软土地层TBM开挖面支护压力计算模型及可视化     

张子新  张帆 《岩土力学》2015,36(11):3193-3200

隧道掘进机（TBM）近年来在世界范围内得到了广泛应用,通常通过完全充满压力仓的泥土或泥浆来支护开挖面。但在较差的地层和水力条件下,开挖面失稳时有发生。事实上,TBM开挖面的支护压力的大小直接决定了施工安全及地表变形。基于所建立的开挖面支护压力计算模型,并考虑复合地层下土体分层带来的影响,通过计算机编程方法,建立了界面友好、使用便捷的开挖面支护压力可视化计算平台(TBM Studio);并结合阿拉斯加隧道、钱江隧道工程实例进行了不同模型结果的验证分析,给出了各模型计算结果的差异性;讨论了软土复合地层条件下,土体自稳性对开挖面稳定的影响,认为软土地层中定量确定有效支护压力和水头高度至关重要,研究为正确评价TBM开挖面稳定性提供了相应的计算模型。  相似文献   

浅埋暗挖人行地道开挖进尺的计算方法   总被引：1，自引：0，他引：1  

王志达  龚晓南 《岩土力学》2010,31(8):2637-2642

浅埋暗挖人行地下通道修建过程中,合理确定开挖进尺的大小至关重要,开挖进尺过小,工期延长,临时支护增加;开挖进尺过大,易引起上覆土层不稳定,甚至塌方。针对开挖进尺难以确定的问题,基于太沙基松散介质理论,推导了均质土中开挖进尺的计算公式,并推广到成层土中。通过对某人行地道进行有限差分模拟,并与文中计算方法进行了对比分析,得出了一些对人行地下通道具有实践指导意义的结论。  相似文献   

基于卸荷岩体力学的大岗山坝肩边坡水平位移发育的多因素影响分析     

刘杰  李建林  屈建军  陈星  李剑武  骆世威 《岩土力学》2010,31(11):3619-3626

在现阶段工程运用中,卸荷岩体力学理论中还需完善和扩充的几个方面为①锚索施加前后卸荷效应对边坡水平位移的影响;②超前开挖锚固滞后的方案会对具体工程岩体水平位移产生的影响;③关键工程结构面连通率对卸荷岩体位移的影响;④地震作用下卸荷岩体的水平位移响应;⑤地震作用下不同连通率对水平向位移的影响。针对此,以大岗山坝肩边坡为对象展开研究。分析指出岩体开挖卸荷后回弹变形和压缩变形都会大于未考虑岩质劣化时的计算变形。同时指出,卸荷条件下两种施工方案对坡面的水平向位移造成的影响较小,为超挖多级而锚固措施相对滞后的现场施工过程的可行性提供依据。统计出各剖面在不同高程水平位移随地震加速度发展特征,建议水平位移随地震加速度呈非线性变化区域为防震抗震重点加固区域。研究发现,连通率的增大会导致卸荷裂隙XL9-15,XL316-1的塑性区发育明显增大,而裂隙范围内塑性区的加剧不会明显地反映在坡面关键点的变化上,开挖工况可能造成表观位移较小的突发性崩塌。  相似文献   

龙滩水电站左岸边坡二维位移反分析     

张勇慧  盛谦  冷先伦  朱泽奇 《岩土力学》2010,31(Z2):396-401

论述了考虑开挖卸荷效应的二维位移反分析方法。对龙滩水电站左岸岩质边坡1-1剖面进行地质概化、施工开挖分区和开挖扰动分区,建立有限元计算模型。根据试验和现场实测资料,确定待反演得参数和取值范围,通过二维弹塑性有限元方法与神经网络-遗传算法相结合反分析出岩体力学参数。基于该参数的正分析计算结果表明,计算位移与监测位移趋势一致,量值吻合。开挖面附近最大压应力约为1.0 MPa左右,开挖面附近基本上没有拉应力区。开挖完成后的塑性区主要分布在坡顶和开挖面及大断层附近,而且基本上发生在开挖损伤区和部分卸荷影响区。  相似文献   

特殊地质环境条件研究在超大基坑支护设计中的意义——复杂地质环境下超大异形基坑支护设计优化分析     

郭书兰  阎长虹  杨战勇  王清明  张立丰  王实  车灿辉  史庆涛 《地质论评》2017,63(5):1419-1427

近年来,在长江下游地区地下工程建设日益增多,其基坑呈现开挖深、规模大、形状复杂等特点,由于这一地区地质环境非常复杂,其支护结构设计和施工难度非常大。本文以南京江边某特大型地下交通枢纽工程为例,探讨地质环境条件研究在深基坑支护结构设计的重要作用。该地下交通工程为地下三层结构,最下层连接过江隧道,上部两层连接附近场馆和多条地面道路,基坑开挖深、深度变化大、形态异常复杂。该工程位于南京青奥中心西侧,靠近长江岸堤。这一地区广泛分布第四系松散沉积物,近地表主要为新近沉积的软土,且厚度较大,下部为河床相砂性土,地下水丰富,且多为承压水,工程地质条件非常复杂。这里主要针对这一特大型基坑工程的核心区,分析其工程地质条件,提出可能出现的工程地质问题,结合基坑功能及形态对其基坑范围内土层从平面及剖面上进行分区和分层,以此进行基坑支护结构设计优化分析,提出采用放坡开挖(上部)和地下连续墙(下部)相结合的支护设计方案,有效解决大型异形基坑群施工技术难题,而且施工速度快、建设成本低。这一研究成果对于长江下游地区类似特大型异形超深基坑的支护及施工设计具有积极借鉴意义。  相似文献   

