北京地铁六号线盾构穿越地铁FLAC3D数值分析报告

合集下载

北京地铁6号线盾构区间叠落隧道设计思考

北京地铁6号线盾构区间叠落隧道设计思考

关 键 词 中图分类
文章 编号
分析及安全控制 等方 面 , 研 究成果 如 张海波 等人 对上
l 国内外盾构 区问叠落隧道概述
地 铁 线路 在 城 区 地 段 受 规 划 条 件 、 既 有建 ( 构) 筑
海浦东南路站一南浦大桥站 区间长距 离交叠 隧道的模 拟E 2 J 、 张 晓军等人对 深圳地 铁 3号 线红岭 中路站一老 街 站一 晒布站 区间交 叠隧道 的研究 l 3 J 等, 主要研 究 内 容: 一是 近距离 隧道施工 时的相互 影响及其环 境影 响 ;
刘清 文 赵 磊
北京 1 0 0 0 3 7 ) ( 北京城建设计发 展集 团股份有 限公 司


新地大厦两处狭窄通道 , 形成叠落段 , 隧道叠交距 离约
为4 3 7 . 7 m, 最小净距为 2 m; 广 州 地铁 5号 线 区庄 站 一 动 物 园站 区 间 和 动 物 园 站 一 杨 箕 站 盾 构 区 间 , 为 规 避
间特殊 布置形 式 已在国 内外引起各方 的研究热潮 。 盾 构区间 自身叠 落 隧 道 近年 来 在 深 圳 、 北京 、 上 海、 广州、 杭 州等 地 已有 实施 , 如深圳 地铁 2号 线东延 线东门南站一 黄 贝岭站 区问叠落 隧 道 , 该线 路从 东 门 南站 以叠 线 方 式 出 站后 转 为平 行 隧 道 , 重 叠 段 长度 1 1 1 1 7 " 1 ; 深圳地铁 3号线 红岭 中路 站一 老街 站一晒布 站
的南锣鼓巷站 , 向东局部矿 山法后至盾构 始发井 , 叠 落 盾构 区间段为右 K 1 1 + 2 5 3 . 2 8 1~ 右 K 1 1+ 4 9 2 . 0 2 9 , 长 度约 2 3 8 . 7 m。叠 落 段 位 于 中 心城 区 , 地 面 标 高 为 4 4 . 5~ 4 6 . 4 m, 规划 为玉河风貌 保 护 区 及 商 业 区。主

基于FLAC3D的基坑工程下地铁隧道隆起位移的数值模拟

基于FLAC3D的基坑工程下地铁隧道隆起位移的数值模拟

基于FLAC3D的基坑工程下地铁隧道隆起位移的数值模拟作者:叶建华来源:《西部资源》2017年第06期摘要:本文以深基坑开挖对其邻近隧道的影响为研究内容,通过三维有限元分析,在定性的基础上研究了不同情况下深基坑开挖对隧道的影响,为优化设计和施工提供有益的参考。

关键词:基坑开挖;数值模拟;地铁隧道1.引言随着经济高速发展,大城市内部可供开发用地越来越接近饱和,地铁周边区域的用地不可避免的逐渐被使用,故现阶段越来越多的深基坑工程位于运行的地铁隧道区间附近。

由于近距离的深基坑开挖卸荷会导致隧道周边的位移场和应力场发生变化,而地铁隧道的变形控制要求又极其严格,因此,在大力发展城市地下空间建设和利用的今天,研究基坑开挖卸荷对地铁隧道的影响,确保隧道在运行过程中的使用安全,具有相当的紧迫性和适用性。

由于施工方法的多样性和工程的复杂性,目前还没有提出较为精确的理论解析解,绝大多数工程(紧邻地铁隧道附近)在建设前基本上都采用数值模拟的方法来分析深基坑开挖过程中对地铁隧道影响,并对其进行预测。

本文运用三维有限元分析软件FLAC3D从空间上分析讨论不同工况情况下深基坑开挖对地铁隧道变形及内力的影响,该分析方法和结果可为类似工程提供一定借鉴。

2.三维有限单元结构模型为了模拟基坑开挖卸荷对地铁隧道的影响,可以做出一些假设:(1)假设开挖岩土层为理想匀质单一岩土体;(2)忽略基坑边地面超载对地铁隧道的影响;(3)忽略其端部效应;(4)隧道位移与土体位移相容;(5)为减小计算量,将盾构隧道方向与基坑纵向近似为正交。

有限单元结构模型不可能选取无限大的空间,因此适当选取合理的计算区域和边界条件尤为重要。

由于基坑开挖的影响范围主要取决于基坑开挖的平面尺寸、形状、开挖深度及工程地质条件等因素。

故本次数值模拟分析过程中,假定基坑开挖长约30m,宽约30m,最大开挖深度约8m。

一般认为:基坑开挖影响范围水平、竖向方向为2倍~3倍基坑开挖深度范围,考虑到隧道存在前后左右的对称性,本文所选的有限单元结构模型取长(X方向)90m,宽(Y 方向)90m,深(Z方向)40m,坐标O点代表隧道最低点。

FLAC+3D软件在地铁隧道地震动力响应的应用

FLAC+3D软件在地铁隧道地震动力响应的应用

的最大频率越高" 网格的尺寸要求越小& 为了保证 同时控制网格尺寸及 地震波在土体中的传播精度" 数量以节约计算时间" 在波形输入之前需要进行滤 波" 把波形中的高频成分滤掉&另外" 对于各个完整 波形" 输入加速度时程积分得到的最终速度和最终 面积均不为 " " 故动力计算过程结束时会在模型底 部出现继续的速度和残余位移" 为此需要进行基线 校正& 8 . ) 4 9 1 8 ) & % 2软件是一款利用惠更斯原理积 ' 分的波处理软件" 可以对加速度时程的 ' 次积分和 !次积分结果进行修正& 本次数值模拟为' 利用 $ $ )年日本阪神地震波" 8 . ) 4 9 1 8 ) & % 2软件将地震波中高于 ) J >的波形成 ' 分过滤掉" 并对加速度时程进行了基线校正& 本文采用从模型底部水平 ! 方向和竖直 ! =# 9# 方向同时加载&经滤波和校准的水平向' 竖直向地震 波如图'和图 ! 所示&水平向地震波峰值为 " " &M" 竖直向地震波峰值为" " 作用时间为 & " !M ! " 4
A 4 : FD H 软件 !?
# 是 D ( G C! D % 4 5( % 0 % & ) % &G & % 2 4 ) 4 1 -C 1 & 5 ) & , % ' ' 3 由美国2 开发的二维显 5 % 4 7 %7 1 & 4 , 2 5 ) & 0 1 , & 7 " 'Q 6I 式有限差分法程序" 采用适合于模拟大变形问题的 拉格朗日方法" 即模型单元网格随着变形而不断更 新&拉格朗日法按照时间步采用动力松弛的方法来 求解运动方程" 采用混合离散化方法有效模拟模型 材料的塑性破坏和流动& 区别于其 他 有 限 元 数 值 模 拟 方 法" D ( G C% F 软件使用显式有限差分方法求解& 对于显式法" 非 线性本构关系与线性本构关系没有算法差别" 可以 不平衡力" 并跟踪系统的演化 方便地求出应力增量' 过程&另外" 在有限差分法中" 基本方程组和边界条 件近似地改为差分方程表示&由于使用显式方法按 时间递步解算代数方程避免了有限元方法中隐式矩 阵解算微分方程" 不需要建立刚度矩阵" 省去了求解 大型联立方程组的步骤" 所以占用计算机内存少" 节 约了求解时间" 提高了计算效率& 可以 D ( G C% F 软件采用全动力学运动方程" 分析和计算非稳定过程" 即使在静态模拟中" 也利用 动态运动方程计算" 使得数值模拟不存在力的不稳 定过程" 消除了数值上的障碍" 这是有限元方法不能 解决的& D ( G C% F 软件中单元材料可采用线性或非线性 本构模型&在外力作用下" 当材料发生屈服流动后" 网格能相应发生形变及移动" 因此" 在模拟大变形问 题及其他塑性问题时" D ( G C% F 软件所采用的混合 离散方法比有限元法中通常采用的离散集成法更为 +( #+

