深部软岩隧道施工性态时空效应分析
时空效应规律在软土深基坑工程中的运用
时空效应规律在软土深基坑工程中利用一、引言:因为土体各向异性、土工试验技术不足和施工原因复杂性，在基坑施工中各工况下不停改变流变参数难以测准，而支护墙体内力和位移也就难以估计。
现在中国外对此问题尚缺乏处理理论和方法。
所以在软土地域建筑物和市政公用设施密集地域，要按控制土体位移保护环境要求，进行深基坑设计和施工，就带有风险性。
为求得工程安全和环境安全，在中国外部分靠近关键建筑设施软土深基坑中，于基坑内部进行大量地基加固以改善土壤性质(如新加坡、台北等工程实例)。
从中国软土地域，尤其是上海地域近十年来在深基坑施工实践和试验研究结果中，能够认识到:在深基坑开挖及支撑过程中，每个分步开挖空间几何尺寸和支护墙体开挖部分无支撑暴露时间，和周围墙体和土体位移有一定相关性。
这里反应出基坑开挖中时空效应规律性。
实践证实:利用时空效应规律，能可靠而合理地利用土体本身在基坑开挖过程中控制土体位移潜力而达成保护环境目标，这是一条安全而经济技术路径，这已为上海近两年来完工五个深基坑工程实践所验证。
二、考虑时空效应基坑工程设计及施工技术关键点:1、首先合理选定基坑开挖及支撑施工工序和施工参数。
基坑开挖和支撑施工是决定基坑工程成败优劣关键工序。
为在基坑开挖中降低土体扰动范围，保持基坑稳定，并使地层位移和差异位移符合估计值，合理选定基坑开挖及支撑施工工序和施工参数是决定性原因。
开挖和支撑施工工序基础是按分层、分部、对称、平衡标准而制订，最关键施工参数是每层开挖中挡墙被动区土体挖除后，挡墙未支撑前自由暴露时间和暴露宽度和深度。
在大面积不规则形状高层建筑深基坑中，挡墙被动区土体往往在开挖中被保留成为土堤状，此土堤断面尺寸亦按其能抵住挡墙要求而定，亦为关键参数。
2、基坑设计中，估计考虑土体流变性围护墙体位移和对应地层位移，并采取方法使之符合保护环境要求。
从实测资料和理论分析中可知:土体流变性时软土深基坑变形影响是显著，在同一工况下基坑围护墙体随其在开挖后暴露时间延长而增加，现在通常基坑围护墙体变形计算均未计及流变原因，在基坑周围建筑设施对地基位移很敏感时，尤其在流变性较大土层时，就必需正确地采取以下计及土体流变性计算法，并采取对应处理对策。
软土深基坑支护结构内力与变形时空效应的影响因素分析_高文华
表 5 墙水平位移 (mm) 最大竖向弯矩 Mx (kN·m) 最大横向弯矩 My (kN·m) 最大扭矩 Mxy (kN·m)
017 H
50171 161814 20412 67316
110 H
48111 156519 20216 65315
115 H
42107 131517 16810 54714
2 时空效应分析的基本原理和方法
211 基本假定 (1) 鉴于基坑开挖过程中 , 围护墙体主要承受垂
收稿日期 : 2000 Ο10Ο09 湖南省教委科研项目资助 (项目编号 : 99C160)
图 1 支护结构计算分析简图
第 34 卷 第 5 期
高文华等·软土深基坑支护结构内力与变形时空效应的影响因素分析
研究表明 , 围护墙体和周围软土地层的变形随时
间发生变化 , 具有明显的时效性 , 因此 , 软土地层中
的基坑开挖过程宜采用可考虑时间因素的粘性模型 。
在应力边界和排水条件保持不变的情况下 , 地基模型
可用线性粘弹性 KelvinΟVoigt 模型模拟[9] 。
由此可见 , 式 (1) 可模拟在不同的开挖条件下
通过对支撑施加预加轴力控制墙体位移是工程施 工常用的措施 。在上述工程实例中 , 三道支撑的设计 预加轴力分别为 100t 、250t 、300t , 分析研究中分别 将其取为 011 倍 、1 倍 、112 倍的设计预加轴力值后 进行了计算 , 第四工况结束时的计算结果见表 3 。
表 3 支撑预加轴力对墙体位移和内力的影响
最大水平位移 (mm) 最大竖向弯矩 Mx (kN·m) 最大横向弯矩 My (kN·m) 最大扭矩 Mxy (kN·m)
0101 K 011 K 110 K 1010 K
隧道盾构施工性态时空效应分析
分析等 ， 已成为岩土工程界发展最快 、 影响最大的
软 件 系统 之一 。
本 文针 对地 下 工 程 施 工 过 程 的 非 线 性 特 点 ， 运 用 Ｆａ如建立 了反 映 隧 道盾 构 下 穿 近距 离 既 有 ｌ ｃ 地 铁 口的施 工过 程 的三 维 数 值 计 算 模 型 ， 研究 施
程 ， 入探 讨 其 时 间 与 空 间效 应 。 （ ） 解 采 用 深 ３求
“ 显式” 差分 ， 不需存储修改 刚度矩阵 ， 节约内存 ， 减 少运 算 时 间 ， 高 求 解 速 度 。 （ ） 对 岩 土 工 提 ４针 程开发 ， 材料模型丰富 ， 计算模式多样 ， 内置特有 衬砌 、 土工格栅等单元模拟土质 、 岩石或其它材料 的三维力学行为 ， 尤其适用于软弱介质材料 的弹 塑性 太变 以及施工过程模拟 ， 并可加
入 诸如 断 裂 、 理 构 造 等 地 质 因 素 。 目前 Ｆａ如 节 ｌｃ 已在 ６ ０多个 国家 被广 泛应 用 于工 程地 质 、 岩土 力 学 以及构 造 地质 学和 成矿 学等 研究 领域 。我 国直
至２ ０世纪 ９ ０年代初才引进 Ｆａ如， ｌ ｃ 主要应用 于
工程 地质 和岩 土力 学 分析 ， 如矿 体 滑坡 、 煤矿 开采 沉 陷预测 ， 水利 枢纽 岩 体稳定 性 、 矿巷 道稳定 性 采
摘
要 ：运用基于拉格 朗 日原理 的有 限差分软 件 Ｆａ 作 为基本 工具 ， ｌｅ 对某 隧道 盾构下穿近距 离既有地铁 出
入 口施工过程进行 三维数值 仿真分析 ， 计算结果 表明施工过程对地层沉 降有不可忽视的重要影响 ， 必须加 以
考虑 ， 出结构 所在地层在盾构推进过程 中的变形规 律 ， 而为 类似 工程 的设计与施工采取相 应的措施提供 得 从
高应力软岩隧道施工的时空效应分析
中图分 类号 ：Ｕ ５ Ｔ ４７
文献 标识码 ： Ｂ
Ａｎａｙ ｉ ｎ ｔ ｅ Ｅｘ ａ ａ ｉｎ ｎ ｕ ｌ ｓｓｏ ｈ ｃ ｖ ｔｏ ａ ｄ Ｓ ｐｐｏ ｔｏ ｉｈ Ｓ ｒ ｓ ｏ ｔＳ ｒ ｕ ｉ ｇ ｒ ｆＨ ｇ ｔ ｅ ｓ Ｓ ｆ ｕｒ ｏ ｎｄ ｎ Ｒｏ ｋ Ｔｕ ｎｅ ｎｓｄ ｒｎ ｍ ｅ ｓ ａ ｅ Ｅｆｅ ｔ ｃ ｎ ｌＣｏ ｉ ｅ ｉ ｇ Ｔｉ －ｐ ｃ ｆ ｃ
