励 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(3)三重叠近接隧道施工稳定性分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 理论研究方面 |
1.2.2 数值模拟方面 |
1.2.3 现场实测方面 |
1.3 本文研究的内容及方法 |
1.3.1 本文研究的内容 |
1.3.2 技术路线图 |
第二章 三重叠近接隧道施工力学特征分析 |
2.1 引言 |
2.2 隧道近接施工的分类与受力特征分析 |
2.3 近接隧道施工的围岩应力分布特征 |
2.3.1 围岩原始应力分布特征 |
2.3.2 单一洞室施工围岩应力分布特征 |
2.3.3 多洞室隧道近接施工围岩应力分布特征 |
2.3.4 不同开挖顺序对围岩应力分布特征的影响 |
2.4 近接隧道开挖应力场的解析解研究 |
2.4.1 单一洞室任意形状断面隧道开挖复变函数解析解 |
2.4.2 多孔隧道开挖解析解求解步骤 |
2.5 本章小结 |
第三章 三重叠近接隧道施工技术研究 |
3.1 引言 |
3.2 工程计算模拟 |
3.2.1 工程概况 |
3.2.2 模型假设 |
3.2.3 本构关系 |
3.2.4 有限元模型与参数 |
3.2.5 隧道施工在数值模拟软件中的实现 |
3.3 不同开挖顺序的稳定性研究 |
3.3.1 隧道围岩变形特征分析 |
3.3.2 地表沉降特征分析 |
3.3.3 隧道拱顶变形特征分析 |
3.3.4 隧道围岩的应力特征分析 |
3.3.5 隧道衬砌应力特征分析 |
3.4 不同开挖方式的稳定性研究 |
3.4.1 三种隧道开挖施工方法 |
3.4.2 隧道围岩变形特征分析 |
3.4.3 隧道拱顶变形特征分析 |
3.4.4 地表变形特征分析 |
3.4.5 围岩及衬砌应力特征分析 |
3.4.6 三种开挖方法比选 |
3.5 本章小结 |
第四章 重叠近接隧道施工稳定性研究 |
4.1 隧道围岩稳定性判别的基本方法 |
4.1.1 围岩稳定性位移判别法 |
4.1.2 围岩稳定性塑性区大小判别法 |
4.2 隧道围岩稳定性分析的安全系数法 |
4.2.1 强度折减法基本理论 |
4.2.2 单元安全系数法基本理论 |
4.3 基于单元安全系数法的隧道衬砌强度验算 |
4.4 本章小结 |
第五章 三重叠近接隧道监控措施及实测分析 |
5.1 依托工程现场概况 |
5.1.1 新建工程现场实际情况 |
5.1.2 既有隧道加固情况 |
5.2 监测项目及点位的布置情况 |
5.2.1 监测项目 |
5.2.2 监测点位的布置情况 |
5.3 数据的采集与处理 |
5.3.1 现场数据的采集 |
5.3.2 断面监测结果处理及分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
在学期间发表的论着及取得的科研成果 |
(4)近接层叠隧道施工力学响应研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRCT |
第一章 绪论 |
1.1 研究的背景意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 隧道近接施工规范标准 |
1.2.2 近接施工力学特性研究 |
1.2.3 隧道近接施工研究方法 |
1.3 研究内容 |
1.4 研究方法 |
1.5 技术路线 |
第二章 工程概况 |
2.1 工程简介 |
2.2 地形地貌 |
2.3 工程地质条件 |
2.3.1 地层岩性 |
2.3.2 围岩分级情况 |
2.3.3 不良地质、特殊岩土 |
2.4 水文地质 |
第三章 施工顺序对近接层叠隧道施工的稳定性研究 |
3.1 层叠隧道数值模拟 |
3.1.1 计算模型的确定 |
3.1.2 本构关系 |
3.1.3 模型的建立 |
3.2 隧洞支护变形结果及分析 |
3.3 地层扰动结果及分析 |
3.4 初期支护内力比较及分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 埋深对近接层叠隧道施工稳定性的研究 |
4.1 隧洞支护变形结果及分析 |
4.2 地层扰动结果及分析 |
4.3 初期支护受力结果及分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 围岩等级对近接层叠隧道施工稳定性的研究 |