地铁隧道引起地面变形的数值分析方法 - 北京市勘察设计研究院

地铁隧道引起地面变形的数值分析方法 - 北京市勘察设计研究院

地铁隧道引起地面变形的数值分析方法1.本项目的研究目的和内容本项研究的最终目的在于提供解决隧道工程设计、施工过程中所遇到的复杂岩土工程问题的工程数值模拟方法,预测施工风险,从而规避风险,达到信息化施工的目的,保证工程的经济性和安全性。

数值模拟分析可以模仿真实的隧道开挖过程进行分析。

也就是对隧道开挖所涉及的围岩及其相邻的结构体(支护结构)以及开挖这种力学行为、力学特性、对岩土体地质构造特征以及对隧道施工过程进行全面的、逼真的数学上、力学上的计算机数值模拟分析。

在隧道工程中采用数值模拟分析的基本思路是:通过可调控的数理模型、几何模型、力学模型以及数值方法描述隧道工程施工过程中施工方法(盾构、矿山、新奥等等)、施工顺序对周围岩土介质力学特性、结构特征的影响,以及围岩的力学特性、结构特性的变化,对施工方案、措施的反影响,以便于确定出施工过程中任一部位、任一时刻的变形场、应力场、稳定性与安全度,为优化地铁隧道工程设计、施工方案,提供接近真实的,定量的科学依据。

本次研究的重点之一在于,通过比较目前存在的多个岩土体的本构模型,选取适合北京地区土质条件的力学模型,然后基于北京地区的工程地质特点,确定其关键参数的选取方法。

在选定过程中,不仅需要考虑模型自身的特点,还需要考虑其简单易用性,参数的可获取性,以便于应用于工程实际,以适应快速得到分析结果的工程要求。

基于我院长期在北京地区进行岩土工程实践的经验,对模型中关键的强度与变形计算参数提出确定方法,以求得尽可能和实际接近的结果。

本次研究的重点之二在于,寻求合理的采用数值分析软件模拟施工手段(开挖、施加支护)的方法。

开挖步序以及不同支护作用的真实模拟是本次研究的难点,特别是对于矿山法和盾构法施工。

同时寻求合理的简化模拟方法。

本质上本研究是一个三维问题,但是由于三维分析花费高,耗时长,为了满足工程的需要,本次研究将寻求将三维问题转化为二维问题的合理方法。

常用的“收敛限制法”(或称“应力消除法”)和“逐步软化法”是目前可以考虑的模拟简化方法,但其具体实现问题还需要进一步研究。

盾构隧道下穿房屋FLAC数值计算报告实例分析

盾构隧道下穿房屋FLAC数值计算报告实例分析

盾构隧道下穿房屋FLAC数值计算报告实例分析1 FLAC计算模型本次计算采用美国FLAC3D6.0软件,结合某城市地铁盾构隧道开挖)工程项目,重点研究隧道引起的地表建筑物及地面沉降规律,并评价安全风险。

计算中各岩土体采用摩尔库伦弹塑性本构模型,隧道初支、二衬结构采用完全弹性模型进行计算,通过“杀死”单元(刚度置0)模拟隧道开挖过程,通过激活衬砌单元模拟隧道支护过程,隧道采用盾构法开挖,外径6.2m,管片厚度0.35m,选用C50高强混凝土,下穿房屋为4层砖混结构,片石基础夯实,隧道下穿时采用注浆加固。

计算模型沿隧道横向为x方向,开挖推进方向为z方向,竖直方向为y方向。

前后左右边界约束相应法向方向位移,底部边界约束z方向位移,顶部边界为自由应力面,本次计算只考虑重力场,不考虑构造应力。

根据勘察单位提供的岩土体资料,计算模型地层岩土体物理力学参数见表1,加固后的土体按提高30%参数取用, 并据此钻孔揭示的岩土体分布特征建立计算模型, 见后图所示:表1 计算参数取值图1 计算模型范围及地表沉降监测点布置(单位:mm)计算剖面为房屋2剖面,计算模型概化见图3,模型计算范围为135×60×1m³,模型采用6397个实体单元,5188个节点,计算模型及隧道模型如图2、3所示。

图2 计算模型图图3 盾构隧道与上部结构的关系图4 房屋基础及基础加固范围2 计算结果分析盾构施工完成后,地表及建筑基础沉降计算规律如下:图5~7分别为各个沉降计算结果:(1) 整体变形规律(a)隧道开挖沉降分布规律(不加固)(b)隧道开挖沉降分布规律(加固后)图5 建筑基础沉降分布规律(单位:mm)(2) 建筑基础沉降规律(a)隧道开挖沉降分布规律(不加固)(b)隧道开挖沉降分布规律(加固后)图6 建筑基础沉降分布规律(单位:mm)(2)地表沉降规律(a)隧道开挖沉降分布规律(不加固)(b)隧道开挖沉降分布规律(加固后)图7 地表沉降分布规律(单位:mm)表3 沉降计算汇总数值(单位:mm)3 计算结论根据本节FLAC3D6.0数值计算分析可知:在加固建筑物基础后,所研究的地铁隧道下穿施工引起的地表沉降最大仅为5.24mm,建筑物基础仅为 5.24,大大降低了未加固前的沉降量值及风险,各点均处于正常范围之内,均可满足城市地铁及轨道交通对于地表沉降的安全要求,即沉降值不超过30mm,变化率不大于0.3%。

