全风化岩石隧道洞口段施工过程三维数值模拟

研究了双连拱隧道施工过程中左右洞施工的相互影响、中墙的变形及其控制问题。其方法为将隧道施工工序分为20步;利用ansys程序对隧道的围岩、中墙的变形、受力变化过程进行了三维有限元仿真分析,得到了右洞开挖对左洞围岩位移的影响范围约为开挖面前后3b(b为单洞开挖跨度,为12m)。右洞施工时,开挖面后方的中墙产生整体向左的偏转,墙身中部向左侧鼓出,基部右趾向上抬起。中墙侧的回填有效地抑制了中墙的变形,所以施工时中墙侧必须回填密实。为了控制中墙的变形,两开挖面间距应小于2.5b～3.0b。

隧道施工过程的应力和位移的变化是施工中十分关注的问题,目前对于这一问题数值模拟分析多基于简化的平面应变问题进行模拟,由于平面应变问题的特点决定了,采用此种方法无法反映隧道施工过程中的空间力学效应。该文结合上坡双连拱隧道,对隧道的施工过程进行了三维数值模拟,得出一些有益的结论,这些结论可以作为理论研究和施工实践的参考。

结合我国西部某地下厂房洞室群区域地形地质条件,采用三维非线性有限元法模拟洞室群分级开挖全过程,揭示了围岩及结构的应力场、位移场及破坏区分布规律,探明了围岩可能的失稳部位和失稳方式以及主厂房、压力管道、尾水调压室及尾水洞等主要洞室分级开挖过程中的围岩变位与稳定性,为类似工程的设计与施工提供参考。

革镇堡隧道是辽宁省的重点建设工程,其中破碎段岩体地质条件复杂,传统方法不能很好地反映其力学行为。针对上述问题,在建立大规模的复杂地质结构的数值网格基础上,采用三维岩土工程软件flac3d,分别根据无支护、初次支护和二次支护3种情况,4m一个步长,分为上下两台阶对该段隧道的分步动态施工过程进行了三维数值模拟。通过对位移场、应力场的演化情况和塑性区分布的模拟计算,分析了开挖支护动态过程的复杂力学行为。计算结果显示,位移与监测数据比较一致,现有的二次支护方案能够保证围岩的稳定性。数值模拟的结果对于该段隧道的施工具有指导意义。

以金丽温高速公路二期工程里东隧道为工程背景,采用有限元法对温州端洞口段40m连拱隧道进行了施工全过程三维数值模拟,得出了地层及地表在施工全过程中的沉降分布规律与大小,并与1/20的实物相似模型试验进行对比,提出了连拱隧道施工全过程地层沉降变化规律与施工中应重点关注的区域,对实际工程进行直接指导并为同类工程提供参考

依托平阳高速某黄土公路隧道，采用三维数值模型对隧道洞口段不同施工工法施工过程中围岩变形和支护结构的受力规律进行研究。研究结果表明：（1）各工法下施工阶段最不利状态：台阶法为上台阶施工，crd法为先行洞上导坑施工，双侧壁导坑法为中上导坑施工，当进行到上述工序时应加强监控量测，开挖后及时施作初期支护。（2）黄土隧道洞口段优先采用双侧壁导坑工法以防止围岩产生过大变形。

本文采用数值模拟方法预测由近地三维流动风引起的建筑物的表面风压。文中运用一种扩展的ｋ－ε紊流封闭模型，导得了稳态流动风的统一形式的控制微分方程。采用控制容积法对微分方程作了离散，ｓｉｍｐｌｅｃ压力校正迭代算法实现了非线性离散化方程的求解。实例计算与分析比较表明，本文的模拟方法改善了对建筑物侧风面和顶面风压值的预测。

本文采用数值模拟方法预测由近地三维流动风引起的建筑物的表面风压。文中运用一种扩展的ｋ－ε紊流封闭模型，导得了稳态流动风的统一形式的控制微分方程。采用控制容积法对微分方程作了离散，ｓｉｍｐｌｅｃ压力校正迭代算法实现了非线性离散化方程的求解。实例计算与分析比较表明，本文的模拟方法改善了对建筑物侧风面和顶面风压值的预测。

根据石龙山隧道进口段分部开挖法施工的特点,采用flac5.0软件对其动态开挖过程进行数值模拟分析,以配合和指导隧道新奥法施工实践。利用flac5.0软件提供的特殊结构单元模拟隧道的衬砌结构,通过分析围岩应力和衬砌内力,表明设计方案合理,施工方案可行。

为研究黄土公路隧道的变形规律,结合山西省广灵至浑源高速公路东福窑隧道施工,对全断面预加固施工工法进行三维数值模拟,并结合现场的监控量测进行对比分析,采取有利措施,避免施工事故的发生,指导隧道的安全施工。

对隧道的整个施工过程进行数值模拟,通过分析地表沉降、围岩塑性区发展变化趋势及管棚和初期支护的受力情况,验证了管棚预支护、超前小导管注浆加固能够满足工程控制地层变形的需要。研究成果对该工程的施工具有理论指导意义,对其他类似的工程也具有借鉴意义。