ｅ ｅ ｔ Ｄｕ ｉ ｈ ｒ ｃ ｓ ｆｃ ｎ ｔｕ ｔ ｇ ｔ ｅ ｔｎ ｌｉ ｉ ｈ ｓｒ ｓ ｏ ｔｒ ｃ ｔ ｅ ｆｒｔｓ ｐ— ｆ ｃ ”． ｒｎｇ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｏ ｓｒ ｃｉ ｈ ｕ ｎｅ ｎ ｈ ｇ ｔｅ ｓ ｓ ｆ ｏ ｋ，ｈ ｓ ｕ ｎ ｉ
ｔ ｎ ｏ ｕ ｏ ｎ ｉ ｇ ｒ ｃ ｓｆｒｔ ｅ ｒ ｅ ｌ ｇｃ ｌ ｒ ｐ ｒ ｅ ｆｓ ｆ ｒ ｃ ． ｉ ｆｓ ｒ ｕ ｄ ｎ ｏ ｋ ｏ ｈ ｏｏ ｉ ａ ｏ ｅ ｔ ｓｏ ｏ ｔ ｏ ｋ ｏ ｈ ｐ ｉ ｋ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉｈ ｓｒ ｓ ｏｔｒ ｃ ｓａ ｉ ｔ ｆ ｓ ｒｏ ｎ ｉ ｇ ｒ ｃ ３一 Ｄ ｎ ｍｅｉ ａ ｎ ｌ ｓ ； ｅ ｒ ｓ ｈｇ ｔ ｓ ｓ ｆ ｏ ｋ； ｔｂ ｌ ｙ ｏ ｕ ｕ ｄ ｎ ｏ ｋ； ｅ ｉ ｕ ｒ ｌ ａ ａｙ ｉ ｃ ｓ
ＧＵＩ Ｒｏ ｇ， Ｕ ｎ ｎ ＬＩ Ｙｏ ｇ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｕ ｌ ｒ ｅｏｒｅ ｎ ｕｌａ ｕ ｌ ｎ ｉ ｅｉｇ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｏ ｔ Ｃ ｉａ Ｓ ｈｏ ｏ ｃｅ ｓｕｃｓａｄＮ ｃｅｒＦ ｅ Ｅ ｇ ｅｒ ， ｎｖ ｓｙ ｆ ｕｈ ｈｎ ， Ｎ ａＲ ｎ ｎ ｅ ｉ Ｓ
文７ ０６ （０ １ ０ ０ ２ ０
高 应 力 软 岩隧 道施 工 的时 空 效 应 分析
滇中红层软岩隧洞开挖时空效应研究
民营科技2018年第9期科技创新滇中红层软岩隧洞开挖时空效应研究郑红刘志鹏易俊新魏樯(中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司,云南昆明650051)摘要:滇中红层软岩在滇中地区分布广泛,研究软岩隧洞的开挖时空效应,可以为软岩隧洞的结构设计、施工及运行提供重要的理论指导和技术支撑。
关键词:滇中红层;软岩;时空效应;预留变形量中图分类号:U455文献标识码:A文章编号:1673-4033（2018）09-0074-03滇中某工程隧洞穿越中生代红层，钙质泥岩、粉砂质泥岩夹粉砂岩、泥质粉砂岩软岩为主，存在软岩大变形问题。
隧洞设计过流能力110m3/s，纵坡比1：5000，采用无压输水方式，隧洞断面形式采用马蹄形断面。
净空尺寸为8.4m（宽）×9.8m （高），洞内水面以上的空间面积占隧洞横断面面积的19.09%，隧洞净高H与净宽B的比值为H/B=1.167。
具体如图1所示：图1隧道断面图本文以该隧洞为例，主要研究软土隧洞开挖时空效应。
1隧洞地质条件隧洞以Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类围岩为主，洞线围岩多为微风化石英砂岩和微风化粉质泥岩，岩体透水性为：微风化石英砂岩具弱———中等透水性，微风化粉砂质泥岩具微透水性。
2隧洞开挖方式该隧洞采用钻爆法施工，根据以往工程经验，Ⅲ类围岩采用全断面开挖基本可以满足隧洞稳定要求，而Ⅳ、Ⅴ类围岩由于节理发育，围岩较为破碎，自稳能力差，通常采用分台阶开挖。
3开挖时空效应研究IV、V类围岩岩体物理力学参数较低，岩体的流变特性明显，需要同时研究引水隧洞施工开挖过程中的变形规律和洞周围岩开挖完成后随时间变化的流变特性。
3.1IV类围岩隧洞（埋深300m）3.1.1计算模型对于IV类围岩隧洞只选择代表性埋深300m情况来说明其开挖过程中的时空效应。
建立的IV类围岩隧洞整体计算模型如图2所示，模型全部采用八节点六面体单元进行离散，共剖分116600个单元和122502个节点，其中X方向从-60m到60m，范围为120m；Y方向从0到100m，范围为100m；Z向从-50m到111.2m，范围为161.2m。
软土地区深基坑开挖的时空效应再研究和工程应用
Ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ Ｃ （ ｏ ） ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ Ｏ ｎ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｃ ｊ ｙ ｆ ｔ ｏ ｒ Ｄ Ｕ ｅ ｅ ｐ Ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ０ ｎ Ｐ ｉ ｔ Ｏ ｔ
体 、围 护结 构和 支 撑结 构 所组 成 的围 护平 衡 系统 ，均 假 定
为理 想 的弹 性体 来 进行 内力与 变 形分 析 。而 笔者 收集 的 近 ２ ０个 工程 实例 的监 测 数据都 表 明 ，由于土体 的流 变性 ，被 动 区土体 在 位移 稳 定 的情 况 下 ，所 提 供 的被 动土 压 力有 松 弛 的现 象 ，与计 算假 定 的 弹性 体 有很 大差 别 ，降 低 了围 护 结 构 的 安全 储 备。 当 围护 结构 发 生坑 内方 向位 移 时 ，土体 随 之移 动 ，因 此作 用在 围 护墙 上 土体 压 力是 变化 值 ，介 于
工 时 间的增 加 ，位移 有着 明显 增长 的趋势 。
１ ． ２ 空间效应机 理
监 测表 明 ，土体 分小 段开 挖 ，坑 底 隆起 量和 影 响范 围 小 ，否则 坑 底 隆起量 和 影 响范 围大 。 可见 土体 的空 间作 用 对 于 围护 结 构及 周 围土体 位 移 控制 至 关 重要 。 同时 ，有 利
１ ． １ 时间效 应机理
工程 实践 中软 土 时 间效 应 的表 现 明显 ，多 个工 程 实例 在 挖 土及 支 撑完 成 后 的停 工期 间 ，围护 结构 和 周 围土体 位
移 会 随时 间 延长 而 不断 增加 。 开挖 施 工周 期和 基 坑 暴露 时
静止土压 力和主动土压力之间。周围土体在每个工况下的 变形都 与施工参数密切相 关。由于上述假定和实际情况的
软土深基坑变形性状的时空效应研究的开题报告
软土深基坑变形性状的时空效应研究的开题报告一、研究背景随着城市建设的不断发展，越来越多的高层建筑、大型工厂和人行道等需要在软土地基上建设。
对于软土地基的处理，基坑挖掘是影响建筑物稳定性的重要因素之一。