基于FLAC3D的地铁车站深基坑开挖变形三维数值分析

基于FLAC3D的地铁车站深基坑开挖变形三维数值分析

d e e p e x c a v a i t o n s i s i n v e s t i g a t e d t h r o u g h n u me i r c  ̄a n a l y s i s wi t h s i t e s p e c i i f c s u b s u fa r c e c o n it d i o n s ,b a s e d o n t h e a n l a y t i c a l r e s u l t s ,t h e
冯勇慧 王跃军 董建华 ( 甘肃第三建设集团公司,甘肃 兰州 7 3 0 0 3 0 )
摘 要 :以 某 地铁 车 站 深 基 坑 工 程 为 依 托 ,介 绍 了该 工 程 拟 建 场 区的 周 边 环 境 、 水 文 地 质 条 件 以及 支护 结 构 选 型 。根
据工程 特点将其 分为六个典型工况 ,运用 F L A C3 D建立三维数值模 型对基坑开挖进行数值模 拟计 算, 旨在研 究 “ 钻孔咬合 桩 + 内支撑 ”这 一支护 结构在地铁 车站深基坑工程施工 中的 变形规律 ,分析 了其水平位移 、钢 支撑轴 力及其周 围土体的沉 降规律和沉 降影 响范围。并根据 支撑位 置的不同对深基坑 变形 的影 响,对该基坑 工程 的支护设计 方案进行 了优化 。通过与 原方案 的对 比,得 出优化 方案在控制 变形等 方面有一 定的改善 。本 文的研 究成果 可为今后地铁 车站深基坑工程的合理设计 与安全施工提供 参考。
t he b or e d pi l e s a nd i nt e ior r s u ppo r t . The a na l y s i s of t he hor iz o nt a l de f o r ma t i o n of t he r e t a i n i n g s t r uc t u r e s ,t he a x i a l f or c e c ha ng e s o f s t e e l s up por t,t h e s e t t l e me nt l a w a n d t he i nf l ue nc e s phe r e of s u ̄ou nd i ng s o i l . Fo r i ns t a l l a ion t o f pr o p s t r uc t ur e s o n t he pe r f o m a r nc e o f

某地铁盾构隧道的数值模拟计算

某地铁盾构隧道的数值模拟计算

某地铁盾构隧道数值模拟计算摘要: 针对具体的工程和现场监测以及实测资料,用FLAC 对某一地铁盾构隧道施工过程进行数值模拟,对模拟数据进行了分析,得出了隧道位移变形、各种应力云图等重要工程信息, 得出盾构隧道和周边围岩的变化规律, 对改善盾构隧道的施工方法, 提高工程质量, 确保工程安全, 具有重要的理论意义和工程实用价值。

关键词: 地铁隧道;盾构隧道;数值模拟一、引言随着科学技术和城市化的发展以及城市人口的过快增长,传统的公共汽车和无轨电车已经越来越不能满足城市居民高频率出行的需要。

建设以地下铁道为代表的城市快速轨道交通系统,是解决我国中心城市公共交通运输矛盾的重要途径。

随着盾构法在我国地铁隧道开挖中的应用越来越广,隧道数值模拟和施工监测在隧道开挖过程中扮演了越来越重要的角色。

数值模拟由于能全面预测隧道开挖的全过程,已被广泛使用;施工监测则主要是利用围岩变形和拱顶沉降的监测数据掌握围岩动态和隧道支护结构的工作原理,通过施工过程对围岩实时监控,对监控数据进行分析和综合判断, 对可预见的事故和险情及时采取措施,把风险控制到最小,所以数值模拟和施工监测数据以及对数据的分析就成为衡量设计和施工是否合理的一个重要指标。

为确保工程质量, 隧道在开挖过程中必须进行必要的变形监测。

施工监测应包括两端洞口浅埋段地表沉降量测、洞内拱顶下沉、水平收敛、锚杆拉拔等量测内容,其中以拱顶沉降观测和隧道水平收敛监测为主,工作原理就是通过测量手段, 来了解拱顶的平面位移和拱顶下沉情况。

施工监测不仅为隧道开挖提供重要的手段,而且为调整设计参数、选择合理的支护方式和综合评价围岩稳定性提供科学依据,从而便于日常施工组织管理,以达到安全施工的目的。

本文以某一地铁盾构隧道为例。

该隧道外径为6.0m,衬砌厚度为0.3m,内径为5.4m,埋深为10m。

地铁隧道断面如下图1。

图1 地铁隧道断面示意图二、地质概况本文中地铁盾构隧道所处的地层为Ⅴ级围岩,围岩密度为1800kg/m3 ,体积弹模为1.47e8Pa,剪切弹模为5.6e7Pa,摩擦角为20度,粘聚力为5.0e4Pa,抗拉强度为1.04e4Pa。

北京地铁六号线盾构穿越地铁FLAC3D数值分析报告.doc

北京地铁六号线盾构穿越地铁FLAC3D数值分析报告.doc

北京地铁六号线青年路车站~十里堡车站区间隧道穿越铁路FLAC3D数值分析报告中国矿业大学(北京)土木工程系二Ο一零年一月1. 概述1.1 引言地铁区间隧道盾构法施工是目前广泛采用的隧道施工技术。

在我国,地铁施工造成地面沉陷、周边建(构)筑物损害、隧道涌水、城市生命线工程损害等事故时有发生,往往造成严重的经济损失与社会影响;其中隧道施工引起地层沉降的三维预测与控制问题尤显重要。

在隧道工程施工以前,国内外普遍采用数值模拟分析计算的方法预测施工引起的地表变形及对周边建构筑物的影响。

即将建设的北京地铁六号线工程——青年路车站~十里堡站区间隧道工程,盾构隧道从铁路下穿过,考虑到建筑物稳定性的需要,需对此施工过程进行数值分析。

本报告采用国际上最先进的岩土工程数值分析软件系统,对隧道施工进行了三维数值分析,来说明隧道施工的先后顺序。

1.2 工程概述十里堡站~青年路站区间沿现状朝阳北路道路南侧地下敷设,线路呈东西走向,西段区间起于朝阳北路与十里铺路相交路口的十里堡站,出站后沿朝阳北路路中向东敷设,线路经过一人行天桥、京包铁路及箱涵,止于朝阳北路与青年路相交路口的青年路站。

