城市新建隧道下穿既有道路影响分区研究
发布时间：2021-10-12 13:41
以某城市新建轨道交通隧道下穿既有地面道路工程为研究背景,采用MIDAS/GTSNX有限元程序对施工全过程进行了三维动态模拟,探索了影响分区参数及关于几何近接度和地质条件的影响区域划分方法,并进行了现场实时监测,进一步提出了类似工程防控工程结构产生过大变形的建议措施。研究表明:数值模拟与现场监测结果吻合较好,数值计算模型建立、参数选取、步序设置及基于此开展的影响分区研究合理可信,可用于类似工程的模拟分析;不同地质条件决定了强弱影响分区界限净距,影响级别强弱随地质条件劣化而变化显著,一级（强）和二级（弱）影响分区界限最小和最大理论净距分别为0.3705D和1.5911D,而二级（弱）和三级（无）影响分区界限最小和最大理论净距分别为1.871 7D和3.608 8D;现场监测数据显示该工程施工设计合理可靠,且建议重点考虑地层地质条件、施工工法、现场动态化监控量测、附加荷载分布及加固处理方式等影响因素,以防控工程结构变形过大而引发工程事故。
【文章来源】：地下空间与工程学报. 2020,16(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
拟建项目场地地貌
借助大型岩土通用仿真软件MIDAS/GTS-NX建立不同工况下的三维有限元模型，以净距2.0D和地层编号N3为例(即工况3#，与实际工程一致)，其数值计算模型如图2所示。结合实际工程背景，数值模型(X、Y向为水平方向，Z向为竖直方向)几何尺寸根据圣维南原理加以确定以保证其计算结果的准确性。岩土体本构采用M-C准则，道路路基、地下通道及下穿隧道衬砌采用线弹性本构。模型边界条件为左右方向受水平约束，垂直方向底面受竖向约束，且顶面为自由面。模型网格划分均采用实体单元类型(单元:212 933个，节点:119 100个)，道路路面荷载根据设计简化为竖向作用于路面的均布面力。
以工况3#为例，完成计算步序(1)～(5)后，提取模型整体和地下通道结构的X、Y及Z向变形云图(如图3所示)，分析新建下穿隧道对既有地面道路变形影响情况。由图3分析可知:地面道路先于下穿隧道施工产生的模型整体最大变形方向和下穿隧道施工引起的既有地面道路最大变形方向均为Z向(沉降)，其沉降值分别为16.1 mm和15.7 mm。此外，地面道路先于下穿隧道施工产生的模型整体最大X和Y向变形量分别为4.2 mm和1.1 mm，且Z向最大变形集中于隧道底部纵向并逐渐沿下方两侧扩展，而下穿隧道施工引起的既有地面道路最大X和Y向变形量分别为7.6 mm和1.5 mm，且Z向最大变形集中于地下通道端头区段。由此可知，工况3#下模型整体和地面道路的X、Y及Z向变形值均未超过规范预警值[15]，即本工程采取净距2D和地层编号N3进行下穿轨道交通隧道施工对既有地面道路产生的风险可控，符合施工安全运营要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]某铁路隧道下穿高速公路爆破振动研究[J]. 叶宇,余春涛,刘新荣,黄华. 地下空间与工程学报. 2019(01)
[2]盾构下穿既有铁路股道地基沉降控制与加固研究[J]. 齐勇. 地下空间与工程学报. 2018(03)
[3]盾构近接下穿群桩基础施工影响分区研究[J]. 王闯,彭祖昭,苟超,封坤,吴文彪,林辉. 土木工程学报. 2017(S2)
[4]基坑近接既有地铁盾构隧道施工影响分区方法[J]. 郑余朝,施博文,孙克国,杨天春,李辉. 西南交通大学学报. 2017(05)
[5]山区单线铁路隧道下穿高速公路隧道影响分区研究[J]. 袁竹,陈勇,王柱. 隧道建设. 2016(02)
[6]铁路隧道小角度斜交下穿公路隧道设计探讨[J]. 胖涛. 隧道建设. 2013(07)
[7]新建立交隧道施工对既有隧道影响的模型试验[J]. 刘新荣,王吉明,郭子红,林志,裴丽. 重庆大学学报. 2012(12)
[8]盾构隧道掘进全过程三维模拟方法及重叠段近接分区研究[J]. 王明年,张晓军,苟明中,崔光耀. 岩土力学. 2012(01)
[9]城市地铁隧道超近距下穿污水管数值模拟分析[J]. 王晓睿,贾晓凤,薛亚东. 地下空间与工程学报. 2011(03)
[10]盾构隧道下穿地下管线的变形控制因素分析[J]. 韦凯,雷震宇,周顺华. 地下空间与工程学报. 2008(02)
博士论文