5.1 隧洞支护变形结果及分析 |
5.2 地层扰动结果及分析 |
5.3 初期支护受力结果及分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 净距对近接层叠隧道施工稳定性的研究 |
6.1 交叉角度对近接层叠隧道施工的稳定性研究 |
6.1.1 隧洞支护变形结果及分析 |
6.1.2 初期支护受力分析及结果 |
6.2 竖向净距对近接层叠隧道施工的稳定性研究 |
6.2.1 隧洞位移结果及分析 |
6.2.2 初期支护受力分析及结果 |
6.3 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
作者简介 |
致谢 |
(5)盾构下穿连镇铁路路基沉降及控制措施研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 盾构法施工地表沉降变形的研究现状 |
1.2.2 盾构法穿越既有设施的研究现状 |
1.2.3 工程施工技术沉降控制研究现状 |
1.3 论文的研究内容和方法 |
1.3.1 论文内容 |
1.3.2 技术研究路线 |
1.4 本章小结 |
第二章 盾构隧道围岩扰动机制及地表沉降理论分析 |
2.1 工程背景概述 |
2.2 单线盾构法施工围岩扰动机制分析 |
2.2.1 盾构法隧道施工过程 |
2.2.2 单线盾构管土相互作用分析 |
2.2.3 单线盾构围岩扰动土体分区及扰动范围分析 |
2.3 双线盾构隧道扰动机制分析 |
2.3.1 平行双线盾构的管土相互作用分析 |
2.3.2 平行双线盾构隧道扰动范围 |
2.4 盾构隧道地表沉降规律的理论分析 |
2.4.1 单孔隧道Peck计算公式 |
2.4.2 平行双线隧道地表沉降计算 |
2.5 工程实例分析 |
2.5.1 单孔隧道peck计算 |
2.5.2 平行双线隧道地表沉降计算 |
2.6 本章小结 |
第三章 盾构超挖注浆地表沉隆规律研究室内模型试验 |
3.1 模型试验介绍 |
3.1.1 模型试验简介 |
3.2 盾构超挖和注浆补偿室内模型试验 |
3.2.1 自主研发注浆补偿实验模型装置 |
3.2.2 盾构超挖实验 |
3.2.3 盾构补偿试验 |
3.3 盾构超挖地表沉降规律研究 |
3.3.1 地表中心沉降规律分析 |
3.3.2 地表沉降范围规律分析 |
3.4 盾构注浆补偿地表隆起规律研究 |
3.4.1 地表中心隆起规律分析 |
3.4.2 地表隆起范围规律分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 盾构下穿连镇铁路路基施工数值模拟分析 |
4.1 MIDAS有限元软件理论 |
4.1.1 MIDAS理论 |
4.2 工程概况 |
4.2.1 工程背景 |
4.2.2 工程地质条件 |
4.2.3 水文条件 |
4.3 模型假定及建立 |
4.3.1 模型假定 |
4.3.2 盾构模型掘进过程简化 |
4.3.3 三维数值模型建立 |
4.3.4 计算参数 |
4.4 盾构施工参数因素分析 |
4.4.1 横截面沉降槽形态分析 |
4.4.2 节点时辰曲线分析 |
4.4.3 注浆压力与地表沉降关系 |
4.5 监测数据验证及分析 |
4.5.1 监测点位布置图 |
4.5.2 横截面沉降槽 |
4.5.3 监测点时辰曲线分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 沉降控制措施-“克泥效”工法 |
5.1 常见的沉降控制措施 |
5.2 克泥效工法 |
5.2.1 “克泥效”的定义 |
5.2.2 注浆沉降控制措施应用 |
5.2.3 “克泥效”沉降控制措施效果评价 |
5.3 “克泥效”工法的应用前景 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(6)小间距重叠隧道施工对高架桥托换桩基的影响分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 桩基托换技术的研究现状 |
1.2.2 盾构隧道开挖对地层影响的研究现状 |
1.2.3 盾构隧道开挖对邻近桩基影响的研究现状 |
1.2.4 重叠隧道施工的研究现状 |