区间全长1041.54m,采用盾构法施工。

在区间中部穿越京包铁路及京包铁路下的箱涵。

铁路箱涵外包尺寸43.15m×7.8m,采用混凝土预制顶进施工,箱涵的南北两侧局部设置护坡桩,桩长约14m。

铁路为5股道,分别是电厂专用线,东北环线,星双联络线,砖瓦厂专用线和建材厂专用线。

2 三维数值分析建模与软件系统概述地铁隧道施工是典型的三维空间问题,盾构隧道施工引起的地表沉降具有显著的时空效应。

隧道施工动态过程引起地层移动变形包括:先期沉降、前方沉降或隆起、通过时的沉降、建筑空隙引起的沉降与滞后沉降等。

隧道施工对地表影响的研究方法有:经验公式、随机介质理论法、弹塑性与粘弹塑性理论解析法、数值计算方法等。

施工之前,基于现场工程条件的三维数值模型是计算地表沉降最有效的手段。

地铁盾构隧道掘进过程数值模拟分析

地铁盾构隧道掘进过程数值模拟分析
l,3,38 !根据关键点生成线
*do,i,1,19
l,37+i,38+i !通过关键点号循环增加生成线
*enddo
*do,i,1,20
lesize,64+i,,,1 !循环对线设置单元数
*enddo
(4)进入前处理器,定义所需的单元类型。对于该问题而言,模型中只含有Solid 45一种单元,但为了建模的方便,还需定义一种用于划分平面网格的辅助单元mesh 200,该单元在由面拖拉生成体时可以自动删除,不影响计算。因为采用的是Solid 45单元划分体,因而还需将mesh 200的KEYOPT(1)设置为6。对应的命令流如下:
lesize,8,,,2
lesize,9,,,2
amesh,2 !对面2划分单元
lesize,5,,,6 !对线设置单元数
lesize,10,,,1
lesize,11,,,1
/clear !更新数据库
/prep7 !进入前处理器
et,1,solid45 !设置单元类型
et,2,mesh200,6
(2)设置工作路径和文件名。单击“File Management”选项卡,在目录中输入“D:\AnsysFX\CH6Examp4”,在项目名中输入“Z6DTDGSD”。
(3)定义分析类型。路径:Main Menu> Preferences。在系统弹出的的对话框中,选中“Structural”(结构)复选项,然后单击OK按钮。此项设置表明本次进行的有限元分析为结构类,可以过滤许多菜单,如关于热分析的和磁场分析的菜单等。同时,程序的求解方法采用h-method。
nummrg,all !合并所有元素
numcmp,all !压缩所有元素编号

地铁6号线下穿既有盾构隧道施工技术

地铁6号线下穿既有盾构隧道施工技术

地铁6号线下穿既有盾构隧道施工技术摘要在建地铁线下穿地铁既有线隧道施工的核心目标是保证在建线和既有线的安全。

结合北京地铁6号线下穿既有盾构区间的矿山法隧道施工实例,从隧道支护机理出发,介绍了该隧道的施工方案。

其内容包括下穿既有线总体方案、具体施工方案、既有线加固、施工工序、技术措施和相应的技术参数等。

现场监控量测和施工实践表明,该矿山法隧道的施工方案获得成功,可供类似工程参考。

关键词北京地铁6号线;下穿既有地铁线;施工技术北京地铁6号线一期工程的平安里站———北海北站区间线路的起点位于平安里站东端(如图1)。

该区间起止里程为K8+469.725~K9+599.691,线路长约1130m,起始点左、右线间距16m,之后随着线路向东延伸左、右线间距逐渐减小,在K9+0.000处,左、右线间距最小减至为12m。

4号线为既有区间盾构隧道,单线隧道直径为6m;6号线暗挖段采用了单线单洞马蹄形断面、复合衬砌结构(如图2),隧道埋深16.6~20.32m。

6号线在K8+495~K8+510处垂直下穿地铁4号线平安里站南端的盾构隧道。

下穿段6号线区间隧道拱顶与既有4号线盾构隧道结构仰拱的净距约2.61m。

该区域内地层主要为圆砾卵石层、中粗砂层。

在建6号线下穿既有4号线区间盾构隧道工程主要有以下几个特点:①在建隧道左、右线距离近,施工相互干扰大;②在建隧道与已建区间盾构隧道的上下净距小,稍有不慎易造成对既有地铁线的破坏;③在建隧道采用矿山法施工,缺乏盾构壳体的保护,自身施工存在一定风险;④地表建筑物密集,施工过程中的安全问题更为严峻。

因此在既有线正常运营条件下,采用合理施工方案以确保矿山法隧道施工的工期和安全,是施工的关键[1-2]。

1施工方案隧道开挖前,土体处于稳定的平衡状态,隧道开挖破坏了土体的平衡状态,引起隧道周围土体向洞内变形。

为了保持隧道开挖后的空间和维护围岩的稳定,必须施作支护。

开挖隧道,要尽可能维持土体原有的稳定状态,对围岩尽量少扰动、少破坏,只有依据这一机理来确定下穿既有线的隧道开挖方案,方能控制在建隧道上方的土体沉降[3-8],保障上方既有地铁线的正常运营。

北京地铁6号线一深基坑监测方案和监测数据分析

北京地铁6号线一深基坑监测方案和监测数据分析

1 工程概况北京地铁6 号线青年路站采用地下2 层双柱3跨的结构形式,车站主体净长左线557.025 m,右线558.787 m。

标准段净宽20.9~22 m,总高14.6~16.05 m,为岛式车站。

车站底板埋置深度为17.9~20.4 m,结构顶板覆土深度为3.1~4.15 m,采用明挖法施工。

2 工程地质与水文概况青年路站位于北京城区东部平原地区,地表分布的全部为新生代第四系松散沉积物,其下伏的基岩地层主要为中元古界蓟县系碳酸盐岩地层、中生代侏罗系与白垩系地层。

自上而下依次为:①粉土填土层;②粉土层;③粉质黏土层;④圆砾层;⑤粉质黏土层;⑥卵石层;⑦粉质黏土层。

各土层的主要物理力学参数见表1。

青年路站场地内无地表水分布。

地下水分别为上层滞水(水位标高30.40~24.99 m)、潜水(水位标高21.34~20.39 m)及层间潜水(水位标高19.19~16.59 m)。

地下水动态类型主要为渗入-径流型潜水,以大气降水入渗、地下水侧向径流和向下越流方式排泄。

3 总体施工顺序地下建(构)筑物情况以及地面障碍物的处理→周边建筑物的拆迁及地下管线的改移→施工灌注桩及冠梁,进行盾构接收井外土体加固处理→基坑降水→开挖土方,依次架设钢支撑→清理基底、施工接地及防水层、铺设垫层→自下而上依次浇筑混凝土结构(包括施作结构外包防水层)→依次拆除钢支撑→分层碾压回填土方→恢复场地。

4 监测方案在深基坑开挖过程中,基坑内外的土体将由原来的静止土压力状态向被动或主动土压力状态转变,应力状态的改变引起土体的变形,即使采取了支护措施,一定数量的变形是难以避免的。

该深基坑开挖在繁华地段进行,施工场地四周有建筑物和地下管线,基坑开挖引起的土体变形将直接影响这些建筑物和地下管线的安全状态,土体变形过大时会造成邻近结构和设施的破坏。