在软土地区，基坑挖掘对周围土壤和建筑物产生了明显的变形和沉降。
但是，土壤的空间分布和物理性质并不均匀，受建筑物荷载、降水、季节变化等因素的影响，土壤的力学性质和变形状态在时间和空间上都是变化的。
因此，研究软土深基坑变形性状的时空效应具有重要意义。
本研究将从实际工程案例出发，通过现场监测和数值模拟，探究软土深基坑的变形性状时空变化规律，为基坑挖掘的设计和施工提供科学依据。
二、研究内容1. 实地调查和监测：选取某一软土地区的基坑工程为研究对象，通过实地调查和监测，获取基坑挖掘过程中土壤的变形数据。
监测点应包括挖掘中心、边坡、基坑底部等位置。
2. 数据分析：分析监测数据，探究土壤变形的时空变化规律。
通过分析不同因素（如降水、季节等）对土壤变形的影响，确定软土地区基坑挖掘的最佳施工时期和方法。
3. 数值模拟：基于FLAC软件，开展软土地区基坑挖掘的数值模拟。
在模拟中考虑土壤的物理性质、设定边界条件和力学参数，模拟土壤的变形过程，验证实测数据。
4. 空间插值分析：将实测数据和模拟数据进行空间插值，得出软土地区基坑变形的时空分布图。
三、研究意义1. 研究结果可以为软土地区基坑挖掘的设计和施工提供科学依据，降低基坑开挖带来的安全风险。
2. 可以为深入探究软土地区土壤的变形特性提供新思路，为科学使用和管理土壤提供依据。
3. 对于相关研究领域的学者和从业者，本研究可以为其进一步研究提供思考和探索方向，提高研究水平和科学能力。
四、研究方法1. 现场调查与监测：利用先进的监测技术，对软土地区的基坑挖掘状态进行实时监测，记录其变形数据。
2. 数据分析：在对变形数据进行初步分析的基础上，使用SPSS和Excel等统计软件进行进一步分析。
滨海软土超长深基坑开挖时空效应监测分析
滨海软土超长深基坑开挖时空效应监测分析
王小丁;秦善良
【期刊名称】《工程建设》
【年(卷),期】2024(56)1
【摘要】滨海软土基坑开挖中的空间效应和时间效应对基坑稳定性具有重要影响。
为了控制软土地区基坑变形,本文以穗莞深城际铁路前海站超长深基坑工程为例,通过分析开挖过程中的围护结构水平位移、周边地表沉降、支撑内力等数据,研究超
长基坑在开挖过程中的时空效应。
结果表明:(1)基坑开挖中空间效应明显,基坑中部围护结构水平位移比端部大18.3%;(2)围护结构位移差异会导致坑边土体出现差异沉降现象,距离坑边相同距离时基坑纵向最大沉降差异达到17.5%;(3)施工间期,同
一工况下的支护结构位移及受力均会随着时间的增长而增大;(4)软土地层中前四道混凝土内支撑养护期间,围护结构最大水平位移分别增长了
31.2%,30.9%,23.2%,14.4%;(5)工程中应合理考虑基坑开挖的时空效应。
【总页数】6页(P51-56)
【作者】王小丁;秦善良
【作者单位】深圳铁路投资建设集团有限公司;中国水利水电第七工程局有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TU941
【相关文献】
1.考虑土体蠕变效应的软土深基坑工程开挖数值分析
2.考虑时空效应软土地区深基坑开挖变形分析
3.宁波软土地区相连深基坑开挖施工时空效应实测分析
4.基于时空效应软土深基坑开挖施工监测变形研究
5.软土深基坑开挖桩基力学效应三维有限元分析
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软土深基坑支护结构内力与变形时空 效应的影响因素分析 江苏省地质工程勘察院
软土深基坑支护结构内力与变形时空效应的影响因素分析江苏省地质工程勘察院作者：沈智文来源：《科学大众》2019年第01期摘; ;要：文章根据笔者自身从事软土深基坑支护结构设计多年的实际经验，对软土深基坑支护结构内力与变形时空效应的影响因素展开了深入的分析，并根据实际情况给出有效计算模型建立的方式以及时空效应对于变形的影响规律，希望能够对相关从业人员起到一定的启发作用。
关键词：软土;深基坑支护结构;内力;变形;时空效应;影响因素在进行软土深基坑支护结构的分析时，可以将深基坑结构视作一个长、宽、深的三维空间模型，同时考虑到软土地区土质的流变性，进而对其变形量进行时空效应的分析。
对时空效应的分析，能够为深基坑的开挖施工，支护结构设计提供有效的参考，从而达到提升工程稳定性，减少开挖作业对周围环境造成扰动的根本目的，进而使相关企业能够通过施工获得预期的经济效益与社会效益。
1; ; 变形时空效应的分析方法在进行软土深基坑支护結构的内力分析时，对于变形时空效应的分析，应该基于基坑开挖过程中，围护墙体主要承受的横向荷载进行研究。
其水平挠度应该远远低于墙体的厚度，并且墙体的变形应该在允许弹性范围之内。
一般情况而言，墙体的厚度比墙体的插入深度高，也就是说，可以将围护墙体看成一个长度有限、两端与底部有一定条件的竖向厚板，下部的基础在弹性地基之上，如图1所示。
2; ; 计算模型的建立对于软土深基坑支护结构而言，基坑的维护墙体可以简化为有横向支撑力的竖向板，同时，非开挖测绘有水土压力和地面产生的侧压力，两侧的挡土墙对于地基结构的束缚力可以简化为固定的边界。
顶部边界可以视作自由边界，而底部边界可以视作弹性支撑边界。
通过这种简化方法，可以得到结构体系计算模型的方程式：KU=[KP+KS+KR]R。
在本计算式之中，U是墙体的位移量，R是荷载的向量，同时包括墙体上的水土压力以及地面超载力和其他形式的附加力。
K是整体的刚度矩阵，KP代表了墙体的刚度，KS代表了地基刚度，KR代表了支撑结构的刚度。
考虑时空效应的软土深基坑设计与施工
文章编号:100926825(2008)0120109202考虑时空效应的软土深基坑设计与施工收稿日期:2007208223作者简介:陈永学(19812),男,助理工程师,北京振冲工程股份有限公司,北京 100102郭 雷(19842),男,浙江大学岩土工程研究所硕士研究生,浙江杭州 310027陈永学 郭 雷摘 要:为减少基坑开挖对周围环境的影响、节约投资、节省工期,指出在深基坑工程的设计和施工中应考虑应用时空效应规律,并对考虑时空效应的软土深基坑的设计与计算、施工进行了介绍,以使深基坑的设计与施工更经济、安全、合理。
关键词:时空效应,深基坑,设计,施工中图分类号:TU463文献标识码:A引言软土深基坑的时空效应理论最早是由刘建航院士在20世纪90年代中期提出的。
近年来,得益于我国经济建设的快速发展,大量的软土深基坑不断涌现出来。