1.3 当前研究中存在的不足 |
1.4 本文的研究方法和研究内容 |
第二章 桩基托换技术和盾构施工对桩基的影响机理 |
2.1 桩基托换技术 |
2.1.1 桩基托换的分类 |
2.1.2 桩基托换的施工步骤 |
2.1.3 桩基托换的关键技术问题 |
2.2 盾构法隧道施工简介 |
2.2.1 盾构机的工作原理 |
2.2.2 盾构机的组成及功能 |
2.2.3 盾构法施工的流程 |
2.3 盾构法施工对地层的影响研究 |
2.3.1 盾构施工引起地层变形的原因 |
2.3.2 盾构施工引起地表变形的规律 |
2.3.3 盾构施工引起地层变形的因素 |
2.4 盾构法施工对邻近桩基的影响机理 |
2.4.1 桩的荷载传递机理及破坏形式 |
2.4.2 盾构隧道施工对桩基的竖向位移影响 |
2.4.3 盾构隧道施工对桩基的横向位移影响 |
2.5 本章小结 |
第三章 盾构重叠隧道现场监测分析 |
3.1 工程概况 |
3.1.1 桩基托换施工概况 |
3.1.2 盾构施工概况 |
3.1.3 工程地质情况 |
3.2 施工现场监测 |
3.2.1 监测点位布置 |
3.2.2 监测频率及控制值 |
3.2.3 监测实测数据分析 |
3.3 本章小结 |
第四章 重叠隧道盾构法施工的数值模拟及分析 |
4.1 有限元软件MIDAS-GTS简介 |
4.1.1 MIDAS-GTS的特点 |
4.1.2 MIDAS-GTS的建模分析流程 |
4.2 计算模型 |
4.2.1 基本假定 |
4.2.2 模型建立 |
4.2.3 参数选取 |
4.2.4 边界条件确定 |
4.2.5 施工过程模拟 |
4.3 数值模拟结果分析 |
4.3.1 盾构开挖对地表的影响分析 |
4.3.2 桩基托换工程的数值分析 |
4.3.3 盾构开挖对托换桩基的影响分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 不同条件下重叠隧道施工对托换桩基的影响分析 |
5.1 不同隧道开挖顺序对托换桩基的影响 |
5.1.1 桩体变形分析 |
5.1.2 桩体内力分析 |
5.2 不同隧道间距对托换桩基的影响 |
5.2.1 桩体变形分析 |
5.2.2 桩体内力分析 |
5.3 不同桩长对托换桩基的影响 |
5.3.1 桩体变形分析 |
5.3.2 桩体内力分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(7)小间距平行盾构隧道施工影响及加固控制技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 理论及解析研究现状 |
1.2.2 模型试验研究现状 |
1.2.3 数值计算研究现状 |
1.2.4 现场监测研究现状 |
1.3 主要研究内容及方法 |
第二章 盾构隧道施工沉降机理及力学效应分析 |
2.1 盾构隧道开挖对地表沉降的影响机理 |
2.1.1 盾构隧道开挖引起的地层损失沉降 |
2.1.2 盾构隧道开挖引起的土体固结沉降 |
2.2 双线盾构开挖的地表沉降规律 |
2.2.1 地表横向沉降预测 |
2.2.2 地表纵向沉降预测 |
2.3 圆形隧道开挖的一般力学效应分析 |
2.3.1 隧道开挖的力学行为过程 |
2.3.2 圆形隧道开挖的弹性二次应力状态 |
2.3.3 圆形隧道开挖的塑性二次应力状态 |
2.3.4 圆形隧道开挖的三次应力状态 |
2.4 小间距双圆隧道开挖的力学效应分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 小间距盾构隧道施工控制技术及现场监测 |
3.1 工程概况 |
3.1.1 区间概况 |
3.1.2 工程地质概况 |
3.1.3 水文地质概况 |
3.2 工程设计与施工控制技术 |
3.2.1 工程设计原则 |
3.2.2 地面隔离桩加固措施 |
3.2.3 洞内注浆加固措施 |
3.3 小间距盾构施工地表沉降监测 |
3.3.1 监测方法以及测点布置 |
3.3.2 监测期及监测频率 |
3.3.3 地表沉降监测数据分析 |
3.4 小间距盾构施工先行管片附加应力监测 |
3.4.1 管片附加应力监测方法及测点布置 |
3.4.2 附加应力监测数据处理方法 |
3.4.3 先行盾构管片附加应力变化规律分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 小间距盾构隧道施工数值模拟分析 |