同时,基坑相邻的建筑物相当于1 个较重的集中荷载,基坑周围管线水的渗漏,这些因素又导致土体变形加剧。

基于FLAC3D数值模拟研究地铁车站的施工变形稳定

基于FLAC3D数值模拟研究地铁车站的施工变形稳定

收稿日期%&$()&*)$" 第一作者简介漆鹏!$++& ," #湖北荆州人#硕士#从事水利水电地下工程设计工作%
#$
板埋深 %%-.* P#底板标高约 '-"& P% 车站主体结 构和附属结构拟采用半盖挖顺筑法施工% 车站主体 围护结构及附属结构均拟采用钻孔灌注桩作为围护 结构%
$!模型设置及其基本条件
车站 为 地 下 两 层 $% P 岛 式 车 站# 车 站 总 长 #*(\* P% 采用半盖挖顺筑法施工% 车站主体结构 为地下二层单柱双跨钢筋混凝土框架结构% 标准段 净宽 %&-( P#覆土厚度 %-& D.-( P#底板埋深$*-.+ D %%-(& P& 车 站 东 西 端 均 设 端 头 井# 端 头 井 宽 度 为 %.-+& P#小里程侧端头井覆土厚度 #-"( P#底板埋 深 $+-#*% P&大里程侧端头井覆土厚度 .-(& P#底
泊松比 6
&-"+ &-"# &-"% &-"& &-%% &-%$
静止侧压力 系数 7
&-*# &-.% &-#( &-#" &-%' &-%(
车站 ]`1G"U模型如图 $ 所示#其中 KP为高程 平面#线路方向沿 K轴布置#模型尺寸为 KjPjQE #(. Pj".& Pj.& P#共有 "+$ #%& 个六面体单元#
模型保证整体内单元尺寸能合理过渡以精确反映人 工开挖扰动对地基的影响% 模型涵盖 * 个地层#分 别为人工填筑土$可塑状黏土$硬塑性黏土$全风化 泥质砂岩$强风化和中风化泥质砂岩% 模型建立基 本依据是消除边界效应的影响#计算中边界条件基 本设置为 # 个侧面及其底板不发生法向运动#地表 维持自由状态%

基于FLAC3D的地铁盾构施工地表沉降模拟分析

基于FLAC3D的地铁盾构施工地表沉降模拟分析

价值工程0引言随着城市用地越来越紧张,城市轨道交通不得不向着立体化发展,地下工程越来越多。

陈基讳、詹龙喜研究了隧道的纵向不均匀沉降情况,以上海地铁一号线为例分析了竖向不均匀沉降的原因[1]。

林永国等人也结合工程实际,分析得出了隧道周围荷载变化、土层分布的不均匀性是产生不均匀沉降的重要因素[2]。

勾常春、李杰等分别利用FLAC3D建立模型,对地铁盾构施工引起地表沉降的进行了分析研究[3-4]。

由于工程区地质条件和盾构施工工艺的限制,地铁盾构施工开挖过程不可避免会对周围岩土体产生扰动影响,即便采用目前较先进的密闭盾构技术,也不太可能完全消除地面沉降。

地铁盾构开挖施工一方面会在地表引起不均匀沉降,另一方面会直接引起地下结构物的变位,当变位不均匀时还会产生附加应力[5-8]。

为了解上海地铁15号线某区间盾构施工引起的地面沉降情况,本文采用FLAC3D建立三维模型进行沉降数值模拟分析,预测地表沉降值。

1工程概况上海市地铁15号线为南北向径向线,线路起点是紫竹高新区车站,终点是顾村公园站,全长约42.3公里,均为地下线,共设30座地下交通车站,平均站间距1.44公里。

考虑到施工工地周围环境条件,结合上海地区地铁工程实际施工中的经验,最终选择土压盾构进行本工程左右线隧道的施工。

1.1拟建场地地形与地貌特征工程区位于长江三角洲冲积平原的东南前缘,成陆较晚,地形平坦,河港密布,根据上海市岩土规范本工程场地地貌类型比较单一,为滨海平原地貌类型。

拟建区间沿老沪闵路向北穿行,周边多为住宅小区与厂房,四周交通复杂,空余场地少。

1.2地基土的构成与物理力学性质各土层的物理力学性质参数根据野外钻探、原位测试及室内土工试验等成果进行分析与分层,子样的取舍考虑了数据的离散性和已有经验,并剔除了部分明显不合理的数值,各地层土工试验参数见表1。

2模型建立2.1FLAC3D软件及原理介绍FLAC3D软件具备齐全的岩土材料与支护结构模型、强大的计算功能,模拟计算能够考虑岩土材料复杂可变性。

基于FLAC 3D的盾构施工穿越高架桥梁桩基稳定性影响数值试验研究

基于FLAC 3D的盾构施工穿越高架桥梁桩基稳定性影响数值试验研究

2020年第10期北方交通—5—文章编号:1673-6052(2020)10-0005-06DOI:10.15996/ki.bfjt.2020.10.002基于FLAC3D的盾构施工穿越高架桥梁桩基稳定性影响数值试验研究周国志(苏交科集团股份有限公司新疆分院乌鲁木齐市830000)摘要:针对盾构施工对桥梁桩基影响特性,利用FLAC3D有限元数值软件建立网格模型,分析了简支梁与连续梁桥两种结构形式下,不同穿越形式工况下桥桩位移变化特征。

研究了盾构不同穿越简支梁桥桩时,桩身X、Y、Z向位移分布变化以及各穿越形式工况下的差异性特征,其中前排桥桩Z向沉降变形高于后排桥桩,下穿越形势下左侧桥桩沉降高于右侧,6#桥桩沉降稳定在0.26mm。

获得了盾构穿越连续梁桥时X向位移具有递增态势,远近测桥桩Y向位移变化斜率为一致,侧穿越桩基上部时每米桩长增长位移值约0.15mm,4#桥桩为最大沉降变形,其中下穿越形式下最大,达&1mm。

对比了两种梁桥结构下穿越形式时,简支梁桥位移值水平向位移或沉降变形均是最大,受盾构施工扰动影响较敏感。

研究结论为研究盾构施工对桥梁桩基影响分析提供一定参考。

关键词:FLAC3D;盾构施工;穿越高架桥;桩基稳定性;位移中图分类号:U443.15文献标识码:B0引言作为公路交通中重要连接载体,桥梁是不可或缺的工程设施,而桥梁的安全稳定性与桥桩息息相关,当桥桩下方受到其他施工影响扰动时,均会在一定程度上影响桥桩承载能力[1'3]o一些城市在大力发展地铁轨道交通时,盾构是其中快速而安全的施工手段,但当面临桥桩施工环境时,盾构施工穿越桥桩对其稳定性影响不可忽视["勺。

已有一些工程师或学者通过岩土体理论公式或施工技术参数指标研究盾构穿越桥桩时,对桩间土扰动影响,极大丰富了桥梁桩基础受施工扰动影响研究®7]。

但也有一些学者通过有限元数值软件,建立工程模型,分析各种复杂工况下桥桩受扰动的影响规律,为工程施工提供重要理论参考。

基于FLAC3D的地铁盾构施工地表沉降分析

基于FLAC3D的地铁盾构施工地表沉降分析

·60·第8期身向外鼓凸,从而产生竖向裂缝,本项目中台身厚度很大,台身向外鼓凸的可能性不大,即使假定竖向裂缝是由于水平土压力向外挤压所致,裂缝应主要分布于桥台台身靠近1#墩方向一侧,桥台竖向裂缝理应向台帽或台身第一模延伸,而本项目中两条台身竖向裂缝恰好仅仅分布于第二模范围内(2~4m 高度)。