刘建航院士指出,在基坑设计计算中需定量地考虑以时间空间效应为主要特征的基坑开挖与支撑的施工因素。
合理地利用土体自身在开挖过程中控制位移的能力,从而达到科学施工控制变形的目的。
因此,充分利用深基坑的时空效应成为解决这一难题的有效途径。
研究表明,软弱的粘性土具有明显的流变性,这直接导致在基坑开挖过程中,围护墙体和周围土层的变形随时间而变化,具有时效性。
每个开挖工况的持续时间及挡墙无支撑暴露时间都会对围护体内力和变形产生很大影响。
此外,基坑的分层、分块开挖,每次开挖土方的大小、深度亦对围护体有影响,显示出空间效应。
在软土深基坑设计与施工中对时空效应影响的把握,会对工程的成败起举足轻重的作用。
文中着眼于此,并致力于阐明如何在软土深基坑的设计与施工中考虑时空效应。
1 考虑时空效应的软土深基坑设计与计算1.1 传统的基坑围护结构计算模型规范法求解基坑围护结构内力和变形时,对板式支护体系采用如图1所示的模型,采用竖向弹性地基梁的基床系数法计算。
内支撑则按平面杆系模型计算。
该模型中,非开挖侧土压力取朗肯主动土压力,开挖面以下取矩形分布。
隧道软弱围岩大变形分析及治理措施
•541-第50卷第5期2019年5月Vol.50 No.5 May. 2019建 筑 技 术Architecture Technology隧道软弱围岩大变形分析及治理措施于景飞，周文朋(内蒙古科技大学土木工程学院，014010,内蒙古包头)摘要：由于近年来铁路建设的重心从东部地区转移到西部，边疆多山地区的隧道建设越来越多，其中 软弱围岩大变形的防治仍是工程界重难点、问题。
依托在建某隧道工程，通过对监控量测数据从时间效应和空间效应两个方面分析某隧道软弱围岩变形特征，总结大变形的影响因素，提出软岩治理措施，供该地区后续 软岩段施工参考借鉴。
关键词：软弱围岩；时间效应；空间效应；变形特征中图分类号：TU 74; U 455文献标志码：A 文章编号：1000-4726(2019)05-0541-04ANALYSIS AND TREATMENT MEASURES FOR LARGE DEFORMATION IN WEAK GROUNDSECTION OF A TUNNELYU Jing-fei, ZHOU Wen-peng(The School of Civil Engineering, Inner Mongolia University of Science & Technology, 014010, Baotou, Inner Mongolia, China)Abstract: In recent years, the focus of railway construction shifted from the East to the West, tunnel construction in frontier mountainous regions more and more, the large deformation in the soft rock of the circles of control engineering is still heavy and difficult problem. Relying on a tunnel project under construction, through the analysis of monitoring data, from the two aspects of time and space effect analysis of a tunnel with weak surrounding rock deformation characteristics, summarizes the influencing factors of large deformation, put forward the control measures of soft rock, for the region subsequent soft rock section of construction for reference.Keywords: weak surrounding rock; time effect;当隧址区属地质围岩情况不理想时，隧道施工过 程所面临的情况将十分复杂［1-21,隧道出现大变形和地质灾害的可能性将大幅增加，由此对现场施工人员安全和施工成本将造成巨大威胁07。
深埋软岩隧道不同施工工法力学效应分析
深埋软岩隧道不同施工工法力学效应分析崔岚;张威;申俊敏;郑俊杰【期刊名称】《土木工程与管理学报》【年(卷),期】2012(029)004【摘要】针对穿越软岩地段深埋隧道施工易坍塌的状况,在支护结构类型和参数一致的情况下,采用有限差分程序FLAC3D分别对四种工法(全断面法、台阶法、预留核心土法以及单侧壁导坑法)下隧道的掘进过程进行了三维数值模拟.分析了洞周围岩和支护结构在各种工法下的力学响应规律,并重点探讨了洞周围岩特征点位移、掌子面稳定性以及支护结构受力等效应.根据计算结果对上述四种工法进行了优选,并得出以下结论:从围岩变形及受力方面分析,单侧壁导坑法最优；预留核心土法更适合于深埋软岩隧道的施工；高应力大变形条件下,仰拱处变形应作为围岩稳定判据的关键因素之一；深埋隧道开挖过程中,竖向应力对支护结构影响较强,水平应力对支护结构影响较弱.【总页数】5页(P36-40)【作者】崔岚;张威;申俊敏;郑俊杰【作者单位】华中科技大学土木工程与力学学院,湖北武汉430074;华中科技大学土木工程与力学学院,湖北武汉430074;山西省交通科学研究院黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室,山西太原030006;华中科技大学土木工程与力学学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】U455.4【相关文献】1.深埋软岩隧道不同施工工法力学效应分析 [J], 崔岚;张威;申俊敏;郑俊杰;2.用于软岩隧道快速施工的TWS施工法的开发 [J], 田名濑宽;卿光全3.不同施工方法对浅埋软岩隧道围岩变形\r及力学特性的影响分析 [J], 轩元;李嘉琦;王亚琼;王志丰4.深埋软岩隧道台阶法施工过程力学效应研究及优化 [J], 张凯5.深埋软岩隧道大变形非线性力学特征 [J], 赵伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