4.1 小间距盾构隧道施工的数值建模过程 |
4.1.1 模型计算工况的选择 |
4.1.2 模型基本假定 |
4.1.3 模型边界的确定 |
4.1.4 计算参数的选取 |
4.1.5 土体屈服破坏准则 |
4.1.6 小间距盾构隧道开挖模拟过程 |
4.1.7 观测点的布置和选取 |
4.2 洞内注浆加固数值模拟分析 |
4.2.1 地层位移云图分析 |
4.2.2 加固前后地表沉降分析 |
4.2.3 加固前后先行管片位移分析 |
4.2.4 加固前后先行管片内力分析 |
4.3 隔离桩加固数值模拟分析 |
4.3.1 地层位移云图分析 |
4.3.2 加固前后地表沉降分析 |
4.3.3 加固前后先行管片位移分析 |
4.3.4 加固前后先行管片内力分析 |
4.4 不同加固加固效果对比分析 |
4.5 数值模拟与现场监测结果对比分析 |
4.6 本章小结 |
结论与展望 |
主要结论 |
研究展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表论文 |
致谢 |
(8)盾构下穿地铁车辆运营隧道轨道沉降控制技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 必要性与可行性分析 |
1.4 研究内容及技术路线 |
1.5 本章小结 |
第二章 盾构隧道下穿运营隧道施工工程概况 |
2.1 盾构下穿1号线工程背景 |
2.2 工程地质与水文地质 |
2.3 盾构隧道结构设计 |
2.4 本章小结 |
第三章 盾构下穿施工对运营隧道的影响分析 |
3.1 隧道施工引起地层变形的机理 |
3.1.1 既有地铁隧道对盾构下穿施工的影响 |
3.1.2 盾构下穿施工对既有地铁隧道的影响 |
3.2 数值计算模型建立 |
3.2.1 模型尺寸 |
3.2.2 模型参数选取 |
3.2.3 盾构施工模拟 |
3.3 计算结果分析 |
3.3.1 未加固施工沉降分析 |
3.3.2 土体注浆加固沉降分析 |
3.3.3 1号线水平位移分析 |
3.3.4 1号线应力分析 |
3.3.5 不同加固范围分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 地铁区间隧道下穿车辆安全运营控制技术 |
4.1 盾构掘进参数 |
4.1.1 左线盾构掘进参数控制值 |
4.1.2 右线盾构掘进参数控制值 |
4.2 盾构掘进控制 |
4.3 1号线运营隧道保护技术 |
4.3.1 轨道保护 |
4.3.2 行车控制 |
4.4 本章小结 |
第五章 地铁区间隧道下穿运营隧道施工监测分析 |
5.1 监测方法及测点布设 |
5.2 监测分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间研究成果 |
(9)地铁车站PBA法施工地层变形的时空演化机制及控制对策(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 问题的提出 |
1.2 课题研究背景及意义 |
1.3 隧洞施工地层变形预测的国内外研究现状 |
1.3.1 经验公式法 |
1.3.2 随机介质理论方法 |
1.3.3 数值模拟分析方法 |
1.3.4 模型试验法 |
1.3.5 理论分析 |
1.3.6 其他方法 |
1.4 PBA车站变形控制研究现状 |
1.5 本文研究内容及方法 |
1.5.1 研究方法路线 |
1.5.2 主要研究内容 |
2 群洞开挖时空效应的随机介质理论模型 |
2.1 PBA工法简介 |
2.1.1 PBA工法原理 |
2.1.2 PBA工法施工顺序 |
2.1.3 时空效应分析 |
2.2 车站施工期间结构变形现象及原因分析 |
2.2.1 梁柱等结构尺寸偏差及误差现象分析 |
2.2.2 施工期间初支裂缝 |
2.2.3 车站工后表观缺陷 |
2.3 群洞开挖时空效应的随机介质理论模型的建立 |
2.3.1 坐标约定 |
2.3.2 内部影响半径 |
2.3.3 竖向位移 |
2.3.4 水平位移 |
2.3.5 多阶段沉降历时曲线的时间效应 |
2.3.6 直墙圆拱断面掘进的边界变化 |
2.3.7 群洞开挖时空演变计算模型 |
2.3.8 计算流程 |