针对一座浅埋偏压条件下的双连拱隧道,分别按三导洞先墙后拱法和中导洞法对其施工过程进行了三维弹塑性有限元模拟分析。计算结果揭示了该条件下双连拱隧道衬砌结构的受力和变形以及围岩的塑性区分布都具有明显的非对称特性,衬砌内侧的拱部和内外侧仰拱承受了较大的拉应力而成为结构的薄弱环节,中隔墙因在不对称水平推力作用下发生偏转成为影响衬砌结构稳定的关键因素,并在此基础上对提高结构的稳定性提出了建议。

为了研究非对称大跨度连拱隧道采用新奥法施工过程中其围岩和衬砌的力学性态变化,利用三维有限元方法,对某高速公路非对称连拱隧道新奥法施工全过程进行数值模拟研究,着重分析了围岩的变形和应力及衬砌的受力和变形,同时对中墙的偏压情况进行了讨论,不仅对研究对象的空间分布进行了分析,还讨论了它们随施工步增加而变化发展的情况。

以武汉地铁积玉桥车站盾构始发段工程为背景,综合考虑始发井连续墙施工、基坑开挖、端头加固、土体分层、盾构开挖面泥土压力、盾尾建筑空隙、盾构壁后同步注浆等因素,采用有限差分软件flac3d模拟始发段泥水盾构施工。利用现场实测数据对比模拟结果,分析本文提出的三维有限差分模型,验证了模型的可靠性,分析始发段盾构施工引起土体的土体扰动规律。

建立包括双线盾构隧道、冻土帷幕、联络通道以及泵房在内的三维数值模型,模拟了地层冻结、联络通道开挖和支护的整个过程。分析了联络通道以及泵房开挖对冻土帷幕、初支护和主隧道的影响。从而,确定了初支护及冻土帷幕的受力最不利位置和发生最大变形的位置,并提出相应的控制指标。

采用有限元三维数值分析方法作为研究手段,模拟斜井洞口段施工,分析斜井开挖对岩石受力状态的影响,以及结构本身的受力状况,提出了支护体系的优化设计方案,为特长公路隧道斜井的设计与施工提供了参考。

采用有限元三维数值分析为研究手段,模拟斜井洞口段施工,分析斜井开挖对岩石力学状态的影响,以及结构本身的受力状况,提出了支护体系的优化设计方案,为特长公路隧道斜井的设计与施工提供了参考。

大型地下洞室群的施工通风问题是保证安全、加快施工进度的关键。传统的施工通风设计无法掌控真实通风效果,导致资源浪费。基于流体力学理论的地下洞室群施工通风三维数值模拟,能定量分析大型洞室、关键节点或通风洞(井)等的通风效果,为通风方案的设计和优化提供依据。

冰川槽谷是一种常见的冰川侵蚀地貌.在冰川侵蚀地貌研究中,冰川槽谷占据着重要地位.与发育的河流呈蛇曲状成鲜明对照,发育的冰川槽谷往往比较宽直.这种比较直的冰川槽谷只是局部地区的特有现象还是普遍特征?控制冰川槽谷比较直的主因是什么?截至目前,学者暂未对这些科学问题展开研究.本文运用三维有限单元法,建立了冰川侵蚀作用的数值模型,模拟了冰川槽谷的侵蚀演化过程.数值模拟结果显示:(1)弯曲蜿蜒的冰川在向深部侵蚀形成u形谷的同时还存在侧向侵蚀,迎冰坡的侵蚀速率大于背冰坡的侵蚀速率;(2)坡度越小(大),冰川侵蚀作用强度越小(大);(3)冰流量越小(大),冰川侵蚀作用强度越小(大).冰川在侵蚀过程中,由于迎冰坡的侵蚀速率始终较背冰坡的大,导致冰川谷始终向着更直的形态发展.本文的主要结论是:冰川槽谷的形状演化主要受冰川自身侵蚀机理的控制,冰川槽谷形态具有削弯取直的演化趋势.

人工冻结帷幕具有显著的蠕变效应。以上海地铁隧道穿越某正运营车站底板施工段为例,将冻土帷幕当作蠕变材料,隧道内土体及上部结构当作弹性介质,与冻结帷幕外围及结构其它部分相作用的土体当作土弹簧处理,运用大型通用marc有限元程序,对隧道冻结帷幕开挖与支护的时间效应进行了详细地分析,并与实测数据进行比较,说明该种分析方法是可行的。缩短冻结帷幕暴露时间和采用分台阶开挖方式有利于提高车站底板、冻结帷幕和支护结构的稳定性。

针对广州地铁5号线某车站西侧站厅隧道超浅埋、地层上软下硬的特点,利用flac3d软件对站厅隧道及与之相交的斜通道平直段的施工全过程进行三维数值模拟计算。通过对3种不同施工方案所引起的地表沉降、拱顶下沉、塑性区分布情况的对比分析,确定最优的施工方案,指导工程施工。

利用abaqus软件对北京磁器口地铁车站的施工过程进行了三维仿真模拟。模拟中除考虑洞室开挖和车站结构的建造过程外,还通过提高土体的力学参数来模拟小导管注浆对土层的加固作用。模拟时按不同部位土体加固的先后顺序来修改相应部位土体的力学参数,同时,还通过改变初衬的弹性模量模拟了喷射混凝土随时间变化而逐渐硬化的特点。通过这些做法,较好地实现了施工细节的模拟,数值模拟结果与实测结果的比较表明,最大沉降值、沉降槽宽度、沉降趋势、位移场和塑性区分布都基本吻合。