时空效应规律在软土深基坑工程中的运用
时空效应规律在软土深基坑工程中的运用时空效应规律是指当地质介质的拉伸应变变化速率较大时，引起材料本构关系的非线性和耗散效应，并且导致地震动传播速度改变的现象。
在软土深基坑工程中，时空效应规律的运用可以对地震动作用下的土体动力响应进行分析和预测，为基坑工程的设计和施工提供科学依据。
首先，在软土深基坑工程中，时空效应规律可用于地震动的输入，即考虑地震动在不同时间段对土体动力响应的影响。
由于地震动的频率特性和持续时间在时间上都是变化的，因此土体的阻尼特性、动力刚度和波速也会随之发生变化。
在设计地震动参数时，可以根据时空效应的规律来确定不同时间段的地震动参数，以更好地反映土体的动力特性。
其次，时空效应规律还可以用于基坑工程中土体的动力特性分析。
由于软土具有较大的应变变化速率，其本构关系是非线性的，土体的动力参数如剪切模量、阻尼比和波速等也会发生变化。
通过考虑时空效应规律，可以更准确地分析土体在地震动作用下的应力应变关系，为基坑工程的稳定性和安全性评估提供可靠依据。
另外，时空效应规律的运用也可以在基坑工程中预测地震动引起的土体动力响应。
通过分析时空效应对地震动传播速度的影响，可以预测地震动在基坑内的反射、折射和透射的规律，从而预测土体动力响应的分布和幅值。
这对于基坑工程的抗震设计和土体的稳定性评估都具有重要意义。
最后，时空效应规律的应用还可以指导基坑工程的动力响应控制和减振设计。
考虑到软土的时空效应特性，可以采取合理的减振措施，例如设置适当的缓冲带和隔震层，以减小地震动对基坑结构的影响。
同时，还可以根据时空效应规律合理选择动力响应控制指标，如合适的位移控制限值和剪切应变控制限值等，以确保基坑工程的安全性和可靠性。
综上所述，时空效应规律在软土深基坑工程中具有重要的应用价值。
它可以为地震动参数选择、土体动力特性分析、土体动力响应预测以及动力响应控制和减振设计等提供科学依据，为软土深基坑工程的设计和施工提供可靠保障。
复杂软土深基坑围护结构水平位移的时空效应分析
复杂软土深基坑围护结构水平位移的时空效应分析[摘要]通过对某市地铁二号线海珠广场站基坑围护结构墙体实测水平位移的分析,阐述了它的一些变化规律,论述了基坑的时空效应是导致这种现象的主要原因。
[关键词]深基坑;水平位移;时空效应1引言在软土地区进行基坑开挖,变形问题受到了人们越来越多的重视。
软土通常具有强度低、压缩性高、含水量大的特性,软土地基中基坑围护设计不当,易造成过大的围护体侧向位移、周围地表沉陷及坑底隆起,进而影响基坑的稳定及其邻近设施的安全和正常使用。
通过大量软土基坑实践人们已经认识到:在基坑施工过程中,每个开挖步骤的开挖空间几何尺寸、围护墙无支撑暴露面积和时间等施工参数对基坑变形具有明显的相关性。
深基坑本身是一个具有长、宽和深尺寸的三维空间结构,加之软土地区地基土的流变性,使得围护结构的内力与变形具有明显的时空效应,因而其围护系统的设计是一个复杂的三维空间受力问题。
国内外已有不少学者对基坑开挖的变形性状进行了研究[1,2],由于基坑开挖是一个复杂的系统工程,影响变形的因素有许多:土体的性质、基坑开挖的深度和宽度、围护结构及支撑的刚度、支撑预加轴力、入土深度、施工工况等。
2工程概况某市地铁二号线的海珠广场站基坑由三部分组成:车站主体部分为147m×21.1m和27.5m(盾构井)的矩形基坑,开挖深度分别为24.5m和26m(盾构井)。
东南端水处理用房部分为26.5m×15.8m的矩形基坑,开挖深度为12.8m。
车站西北端风道及小站厅部分为23m×17.5m的矩形基坑,开挖深度为16m,三部分连成一片,采用明挖法整体施工(见图1)。
海珠广场站基坑采用地下连续墙加钢支撑的围护结构,连续墙是5m 一个槽段,墙厚800mm,设五道Φ609的钢管钢撑。
土层主要的分布情况如表1所示,基坑南端距珠江边平均约40m左右,地下水丰富,与珠江水位密切相关。
工程地质情况如下:(1)基岩以上以冲积层为主,在淤泥层以下出现一个厚度较大的砂层,由上而下分别为粉细砂层和中粗砂层(见表1)。
宁波软土地区相连深基坑开挖施工时空效应实测分析
的时空效应开展研究。基于基坑施工过程中地表沉降、地连墙水平位移、支撑轴力的监测数据，分析施工工序、开挖深度等
因素对不同位置处基坑结构与土体的变形影响，并通过有限元软件对 2 基坑同时开挖的情况进行计算讨论。研究结果表明：
采用 2 个基坑单独开挖的顺序，在一个基坑开挖时，已完成的地连墙或已封顶的车站结构将对这一侧的地表沉降和地连墙水
吴波 1, 2，彭逸勇 1, 2，蒙国往 1, 2，濮松权 3
(1. 广西大学 土木建筑工程学院，广西 南宁 530004； 2. 教育部工程防灾与结构安全重点实验室，广西 南宁 530004；
3. 中铁十局集团有限公司，山东 济南 250101)
摘 要：软土深基坑施工期变形具有明显的时空效应，以宁波软土地区相连深基坑为工程背景，对软土地区相连深基坑开挖
平位移有较好的约束作用；地表沉降与地连墙水平位移在基坑长边上的值大于端头部分，且这 2 个变形值具有明显的深度效
应，即随着开挖深度的增加，变形值增加更快；支撑轴力的变化主要受开挖土体的位置影响，越近的土体开挖，支撑轴力增
加越大；若采用 2 基坑同时开挖的方式，控制中间部分地连墙的变形将是重点，施工安全也面临较大挑战。
3. China Railway No.10 Engineering Group Co., Ltd, Jinan 250101, China)
Abstract: The deformation during the construction period of the soft-soil deep foundation pit has obvious space-time effect. In the engineering background of the adjacent deep foundation in Ningbo soft soil area, the study about the time-space effect of deep foundation pit excavation in soft soil area was conducted. Based on the monitoring data of the surface settlement, horizontal displacement of diaphragm wall and the supporting axial force during the construction period of the foundation pit, an analysis was conducted on the influences of some factors such as construction process and excavation depth on the foundation pit structure and soil at different locations. The results show that the finished diaphragm wall or the capped station structure will constrain the ground