2.4 群洞开挖的计算实例 |
2.4.1 第1步开挖 |
2.4.2 第2步开挖 |
2.4.3 第3步开挖 |
2.4.4 第4步开挖 |
2.4.5 第5步开挖 |
2.4.6 第6步开挖 |
2.4.7 第7步开挖 |
2.4.8 第8步开挖 |
2.5 扣拱偏差现象的主要原因分析 |
2.6 本章小结 |
3 PBA车站施工地层变形的相似模型试验 |
3.1 相似模型试验原理 |
3.2 二维相似平面模型试验研究 |
3.2.1 相似比 |
3.2.2 相似材料 |
3.2.3 模型制作 |
3.2.4 模型开挖 |
3.2.5 结果分析 |
3.3 本章小结 |
4 PBA车站施工地层变形数值模拟 |
4.1 PBA车站施工地层变形数值模拟 |
4.1.1 模型建立 |
4.1.2 理想设计施工工况数值计算及分析 |
4.1.3 现场实际施工工况数值计算及分析 |
4.1.4 大跨PBA工法施工方法存在的问题分析 |
4.2 现场实际PBA分步施工方法 |
4.2.1 实际施工条件分析 |
4.2.2 实际施工顺序合理性分析 |
4.2.3 实际施工引起空间不均匀变形规律的分析 |
4.3 PBA工法优化策略 |
4.4 本章小结 |
5 北京典型砂卵石地层大跨PBA车站地表沉降规律 |
5.1 沉降变形规律研究 |
5.1.1 经验Peck公式 |
5.1.2 典型车站施工过程中的地表沉降规律分析 |
5.2 相关工程验证分析 |
5.3 本章小结 |
6 PBA车站施工对策研究及工程验证 |
6.1 PBA车站施工对策研究 |
6.1.1 PBA车站施工总体思路 |
6.1.2 控制空间变形配套措施研究 |
6.2 工程应用与现场验证 |
6.2.1 工程概况 |
6.2.2 施工工艺顺序 |
6.2.3 施工监测分析及验证 |
6.2.4 验证分析 |
6.3 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 主要结论和创新点 |
7.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
作者简介 |
(10)基于隧道环境的定向地震波形成理论及方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的和意义 |
1.2 研究背景及发展现状 |
1.2.1 隧道地震超前探测技术的背景及现状 |
1.2.2 定向地震波技术的背景与现状 |
1.3 隧道环境的定向地震波技术的研究重点及难点 |
1.4 论文的研究思路和内容结构 |
1.4.1 研究思路 |
1.4.2 内容结构 |
第2章 针对隧道前方目标的定向地震波超前探测理论及方法 |
2.1 引言 |
2.2 复杂地质条件下的变频定向地震波理论 |
2.2.1 变频定向地震波理论 |
2.2.2 均匀介质条件的变频定向地震波方向特性 |
2.2.3 水平层状地下介质结构中的定向地震波方向特性 |
2.2.4 多目标地质结构中的定向地震波的方向特性 |
2.2.5 起伏界面中的定向地震波的方向特性 |
2.2.6 曲面界面中的定向地震波的方向特性 |
2.2.7 变频定向地震波的野外实验应用效果分析 |
2.3 隧道超前地质预报技术的特殊性 |
2.3.1 隧道超前地质预报的目的意义 |
2.3.2 隧道超前地质预报的观测系统特殊性 |
2.3.3 隧道超前地质预报的多波多分量处理特殊性 |
2.4 随机错位延时隧道定向地震波形成理论及方法 |
2.4.1 定向地震波技术引入的虚假多次波分析 |
2.4.2 针对隧道环境随机错位延时地震波定向方法 |
2.5 本章小结 |
第3章 针对隧道前方目标的定向地震波超前探测的数值模拟及分析 |
3.1 引言 |
3.2 隧道环境三维有限差分数值模拟方法分析 |
3.2.1 弹性波动方程 |
3.2.2 弹性波波动方程有限差分模拟 |
3.2.3 有限差分模拟中关键技术分析 |
3.3 针对隧道前方目标的定向地震波超前探测的数值模拟 |
3.3.1 隧道环境介质模型参数 |
3.3.2 隧道环境定向地震波的波场模拟 |
3.3.3 隧道环境三分量记录合成 |
3.4 针对隧道前方目标的定向地震波超前探测数据处理方法分析 |
3.4.1 时距曲线分析 |
3.4.2 定向地震波数据处理过程及方法 |
3.4.3 定向地震波处理方法应用前后结果对比 |