因此,本项目桥台裂缝可以排除台背土压力过大的原因。

由2.3节的分析可知,在72~336h 时间范围内,水化热在表面产生的混凝土拉应力超过了混凝土的实测抗拉强度。

因此,台身在水化热内外温差作用下产生的表面拉应力,是台身出现竖向裂缝的主要原因。

3.2裂缝处治效果通过裂缝检测和成因分析,新河桥0#桥台台身裂缝是由于水泥水化热影响造成的浅表性早期非受力裂缝。

由于桥台以竖向受压为主,裂缝对桥台受力的影响可以忽略,但裂缝过宽,可能对耐久性造成影响。

为了减小裂缝对混凝土耐久性的可能影响,采用裂缝修补胶对裂缝进行了灌注处理。

裂缝处理完成约半年之后,对裂缝进行了复查,裂缝表面稳定,未有扩展现象,说明裂缝的成因分析和处治措施得当。

4结语本研究依托新河桥0#台出现台身竖向裂缝的工程实例,对台身浇筑过程的水化热进行分析,并对裂缝成因进行分析,排除了桩基础不均匀沉降和台背土压力可能性,确定水化热内外温差作用所产生的混凝土表面拉应力是出现台身竖向裂缝的主要原因。

根据裂缝成因分析,提出对裂缝进行灌缝处理的方案,处理效果良好。

参考文献:[1]中交第二公路工程局有限公司.公路桥梁施工系列手册:墩台与基础(上篇)(精)[M ].北京:人民交通出版社,2014.[2]崔容义.大跨度桥梁边墩水化热温度场分析与合理温控措施研究[J ].铁道建筑,2011,449(7):36-38.[3]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M ].北京:中国电力出版社,1999.[4]王博.大体积混凝土承台水化热效应及温控措施研究[D ].西安:长安大学,2019.[5]江正荣.建筑施工计算手册[M ].北京:中国建筑工业出版社,2001.[6]中华人民共和国住房和城乡建设部.大体积混凝土施工标准:GB 50496—2018[S ].北京:中国建筑工业出版社,2018.[7]中华人民共和国交通运输部.公路桥涵施工技术规范:JTG/T F50—2011[M ].北京:人民交通出版社,2011.[8]黄薇宇.港口与航道工程大体积混凝土裂缝控制[J ].新材料新装饰,2022(15): 4.图4两端与内部温度对比图5台身3L/5、7L/10处拉应力分布图图6拉应力与实测抗拉强度的比较31/5处拉应力71/10处拉应力标注值C30设计值C30实测抗拉强度3.53.02.52.01.51.00.50.0-0.5实测抗拉强度/M P a 3.53.02.52.01.51.00.50.0-0.531/5处拉应力/M P a1002003004005006007008009001000时间(h )张智.混凝土桥台水化热仿真分析与裂缝处理1.8%3.2%2.8%1.9%2.3%2.4%4.7%1.5%3.8%2.3%3.4%69.9%+6.89969e+001+6.49138e+001+6.08308e+001+5.67477e+001+5.26646e+001+4.85815e+001+4.44985e+001+4.04154e+001+3.63323e+001+3.22492e+001+2.81662e+001+2.40831e+001+2.00000e+001NODAL THERMAL TEMPERATORE ,[T ]0.5%1.4%3.6%47.9%22.2%5.2%5.1%4.0%3.5%3.1%2.4%1.1%+1.88627e+000+1.39684e+000+9.27410e-001+4.57983e-001-1.14449e-002-4.80873e-001-9.50300e-001-1.41973e+000-1.88916e+000-2.35858e+000-2.82801e+000-3.29744e+000-3.76687e+000SOLID STRESS S-XX ,N/mm 2河南科技Henan Science and Technology 交通与土木工程总第802期第8期2023年4月基于FLAC3D的地铁盾构施工地表沉降分析杨锦涛(华北水利水电大学地球科学与工程学院,河南郑州450046)摘要:【目的】为了分析地铁开挖对地面沉降的影响。

地铁隧道暗挖施工地表沉降模拟分析

地铁隧道暗挖施工地表沉降模拟分析

地铁隧道暗挖施工地表沉降模拟分析李涛;嵇长民;冀文欢;张文强;龚文波;万烨【摘要】浅埋暗挖法施工往往会引起不同程度的地表沉降,如何正确预测沉降值对地铁施工安全具有重要意义.本文以北京地铁6号线某区间工程为例,通过现场实际量测数据和FLAC3D的数值模拟对浅埋暗挖隧道施工引起的地表沉降进行详细分析.结果表明:FLAC3D的数值模拟结果与地表沉降实测值相近,地表沉降会经历微小变形、急剧变形、缓慢变形至稳定3个阶段,其中,沉降主要发生在开挖面通过阶段,合理的数值模拟计算能够大致预测施工引起的沉降,并以数值模拟结果为类似工程提供指导和建议.%Tunnel constructed by shallow tunneling method would cause settlement more or less,so how to predict the amount of settlement means a lot to the construction.Based on the situ measurement and numerical simulation via FLAC3D,this article takes 6th line of Beijing subway for example,using FLAC3D to calculate the ground settlement caused by the shallow tunneling method.The result shows that the simulation is similar to the value we measured,and the settlement can be divided into three stages,while most settlement occurs when the excavation face overpasses.Reasonable simulation can approximately predict the settlement and provide advice for similar excavation.【期刊名称】《桂林理工大学学报》【年(卷),期】2016(036)004【总页数】5页(P738-742)【关键词】浅埋暗挖;地铁隧道;数值模拟;地表沉降【作者】李涛;嵇长民;冀文欢;张文强;龚文波;万烨【作者单位】中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】U459.1;P224.1;TB115.7预测地铁隧道施工沉降影响的方法有经验公式法、随机介质理论法、弹塑黏性理论解析法、数值方法 (有限元法、边界元法、有限差分法、数值半解析法)等[1]。

毕业设计 盾构区间隧道结构设计

毕业设计 盾构区间隧道结构设计

本科生毕业设计(论文)中文题目:北京地铁六号线盾构区间隧道结构设计英文题目: The Tunnel Structure Design of Shield Interval of BeijingMetro Line 6姓名:学号:学院:专业:班级:指导教师:职称:完成日期: 2010 年 1 月 10 日1 工程概况北京地铁十号线二期工程17标盾构井~终点段工程分别采用矿山及明挖施工,采用明挖施工(含人防防护单元),长29.6m;部分采用矿山法施工,长约110m,终点25m暗挖段初支已施做,后采用盾构法施工。

由于本区间与10号线一期起点相接,导致区间工法比较复杂。

根据业主提供的资料,一期起点~巴沟站区间发生过变更,变更后的区间长度比原设计缩短了50m,在原设计中此50m范围内区间线路为直线段,双连拱结构,采用暗挖中洞法施工。

二期火器营站~终点区间应与变更后的一期区间起点相接,经调查,根据一期起点~万柳站(巴沟站)区间的施工资料得知:此段区间变更缩短的50m中导洞、中隔墙施工完毕,两侧洞亦施工32.2m。

若将10号线二期区间与一期起点相接,二期线路必须设计成半径R=300m的曲线,经限界专业核实,一期施工的部分结构已不满足二期曲线隧道限界要求,须将已施工的直线段结构断面扩大,而采用矿山法扩大既有结构断面,无论工程造价和施工风险都比较大,考虑到此段区间场地现状为大片空地,具备明挖条件,故将不满足限界的区段采用明挖施工,在基坑内凿除侵限结构后重新施做。