[1]地下工程近接施工力学原理与对策的研究[D]. 仇文革.西南交通大学 2003
硕士论文
[1]地铁盾构隧道近接施工对既有桥梁桩基力学行为的影响分析[D]. 杨博.重庆交通大学 2018
[2]双孔平行地铁盾构隧道下穿既有综合管廊对管廊沉降的影响分析[D]. 熊志浩.西南交通大学 2018
[3]城市地铁大断面隧道施工监测分析与风险评估研究[D]. 叶明.南昌航空大学 2017
本文编号：3432689
【文章来源】：地下空间与工程学报. 2020,16(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
拟建项目场地地貌
借助大型岩土通用仿真软件MIDAS/GTS-NX建立不同工况下的三维有限元模型，以净距2.0D和地层编号N3为例(即工况3#，与实际工程一致)，其数值计算模型如图2所示。结合实际工程背景，数值模型(X、Y向为水平方向，Z向为竖直方向)几何尺寸根据圣维南原理加以确定以保证其计算结果的准确性。岩土体本构采用M-C准则，道路路基、地下通道及下穿隧道衬砌采用线弹性本构。模型边界条件为左右方向受水平约束，垂直方向底面受竖向约束，且顶面为自由面。模型网格划分均采用实体单元类型(单元:212 933个，节点:119 100个)，道路路面荷载根据设计简化为竖向作用于路面的均布面力。
以工况3#为例，完成计算步序(1)～(5)后，提取模型整体和地下通道结构的X、Y及Z向变形云图(如图3所示)，分析新建下穿隧道对既有地面道路变形影响情况。由图3分析可知:地面道路先于下穿隧道施工产生的模型整体最大变形方向和下穿隧道施工引起的既有地面道路最大变形方向均为Z向(沉降)，其沉降值分别为16.1 mm和15.7 mm。此外，地面道路先于下穿隧道施工产生的模型整体最大X和Y向变形量分别为4.2 mm和1.1 mm，且Z向最大变形集中于隧道底部纵向并逐渐沿下方两侧扩展，而下穿隧道施工引起的既有地面道路最大X和Y向变形量分别为7.6 mm和1.5 mm，且Z向最大变形集中于地下通道端头区段。由此可知，工况3#下模型整体和地面道路的X、Y及Z向变形值均未超过规范预警值[15]，即本工程采取净距2D和地层编号N3进行下穿轨道交通隧道施工对既有地面道路产生的风险可控，符合施工安全运营要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]某铁路隧道下穿高速公路爆破振动研究[J]. 叶宇,余春涛,刘新荣,黄华. 地下空间与工程学报. 2019(01)
[2]盾构下穿既有铁路股道地基沉降控制与加固研究[J]. 齐勇. 地下空间与工程学报. 2018(03)
[3]盾构近接下穿群桩基础施工影响分区研究[J]. 王闯,彭祖昭,苟超,封坤,吴文彪,林辉. 土木工程学报. 2017(S2)
[4]基坑近接既有地铁盾构隧道施工影响分区方法[J]. 郑余朝,施博文,孙克国,杨天春,李辉. 西南交通大学学报. 2017(05)
[5]山区单线铁路隧道下穿高速公路隧道影响分区研究[J]. 袁竹,陈勇,王柱. 隧道建设. 2016(02)
[6]铁路隧道小角度斜交下穿公路隧道设计探讨[J]. 胖涛. 隧道建设. 2013(07)
[7]新建立交隧道施工对既有隧道影响的模型试验[J]. 刘新荣,王吉明,郭子红,林志,裴丽. 重庆大学学报. 2012(12)
[8]盾构隧道掘进全过程三维模拟方法及重叠段近接分区研究[J]. 王明年,张晓军,苟明中,崔光耀. 岩土力学. 2012(01)
[9]城市地铁隧道超近距下穿污水管数值模拟分析[J]. 王晓睿,贾晓凤,薛亚东. 地下空间与工程学报. 2011(03)
[10]盾构隧道下穿地下管线的变形控制因素分析[J]. 韦凯,雷震宇,周顺华. 地下空间与工程学报. 2008(02)
博士论文
[1]地下工程近接施工力学原理与对策的研究[D]. 仇文革.西南交通大学 2003
硕士论文
[1]地铁盾构隧道近接施工对既有桥梁桩基力学行为的影响分析[D]. 杨博.重庆交通大学 2018
[2]双孔平行地铁盾构隧道下穿既有综合管廊对管廊沉降的影响分析[D]. 熊志浩.西南交通大学 2018
[3]城市地铁大断面隧道施工监测分析与风险评估研究[D]. 叶明.南昌航空大学 2017
本文编号：3432689
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