3.4.4 定向地震波对隧道超前探测距离的影响分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 针对隧道侧方目标的定向地震波超前探测理论及方法 |
4.1 引言 |
4.2 隧道环境侧方目标特殊性 |
4.2.1 侧方定义及侧方目标范围 |
4.2.2 侧方目标的特殊性 |
4.2.3 转换波波场的特殊性 |
4.2.4 侧方目标识别意义及内容 |
4.3 隧道环境侧方目标分析 |
4.3.1 侧方反射界面分析 |
4.3.2 侧方溶洞分析 |
4.3.3 侧方暗河分析 |
4.4 针对隧道侧方目标识别的定向地震波探测理论 |
4.4.1 侧方目标含义及波场特征 |
4.4.2 KL-beamforming提取侧方目标信号的原理 |
4.4.3 隧道环境定向地震波波束参数分析 |
4.5 针对侧方目标的定向地震波延时参数估计方法 |
4.5.1 直接估计法 |
4.5.2 局部相关估计法 |
4.5.3 方向扫描法 |
4.6 本章小结 |
第5章 基于隧道侧方目标的定向地震波方法数值模拟分析 |
5.1 引言 |
5.2 隧道侧方反射界面数值模拟分析 |
5.2.1 隧道侧方反射界面模型 |
5.2.2 单炮记录合成及特征分析 |
5.2.3 数据处理及结果分析 |
5.3 隧道侧方溶洞数值模拟分析 |
5.3.1 隧道侧方溶洞模型 |
5.3.2 单炮记录合成及特征分析 |
5.3.3 数据处理及结果分析 |
5.4 隧道侧方暗河数值模拟 |
5.4.1 隧道侧方暗河模型 |
5.4.2 单炮记录合成及特征分析 |
5.4.3 数据处理及结果分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 基于隧道环境定向地震波的应用 |
6.1 引言 |
6.2 隧道环境典型干扰分析 |
6.3 基于Hankel-SVD-ICA方法对周期性噪声的压制 |
6.3.1 Hankel-SVD重构法的原理 |
6.3.2 Hankel-SVD重构法对周期性干扰的压制 |
6.3.3 Hankel-SVD-ICA方法的原理 |
6.3.4 基于Hankel-SVD-ICA方法对单频周期性干扰的压制 |
6.3.5 基于Hankel-SVD-ICA方法对频率时变周期性干扰的压制 |
6.3.6 Hankel-SVD-ICA方法在TSP中应用效果及相关因素分析 |
6.4 定向地震波技术野外实验数据的处理与结果分析 |
6.4.1 实验条件及数据采集 |
6.4.2 周期性干扰压制与结果分析 |
6.4.3 基于隧道环境定向地震波处理结果分析 |
6.5 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 工作总结 |
7.2 本文创新点 |
7.3 工作展望 |
参考文献 |
作者简介及攻读博士学位期间的科研成果 |
致谢 |
四、如何解决重叠隧道施工中的技术难题(论文参考文献)
- [1]隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法[D]. 高成路. 山东大学, 2021(11)
- [2]隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水的DEM-SPH模拟分析方法[D]. 刘聪. 山东大学, 2021(11)
- [3]三重叠近接隧道施工稳定性分析[D]. 张金华. 重庆交通大学, 2021
- [4]近接层叠隧道施工力学响应研究[D]. 郜泽朋. 河北地质大学, 2020(05)
- [5]盾构下穿连镇铁路路基沉降及控制措施研究[D]. 黄赵美. 安徽建筑大学, 2020(01)
- [6]小间距重叠隧道施工对高架桥托换桩基的影响分析[D]. 陈霆轩. 广州大学, 2020(02)
- [7]小间距平行盾构隧道施工影响及加固控制技术研究[D]. 李旭龙. 广东工业大学, 2020(02)
- [8]盾构下穿地铁车辆运营隧道轨道沉降控制技术研究[D]. 张梦恒. 上海应用技术大学, 2020(02)
- [9]地铁车站PBA法施工地层变形的时空演化机制及控制对策[D]. 付春青. 中国矿业大学(北京), 2020(04)
- [10]基于隧道环境的定向地震波形成理论及方法研究[D]. 岳永高. 吉林大学, 2019(02)