软土隧道的流变效应分析
软土隧道的流变效应分析作者：孙学斌赵军付艳斌来源：《建筑建材装饰》2015年第05期摘要：沿海地区软土具有显著的流变性。
为研究土体的流变性对隧道结构的稳定性和地面沉降的影响，分别采用软土蠕变模型和剑桥模型对隧道开挖全过程进行数值仿真计算。
计算结果表明：不考虑软土流变效应时，隧道结构弯矩更大；考虑软土流变效应时，隧道沉降更大，且隧道沉降时间效应比较显著，沉降大约30d后，变形逐渐趋于稳定。
关键词：隧道；流变；蠕变模型；沉降前言在我国临海地区存在着大量的地层含有软塑或流塑的淤泥质黏土、粉质黏土、黏质粉土，这类土都具有显著的蠕变特性，它具有高压缩性、低强度、透水性差以及蠕变变形等特点。
软黏土在固结过程中，存在有典型的时空效性特征，即固结蠕变耦合效应，固结蠕变耦合效应严重制约软黏土固结沉降的时间、速度及相关工程的风险性和成本，但考虑软黏土作为一种复杂的粘弹塑性体，通过大量软土隧道工程实践人们已经认识到：在隧道施工过程中，开挖空间几何尺寸、衬砌和开挖时间等施工参数对隧道变形具有明显的相关性。
然而固结蠕变耦合效应的室内试验及系统理论模型研究却相对较少，故对其进行深入的研究与阐述对隧道整体稳定和地面沉降位移控制具有重要的现实意义。
本文分别采用软土蠕变模型和剑桥模型，分别考虑软土有无蠕变情况下的隧道开挖效应，采用数值分析的方法，对隧道开挖全过程进行了充分模拟，进而探讨土体流变效应对隧道开挖的影响。
1软土蠕变模型软土的本构模型采用能较好地反映蠕变特性的软土蠕变模型。
该模型根据数学模型预测和三轴试验数据而得。
假设土体为均质各向同性材料，屈服面采用修正Cam-Clay模型，图1显示了在p- q平面的椭圆上为常数。
其屈服轨迹方程为：（1）式中，为土体真实应力状态；为平均有效应力；为偏应力； M为临界状态斜率，，为临界状态摩擦角，。
图1屈服面P.A.Vermeer等提出的蠕变分析方法，即采用修正剑桥模型及粘塑性理论将一维蠕变模型扩展到广义应力、应变状态中（这里采用的蠕变模型实质上是屈服面蠕变模型）。
隧洞开挖过程中锚固支护施加时与掌子面距离的确定
隧洞开挖过程中锚固支护施加时与掌子面距离的确定白琦;肖明【摘要】Based on 3D elasto-plastic damage finite element analysis software,a three-dimensional finite element model of a diversion tunnel is established to determining the distance from tunnel face to anchor supporting working face during tunnel excavation.Firstly,the excavation load releasing rate at the time of anchor supporting isdetermined.Secondly,the deformation values of surrounding rock are studied respectively with the increase of excavation load releasing rate and the advancing process of tunnel face.Thirdly,based on the relationship between excavation load releasing rate and displacement releasing rate and the relationship between displacement releasing rate and the distance between tunnel face and monitoring section,the correlativity between excavation load releasing rate and the distance between tunnel face and monitoring section is built,thus the anchor supporting time by using the distance from tunnel face to anchor supporting working face as a parameter can be determined.%基于三维弹塑性损伤有限元分析软件,建立了某引水隧洞工程的三维有限元模型,首先确定了施加锚固支护时的开挖荷载释放率;然后分别研究了随开挖荷载释放率增大和掌子面推进时围岩的变形规律,并基于开挖荷载释放率与位移释放率之间的关系及位移释放率与监测断面至掌子面距离之间的关系,建立了开挖荷载释放率与监测断面至掌子面距离的关系,确定了以施加支护时与掌子面的距离为参数的锚固支护时机.【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2017(043)006【总页数】5页(P65-69)【关键词】隧洞;开挖荷载释放率;位移释放率;锚固支护时机【作者】白琦;肖明【作者单位】武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TU45隧洞开挖过程中受围岩材料、地应力及施工扰动等因素的影响,合理地选择锚固支护时机是个十分重要的问题,支护过早,则不能充分发挥围岩的承载能力,使得锚杆受力过大,支护太晚,则围岩变形太大,可能引起围岩失稳。