表1.1 工程概况明细表1.1 风险源分级1.1.1 自身风险工程1.1.2 环境风险工程1.2 工程地质与水文地质条件1.2.1 地质概况根据《北京地铁十号线二期工程火器营站~终点区间岩土工程详细勘察报告》,本场地除表层人工填土外,勘察深度范围内岩土以第四纪沉积物为主,根据钻探资料及室内土工试验结果,按地层沉积年代、成因类型,将本工程场地勘探范围内的上层划分为人工堆积层、新近沉积地层、第四纪全新世冲洪积层、第四纪晚更新世冲洪积层4个大层,按地层岩性及其物理力学性质进步划分为7个岩上分层,各上层的岩土工程特征描述见表1.2。

北京地铁六号线盾构施工风险分析

北京地铁六号线盾构施工风险分析

北京地铁六号线盾构施工风险分析
黄俐;梁鹏
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2016(016)006
【摘要】结合北京地铁六号线青褡盾构区间的实际情况,研究盾构施工过程中的7个典型突出风险事件.基于现场巡视调查和地表沉降、盾构土压力的监测数据,从风险类别、施工过程中存在的问题和风险发生的原因等对区间地铁盾构施工安全风险进行分析;并提出相应的地铁盾构施工风险控制措施.
【总页数】6页(P238-243)
【作者】黄俐;梁鹏
【作者单位】华南农业大学水利与土木工程学院,广州510642;中交四航局第一工程有限公司,广州510310
【正文语种】中文
【中图分类】U455.43
【相关文献】
1.广州地铁六号线盾构区间风险分析及风险控制 [J], 王唯
2.北京地铁14号线土压平衡盾构隧道穿湖风险分析 [J], 史磊磊;郭彩霞;苏忍;姜雪强;卢常亘
3.破解富水大粒径漂石地层盾构施工世界难题——北京地铁9号线6标区间盾构隧道施工侧记 [J], 虞山
4.盾构机掘进通过花岗岩球状风化体施工技术——以广州地铁六号线二期萝香区间
工程施工为例 [J], 张平祥
5.北京地铁17号线工香区间盾构下穿机场线施工技术 [J], 胡高鹏;谢维;赵林因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

北京地铁六号线青年路车站~十里堡车站区间隧道穿越铁路FLAC3D数值分析报告中国矿业大学(北京)土木工程系二Ο一零年一月1. 概述引言地铁区间隧道盾构法施工是目前广泛采用的隧道施工技术。

在我国,地铁施工造成地面沉陷、周边建(构)筑物损害、隧道涌水、城市生命线工程损害等事故时有发生,往往造成严重的经济损失与社会影响;其中隧道施工引起地层沉降的三维预测与控制问题尤显重要。

在隧道工程施工以前,国内外普遍采用数值模拟分析计算的方法预测施工引起的地表变形及对周边建构筑物的影响。

即将建设的北京地铁六号线工程——青年路车站~十里堡站区间隧道工程,盾构隧道从铁路下穿过,考虑到建筑物稳定性的需要,需对此施工过程进行数值分析。

本报告采用国际上最先进的岩土工程数值分析软件系统,对隧道施工进行了三维数值分析,来说明隧道施工的先后顺序。

工程概述十里堡站~青年路站区间沿现状朝阳北路道路南侧地下敷设,线路呈东西走向,西段区间起于朝阳北路与十里铺路相交路口的十里堡站,出站后沿朝阳北路路中向东敷设,线路经过一人行天桥、京包铁路及箱涵,止于朝阳北路与青年路相交路口的青年路站。

区间全长1041.54m,采用盾构法施工。

在区间中部穿越京包铁路及京包铁路下的箱涵。

铁路箱涵外包尺寸43.15m×7.8m,采用混凝土预制顶进施工,箱涵的南北两侧局部设置护坡桩,桩长约14m。

铁路为5股道,分别是电厂专用线,东北环线,星双联络线,砖瓦厂专用线和建材厂专用线。

2 三维数值分析建模与软件系统概述地铁隧道施工是典型的三维空间问题,盾构隧道施工引起的地表沉降具有显著的时空效应。

隧道施工动态过程引起地层移动变形包括:先期沉降、前方沉降或隆起、通过时的沉降、建筑空隙引起的沉降与滞后沉降等。

隧道施工对地表影响的研究方法有:经验公式、随机介质理论法、弹塑性与粘弹塑性理论解析法、数值计算方法等。

施工之前,基于现场工程条件的三维数值模型是计算地表沉降最有效的手段。

基于三维数值分析的方法,能模拟实际土层的变异情况、盾构管片结构—围岩共同承载特性、盾构施工的工艺参数、壁后注浆参数等,使预测趋于合理。

2.1数值分析的建模依据(1)北京地铁6号线一期工程初步设计文件();(2)北京地铁6号线一期工程初步设计审查意见;(3)北京地铁6号线环境安全风险源分级汇总表(2009年4月)(4)《北京地铁6号线一期工程施工设计技术要求(送审稿)》;(5)《北京地铁6号线一期十里堡站~青年路岩土工程勘察报告》及后续的补勘报告;(6)北京地铁6号线一期工程线路资料(电子文件)(7)地铁6号线一期工程地形、管线图(电子文件)(8)降水咨询审查意见(9)《北京轨道交通6号线一期工程建(构)筑物调查资料》(10)甲方及总体组提供的其他相关文件(11)国家、行业和北京地区相关的设计标准、规范、规程。

计算分析参照的标准规范(1)《地铁设计规范》(GB50157-2003)(2)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)(3)《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002)数值计算的建模原则与计算模型概述建模原则:(1)采用三维数值模型,而非二维平面模型,旨在考虑隧道开挖的施工过程影响,便于分析由于施工过程引起地表移动的时空效应问题。

(2)考虑盾构法动态施工过程,对该区间盾构隧道施工导致的地面建筑物沉降进行了FLAC3D数值计算分析(3)土层厚度、土层力学参数、地下水位等水文地质条件等按照勘察报告提交的参数进行选取,在不同的纵断面位置,按照建模位置对应的参数选取,土层厚度变化的按照该土层在该位置附近的平均值选取;土层强度参数按照勘察报告提供的建模位置相应钻孔的土层强度参数选取;当该位置无直接的土层勘察数据可选取时,则按照该土层的平均强度参数选取。

(4)盾构类型与施工参数,按照北京地铁目前普遍采用的土压平衡盾构,即:数值计算建模考虑土压平衡盾构机在正常掘进工作状态下对上述不同模型的地表及周边建构物的影响。

盾构掘进速度按照每天推进6~7环管片(如6环:7.2m/天)的推进速度进行施工过程模拟。

(55)考虑盾构施工过程的同步注浆和壁后注浆对围岩的加固作用,管片及注浆体和围岩共同承载。

数值分析用的FLAC3D软件系统介绍本次计算分析采用的软件系统是由美国引进的FLAC-3D系统,它是目前世界上最优秀的岩土工程数值分析软件之一。

FLAC-3D是直接针对岩土工程的软件系统,其齐全的岩土材料与支护结构模型和强大计算功能是其他通用有限元软件系统难以比拟的。

因此,国际隧道工程及其他岩土工程广泛采用FLAC-3D进行分析计算。

FLAC(拉格朗日元法)是基于有限差分的数值计算软件,FLAC3D考虑了岩土材料复杂性、可变性,以及岩土的非均质、不连续、大变形、大应变、非线性和峰值后强度特征。