复杂环境工况下大型深基坑工程施工技术运用          下载免费PDF全文

罗晓伟  车国喜  刘斯全 《探矿工程》2017,44(2):86-91

杭州萧山华润万象汇项目开挖面积大且深度较深,地理位置特殊复杂,基坑紧临地铁车站及盾构隧道、河流、大型地下管线及建筑群等,对控制基坑变形、漏水等有着非常高的要求,如何顺利、安全完成此类工程的施工值得广泛思考和研究。本文结合工程施工实例,通过对复杂环境工况下深基坑工程关键施工技术的阐述及监测数据的分析,总结并验证了施工中所采取方法和技术措施的适用性和可靠性,保证了基坑施工安全。  相似文献   

开挖引起巷道变形的弹性软材料物理模拟实验研究     

马凤山  张亚民  徐嘉谟  卢蓉  郭捷 《工程地质学报》2017,25(5):1344-1350

通过室内模拟试验的方法再现工程现场的巷道变形现象,是研究巷道变形发生条件和机理的一个重要途径。鉴于传统水平固化法在模拟开挖位移场方面的不足,本文基于成岩地质体无初始应变能的“记忆”固化压力假说,配制超低强度材料,并通过相似理论分析证实了所选材料的可取性。采用竖直固化的方法并利用自制的实验装置,得到具有记忆固化压力的、无初始应变能的模型体,利用该模型可有效模拟材料在固化或固结过程中物理力学性质随深度变化的特性。对此,以金川二矿区14行剖面为原型,模拟了在自重体积力作用下由于双中段开挖引起的巷道变形现象和规律,模拟结果与现场实测以及数值模拟结果相符合。在此基础上,对开挖引起巷道变形现象的发生条件和机理进行了分析。  相似文献   

分幅开挖方式下高应力硬岩地下洞室的微震特性及稳定性分析     

赵金帅  冯夏庭  江权  陈炳瑞  肖亚勋  胡磊  丰光亮  李鹏翔 《岩土力学》2018,39(3):1020-1026

高应力硬岩大型地下洞室开挖卸荷导致围岩片帮、塌方事故频发,严重威胁现场施工人员及设备的安全。从降低围岩局部破坏风险的角度考虑,白鹤滩水电站右岸主变室第Ⅳ层采用分幅开挖方案。通过构建微震监测系统,研究分幅开挖下岩体的微震特性及稳定性,监测结果表明：上游半幅开挖诱发的微震事件、能量大于下游半幅诱发的,且上、下游半幅开挖均表现出了掌子面贯通前微震事件、能量增大的特性,这主要受两相向掘进掌子面前方支承压力叠加的影响;上游半幅开挖诱发微震事件频发且出现了丛集现象,下游半幅开挖诱发的微震事件较少且事件空间分布离散,规律性不明显;采用Schmidt数、事件活动率与累积视体积、能量指数与累积视体积评价研究区域的稳定性,结果显示,较之于应变硬化阶段,处于应变软化阶段的岩体发生不稳定变形破坏的风险较大。研究结果可为白鹤滩水电站地下洞室施工方案的优化提供重要参考,同时也可为其他类似工程的施工提供借鉴。  相似文献   

隧道大变形机制及处治关键技术模型试验研究     

杨忠民  高永涛  吴顺川  周喻 《岩土力学》2018,39(12):4482-4492

大变形是隧道建设中无法完全避免的灾害之一,发生后若处治不当极有可能出现多次换拱甚至塌方等二次灾害。通过相似模型试验,采用自行设计的隧道模型开挖装置和围岩内部位移监测装置,研究了隧道开挖和埋深增大过程中围岩渐进性破坏过程及位移和应力变化规律,揭露出预防隧道大变形的重点支护部位,并进一步研究了大变形出现后处治过程中衬砌的破坏规律,明确了大变形处治时的支护措施。试验结果表明：（1）隧道产生大变形过程中,拱顶与拱底的变形量大于拱腰与拱脚的变形量,且随着埋深增大,差值逐渐增大;（2）大变形产生后隧道拱顶径向和切向应力值均减小,而拱脚切向应力值大幅上升;（3）更换变形拱架时,更换位置附近衬砌拱顶处可能出现张拉破坏,拱腰处可能出现剪切破坏,因此,大变形处治时需保留两侧衬砌的临时钢支撑,必要时需增设底部横支撑或临时仰拱。该研究结果有助于得到大变形发生时和发生后处治时的防控重点,为大变形的预防及安全处治提供指导和参考。  相似文献   

砂土地层中考虑基坑施工效应的柔性挡墙主动土压力研究     

刘美麟  侯艳娟  张顶立  房倩 《岩土力学》2018,39(Z1):149-158

以基坑施工过程中柔性挡墙墙后主动土压力为研究对象,假定柔性围护结构最大变形位于开挖面处,墙后滑面为通过墙趾的平面,推导出考虑基坑开挖及支护的墙后滑面倾角一般表达式。采用水平层析法,研究墙体内凸型变形时的主动土压力分布、主动土压力合力及其作用点。研究表明,理论结果与实测结果规律一致,大小相近;随着基坑开挖深度的增加,滑面倾角减小,基坑开挖对周边环境的影响范围增大,土压力合力增大,对合力作用点位置的影响较小;当基坑开挖深度减小时土体内摩擦角和墙土间摩擦角增大时主动土压力非线性分布更加明显,主动土压力合力减小,合力作用点距墙趾的距离增大。  相似文献