公路隧道新奥法施工围岩位移时空效应分析
基金项目：重庆市科委自然科学基金计划资助项目（CSTC ，2009BB6223）。
作者简介：翁其能(1976-)，男，四川安岳人，博士，副教授，主要从事隧道及地下工程建养、全寿命理论研究及教学工作。
新奥法的设计工作是在其理论基础的指导下，参考已建工程的设计参数进行初选设计后，再通过施工过程对围岩的量测分析来完善设计。
因此，量测工作是监视设计、施工是否正确的眼睛，是监视围岩是否安全稳定的手段，它伴随着施工的全过程，是新奥法的灵魂。
围岩不仅是荷载的来源，而且有一定的自承载能力，它的力学基础是支护变形和支护反力曲线。
为此需要掌握围岩和支护的应力状态，进行动态管理，根据量测信息，科学施工；量测数据经过分析处理，预测和确认隧道围岩最终稳定时间，指导施工顺序和施作二次衬砌的时间；根据隧道开挖后所获得的量测信息，进行综合分析，检验和修正施工预设计；已有工程的量测结果，可以间接地应用到其他类似工程中，作为设计和施工的参考资料。
开展隧道监测工作，不但可以为遂道的动态设计和信息施工提供依据，确保施工的安全，还可以为遂道设计理论的发展积累经验，因而具有重要的意义。
1工程概况分界梁隧道是位于重庆境内奉节至云阳段的一条特长隧道，该隧道是国家重点公路杭州至兰州高速公路的关键工程之一，按分离式双洞单向行驶设计。
沿线地质构造较为复杂，为新华夏系第三隆起带与第三沉降带之接部位。
隧道区位于朱衣背斜南翼，地层倒转，局部小揉皱发育，基岩直接裸露。
拟建线路区位于朱衣背斜南翼，地下水主要为岩溶裂隙孔隙水和基岩裂隙水。
隧道限宽10.25m （0.75＋0.5＋3.75×2＋0.75＋0.75），净高7.0m ，建筑限界高度5.0m 。
施工中根据地层情况，采用上下台阶法和全断面法两种开挖法。
2围岩变形时空效应隧道工程是一种特殊的工程结构体系。
从岩体力学的角度看，它是处于与围岩相互作用的体系之中的结构物；从地质力学的角度看，它是处于千变万化的地质之中的工程单元体。
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第26卷第2期岩石力学与工程学报V ol.26 No.2 2007年2月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Feb.，2007深部软岩隧道施工性态时空效应分析赵旭峰1，王春苗2，孔祥利1(1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092；2. 东南大学土木工程学院，江苏南京 210006)摘要：随着我国交通事业的迅速发展，在深部岩体中修筑隧道工程已必不可少，随之而来的深部岩体所具有的特殊工程地质问题也更加突出。
主要对深部软岩隧道工程中施工力学性态和变形时空效应进行三维非线性黏弹性数值模拟，并将计算结果与现场实测数据进行比较验证。
研究结果表明，计入围岩流变效应，考虑深部软岩隧道时空效应影响，在作业面影响范围内，开挖面空间效应占主导因素，围岩应力随距作业面距离的加大而逐步释放；在此范围外，软弱岩体流变属性得以充分发挥。
通过分析和施工实践证明，对于深埋软岩隧道应尽早施作衬护，以改善承载环范围内围岩受力，减少扰动，提高围岩自承能力；由于软岩流变效应显著，必须适时设置二次衬砌以承受来自围岩的后期流变压力，限制围岩大变形。
研究成果丰富了地下工程施工力学理论，可应用于工程实践。
关键词：岩石力学；深埋隧道；软弱围岩；施工力学；开挖面效应；时间效应；流变压力中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2007)02–0404–06 ANALYSIS OF TIME-SPACE EFFECTS OF CONSTRUCTION BEHA VIOROF DEEP SOFT ROCK TUNNELZHAO Xufeng1，WANG Chunmiao2，KONG Xiangli1(1. Department of Geotechnical Engineering，Tongji University，Shanghai200092，China；2. College of Civil Engineering，Southeast University，Nanjing，Jiangsu210006，China)Abstract：With the rapid development of transportation，it is inevitable to excavate tunnel in the deep rock mass，and the problems of special engineering geology in deep rock mass will be much more distinct. The 3D nonlinear viscoelasticity numerical simulation and analysis are conducted on time-space effect of mechanical behaviors and deformation characteristics of deep soft rock mass during the tunnel construction；and the calculation results are compared with the field data. Considering rheological effect and time-space effect of deep soft rock tunnel，the results of show that the effect of excavation face is primary in the advancing face zone and the stress of surrounding rocks gradually releases from the excavation face. Rheological effect plays a key role out of the influence range of the spatial effect of excavation face. According to the characteristics