FLAC3D适于隧道工程问题的原因在于它提供了适于岩土特性的本构模型,如横观各向同性、摩尔—库伦、剑桥、零模型模拟开挖、应变软化、砌体节理模型以及粘性模型和渗流模型等。

对不同介质之间的不连续面可采用交界面模拟等。

FLAC3D比其它软件优越之处还在于它具有很好的支护结构模型,与其他同类软件相比,它能较好地模拟隧道衬砌(管片)、锚杆、支柱和其他支护单元。

因此非常适合于隧道开挖等岩土工程问题。

FLAC法预计地表沉降时,将沉降视为力学过程,不仅能够预计地表移动,而且可以给出地层的受力状况,并能考虑各种施工因素的影响。

FLAC3D可模拟多种不同力学特性的材料,可模拟复杂土层条件,可模拟盾构推进、管片支护、土体变形破坏的渐进过程等;这些都为FLAC-3D在国际上赢得了广泛的声誉。

3 三维数值模拟的建模应该指出的是,期望采用数值分析模型绝对准确地模拟复杂的盾构隧道施工过程及诱发的地表建筑物沉降是困难的,这与复杂多变的岩土参数、盾构施工参数、注浆参数在一定程度的变异性密切相关。

在数值分析过程中,均按照工程的实际工况进行模拟,以下为数值分析建模过程。

计算域的确定计算范围:模型上边界上至地面,下边界至少在隧道底部3D以下,横向取至距隧道中线两侧各,模型沿隧道轴线长度为20D。

模型尺寸足以考虑盾构隧道施工扰动的影响范围。

建筑物荷载条件模拟过程主要考虑建构筑物荷载作用,其荷载为隧道邻近建筑物结构自重。

建筑物结构荷载简化为均布竖向矩形荷载(对筏板基础而言),通过建筑物基础在埋深处传递到地基土。

条形基础则按照荷载通过基础梁传递到地基的方式施加。

边界条件确定模型侧面和底面为位移边界,模型两侧的位移边界条件是约束水平移动,模型底部位移边界为固定边界,约束其水平移动和垂直移动。

模型上边界为地表,为自由边界。

关于模型的荷载条件,计算模型同时考虑土体重力和水压力作用的水土耦合作用,在计算模型的两侧外边界水平方向的侧向土压力,采用静止土压力作为荷载边界。

材料模型以及变形模式土体模型采用弹塑性理论计算,岩土体材料模型采用摩尔-库仑准则,变形模式采用大应变变形模式进行计算。

盾构隧道的管片:钢筋混凝土管片,采用弹性本构模型模拟,管片厚度400mm,单元模型采用壳体实体单元。

建筑物的基础采用弹性本构模型模拟,隧道旁建筑物的筏板基础采用FLAC3D弹性板壳结构(此处为平板结构单元)单元进行模拟。

计算模型概述计算模型:本次数值分析模型尺寸为:长为170m,宽为190m,高为50m,数值模拟的三维网格模型如图3-1。

计算模型大小足以考虑空间效应、开挖、结构加固、地层加固、边界效应等影响。

计算模型共计177050个单元,185610个网格点。

计算中的所有边界均为位移边界条件,其中模型上表面为自由边界,下表面方向为z方向位移固定,左右边界为X、y方向位移铰支。

计算模型分两个模型开挖。

第一个模型,第一步开挖左侧隧道,第二步开挖右侧隧道;第二个模型,第一步开挖右侧隧道,第二步开挖左侧隧道。

图3-1 盾构隧道模型4 数值模拟与结果分析先开挖左侧隧道,再开挖右侧隧道第一步,先开挖左侧隧道图4-1 第一步开挖后模型竖向位移云图图4-2 第一步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵竖向位移云图图4-3 第一步开挖后模型截面竖向位移云图图4-4 第一步开挖后模型横向位移云图图4-5 第一步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵横向位移云图图4-6 第一步开挖后模型截面横向位移云图图4-7 第一步开挖后模型纵向位移云图图4-8 第一步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵纵向位移云图图4-9 第一步开挖后模型截面纵向位移云图图4-10 第一步开挖后模型横向应力云图图4-11 第一步开挖后模型纵向应力云图图4-12 第一步开挖后模型竖向应力云图第二步,开挖右侧隧道图4-13 第二步开挖后模型竖向位移云图图4-14 第二步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵竖向位移云图图4-15 第二步开挖后模型截面竖向位移云图图4-16 第二步开挖后模型横向位移云图图4-17 第二步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵横向位移云图图4-18 第二步开挖后模型截面横向位移云图图4-19 第二步开挖后模型纵向位移云图图4-20 第二步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵纵向位移云图图4-21 第二步开挖后模型截面纵向位移云图图4-22 第二步开挖后模型横向应力云图图4-23 第二步开挖后模型纵向应力云图图4-24 第二步开挖后模型竖向应力云图第一步,先开挖右侧隧道图4-25 第一步开挖后模型竖向位移云图图4-26 第一步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵竖向位移云图图4-27 第一步开挖后模型截面竖向位移云图图4-28 第一步开挖后模型横向位移云图图4-29 第一步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵横向位移云图图4-30 第一步开挖后模型截面横向位移云图图4-31 第一步开挖后模型纵向位移云图图4-32 第一步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵纵向位移云图图4-33 第一步开挖后模型截面纵向位移云图图4-34 第一步开挖后模型横向应力云图图4-35 第一步开挖后模型纵向应力云图图4-36 第一步开挖后模型竖向应力云图第二步,开挖左侧隧道图4-37 第二步开挖后模型竖向位移云图图4-38 第二步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵竖向位移云图图4-39 第二步开挖后模型截面竖向位移云图图4-40 第二步开挖后模型横向位移云图图4-41 第二步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵横向位移云图图4-42 第二步开挖后模型截面横向位移云图图4-43 第二步开挖后模型纵向位移云图图4-44 第二步开挖后隧道衬砌、筏基、箱涵纵向位移云图图4-45 第二步开挖后模型截面纵向位移云图图4-46 第二步开挖后模型横向应力云图图4-47 第二步开挖后模型纵向应力云图图4-48 第二步开挖后模型竖向应力云图5. 数值计算分析结论表5-1隧道开挖顺序对铁路的影响分析位移/mm施工阶段隧道水平隧道竖向地表水平地表沉降先开挖左侧隧道再开挖右侧隧道先开挖左侧隧道再开挖右侧隧道1.第一个方案,第一步开挖左侧隧道时,隧道水平位移,隧道竖向位移,地表沉降为,地表水平位移为。

相关文档
最新文档