of deep soft rock tunnel，support structure should be established as soon as possible in order to ameliorate the stress in surrounding rock circle，to reduce disturbance and to improve the self-bearing capability of the surrounding rock. Because of the distinct rheological property of soft and weak rocks，the secondary support structure must be established in time to bear the rheological pressure. Thus，the large displacement could be restricted by the secondary support structure. The present research enriches the theory of construction mechanics of underground structures and has wide application prospects in engineering.Key words：rock mechanics；deep-buried tunnel；soft surrounding rock masses；construction mechanics；effect of excavation face；time effect；rheological pressure收稿日期：2006–03–27；修回日期：2006–04–11作者简介：赵旭峰(1976–)，男，1998年毕业于兰州铁道学院交通土建专业，现为博士研究生，主要从事隧道工程施工控制与数字模拟方面的研究工作。
E-mail：zxuf76@第26卷第2期赵旭峰，等. 深部软岩隧道施工性态时空效应分析 • 405 •1 引言随着我国交通网络的不断发展，在深部岩体中开挖长大隧道已不可避免。
已建成通车的秦岭隧道长18.4 km，刚竣工的乌鞘岭隧道长20.05 km，在建的太行山隧道长27.839 km。
在深部岩体中开挖长大隧道不可避免要遇到许多复杂岩体工程问题，如高地应力引起的岩爆、流变、断层软岩挤入大变形、大量地下涌突水问题以及各种复杂地质环境给施工带来的困难等也随之而出现，这些问题给我国隧道工程界提出了新的挑战。
在岩石地层中开挖隧道，伴随着开挖面向前推进，如何尽可能地减少对岩体初始应力状态的扰动，从而使围岩处于相对稳定状态，是一个非常复杂的问题。
真实地模拟软弱围岩隧道在不同施工作业流程中的力学性态，不仅要考虑软弱围岩介质的复杂属性，以及各种施工作业方式，包括分部开挖步序、支护结构形式和施作时机，而且要计及开挖面推进过程中的空间约束效应。
由于开挖面的空间约束作用，洞室开挖后围岩应力释放不是在瞬间完成，而是受到开挖面的约束影响，应力逐步释放，直到开挖面空间约束效应完全消失，围岩应力才得以全部释放。
在顾及开挖面空间约束效应的同时，还需要考虑深埋软岩流变时效特性，以模拟开挖面向前推进的时空动态过程。
最早对隧道施工力学进行研究的是Wittke教授，随后，F. Pelli等[1]和G. Swobooda等[2]分别采用不同数值方法模拟了开挖面推进过程中的围岩性态。
在国内，于学馥等[3]建议在平面应变法中采用释放系数模拟隧道施工过程，朱维申和何满潮[4]利用洞壁径向位移释放系数反映开挖面径向“虚拟支撑力”的释放，孙钧和朱合华[5]曾采用“广义虚拟支撑力法”模拟开挖面时空效应，进行了二维半黏弹塑性分析。
近年来，G. Swoboda和A. Abu-krisha[6]用三维有限元模拟了TBM推进过程中的地层受力和变形情况，F. I. Shalabi[7]对盾构隧道进行了两种不同黏弹性模型的三维有限元模拟，分析了开挖面空间约束效应，G. Galli等[8]对隧道三维施工过程进行了数值模拟，研究了围岩和衬砌随施工推进的相互作用关系。
金丰年和钱七虎[9]应用黏弹性模型，对全断面开挖隧洞的开挖过程进行了三维有限元模拟，讨论了开挖面和开挖速度的影响，刘建华等[10]利用FLAC3D对小浪底地下厂房进行了三维黏弹性数值模拟，分析了开挖位移和围岩稳定性。
张玉军和刘谊平[11]对锚固正交各项异性层状岩体进行了三维黏弹塑性有限元分析，研究了围岩的流变动态。
模拟隧道开挖过程中围岩与支护结构相互作用的三维计算及施工特性研究已较多[12，13]，但在计算中同时考虑围岩时间效应和开挖空间效应相互影响的三维时空效应研究还不是很多。
本文通过对乌鞘岭隧道岭脊地段F4断层挤入大变形进行三维非线性黏弹性有限元数值模拟，分析开挖面空间约束效应和软弱围岩流变时效的耦合作用，得出了有报导意义的结论。
2 模拟对象及模型建立2.1 模拟对象乌鞘岭隧道位于兰武二线兰州段打菜沟车站与龙沟车站之间，隧道长20.05 km，为我国最长的单线铁路隧道。
隧道所经地层岩性复杂，分布主要受区域断裂构造控制。
岭脊地段(约长7 km)为高地应力、大变形软岩，施工实践表明F4，F5，F6，F7等4条大断层呈挤压型构造带，以泥砾岩为主，围岩破碎、挤压现象明显，次生结构面发育、呈垂直状，有扭曲现象，其他地段也处于千枚岩和板岩等岩带内。
由于隧道埋置深度大，导致地应力相对较高，给隧道设计和施工带来极大的困难。
F4断层破碎带位于乌鞘岭隧道岭南地段，长450 m，埋深约440 m。
断层影响带围岩以碎裂岩为主，断层主带围岩以断层泥砾、角砾为主，岩质软弱，岩体破碎，围岩稳定性差，开挖后，掌子面、拱部及边墙易掉块、塌落，无明显地下水出露，局部有少量渗水，属V级围岩。
2.2 模型建立结合乌鞘岭隧道F4断层破碎带隧道断面形状，建立三维有限元模型。
模型边界取至隧道3倍洞径(3D)范围外，上、下边界分别取距隧道中心50 m；左、右边界取距隧道中心50 m；模型长度取80 m。
考虑隧道结构左右对称，取一半模型进行分析。
计算采用ANSYS中八节点六面体单元。
采用混合边界条件，底部边界采用竖向位移约束，左边界施加水平初始地应力，右边界为对称约束，为防止发生刚体位移，前后边界纵向约束，上边界施加均布竖向应力模拟深部岩体高地应力条件。