• 盾构隧道开挖及补偿注浆对地层扰动影响的室内试验及数值模拟研究

  针对盾构法施工过程中产生的土体损失，补偿注浆是一种应用广泛的沉降控制措施。通过模型试验及数值模 拟，研究了盾构隧道开挖及补偿注浆对周围土体的扰动影响。将开挖和补偿注浆连续考虑，重点研究了既有土体损失 情况下补偿注浆对地表沉降和周围土体应力的影响规律，研究结果表明，盾构隧道开挖过程中，地表沉降可以用 Peck 公式有效预测，且沉降最大值与土体损失率呈线性关系，隧道周围土体按照应力变化情况分为正拱区、卸荷区、塑性 区。补偿注浆过程中，土体按应力变化情况分为抬升挤压区和正拱补偿区。应用小应变本构模型（HSS）进行数值模拟， 模拟结果与试验规律对应良好，进一步验证了模型试验揭示的隧道开挖和补偿注浆对土体的扰动机理。

  2024-12-04 iGeo

• 顶管注浆压力变化对地层沉降影响机理的离心模型试验

  顶管工程同步注浆是减小地层扰动和最终地层沉降的一种重要手段。为研究注浆压力与顶管工程最终地 层沉降的关系，在实际工程中选择合理的注浆压力和注浆量以减小顶管法对周围地层的扰动，为顶管工程同步 注浆技术改进提供理论和试验支持，本文首先从土体颗粒和膨润土分子的结构特征角度对地层和泥浆的互相作 用及沉降机理进行分析，提出4个沉降阶段的理论假设；然后，使用岩土工程离心机和自主研制的顶管工程注浆 模拟系统进行缩尺模型试验，模拟现场不同注浆压力下的顶管顶进，通过对各组试验沉降曲线对比分析，验证理 论分析部分的结论；最后，将试验中的注浆压力等相关参数应用于苏州东汇公园顶管工程，并在现场布置沉降测 点，发现现场监测数据规律与试验结果吻合，进一步验证了本文的结论。研究表明：注浆后的沉降可分为土体塌 陷阶段、渗透失水阶段、泥皮形成阶段和补浆抬升阶段，其中：土体塌陷阶段时间短，沉降速度快；渗透失水阶段 持续时间长，总沉降量大，为地层沉降的主要部分；泥皮形成阶段，膨润土分子在泥浆–地层接触面堆积形成泥皮， 浆液不再大量向地层渗透，使得地层沉降大幅减缓；最后的补浆抬升阶段，泥浆的注浆压力作用于泥皮，对上覆 土产生推力，产生沉降补偿作用。注浆压力和注浆量的大小对最终地层沉降的影响很大，过小的注浆压力和注浆 量会增大土体塌陷和渗透失水造成的地层沉降，而过大的注浆压力产生的过度沉降补偿作用甚至会使地表隆起。 选择合理的注浆压力和注浆量对于控制地层沉降至关重要且效果显著，可应用于现场各类顶管工程。

  2024-12-04 iGeo

• 堤坝软土碎石桩复合地基计算参数研究

  目前确定碎石桩复合地基参数时，工程界常采用碎石与原状土参数按平面面积占比叠加的简化方法进行计算，对其 适用条件较少关注。以卢旺达那巴龙格河二号水电站高土石坝深厚覆盖层软弱地基处理项目为背景，基于 PLAXIS 有限元平 台，对不同面积置换率下含碎石芯软黏土复合试样进行三轴固结排水试验数值模拟，经室内三轴试验验证了数值模拟方案的 合理性。对软土碎石桩复合地基的桩-土作用机制和土体硬化模型计算参数进行研究，将所获参数应用于坝基的变形分析， 并与传统参数叠加法和碎石桩墙法进行对比。结果表明：采用数值复合试样法确定的土石坝软土碎石桩复合地基参数是合理 的，在计算复合地基沉降时误差小；传统参数叠加法低估了软土碎石桩复合地基的沉降，仅适用于低应力水平、高面积置换 率的情况，并且会高估复合地基的强度参数。采用数值复合试样法参数对坝基变形的二维有限元分析表明，根据坝体高度不 同采取不同置换率的碎石桩分区加固地基的优化方案是可行的。

  2024-11-25 iGeo

• 地表临时堆载诱发下既有盾构隧道纵向变形分析

  违规临时地表堆载将引起地层附加应力，对既有盾构隧道产生不利的影响，严重者将导致隧道结构破坏。现有方法 多是将隧道简化为搁置于 Winkler 地基的 Euler-Bernoulli 梁，不能考虑隧道的剪切变形和隧道埋深对基床反力系数的影响。 针对既有研究的不足，提出考虑隧道剪切效应和隧道埋深的地表堆载下既有盾构隧道变形和受力的简化解析解。将既有盾构 隧道简化为搁置于 Winkler 地基的 Timoshenko 梁，地基反力系数考虑隧道埋深的影响。通过三维有限元模型和已发表工程 案例的实测数据，验证所提方法的正确性及适用性。通过参数分析发现，在荷载中心与隧道中心距离较近情况下，浅埋盾构 隧道将发生较大的沉降变形；提高等效抗弯刚度和基床反力系数可以减少隧道沉降变形。而增大等效剪切刚度对隧道的沉降 变形贡献较小，但是可以明显减小管片之间的错台变形。该研究成果可为合理预测地表堆载对既有盾构隧道的影响提供一定 的理论支持。

  2024-11-25 iGeo

• 地表超载作用下盾构隧道劣化机理与特性

  对某软土地区地铁盾构隧道进行了调研与分析，发现盾构隧道在现有计算理论所允许的地表超载作用下极易 发生横向变形超限，并引发管片纵缝接头破损与渗漏水，对此展开了模型试验、数值仿真及理论分析。研究表明：地 表均布超载导致的隧道附加竖向土压力并不是均匀分布，且在隧道中心正上方一定范围内要大于地表均布超载；隧道 的穿越土层越软弱，地表超载导致的隧道周围附加土压力对隧道结构抵抗横向变形越不利；隧道发生横椭圆变形过程 中，管片纵缝接头是管片环中的最薄弱部位。最后提出了软土地区盾构隧道采用“刚性衬砌”的设计理念，并给出了 加大管片纵缝接头强度与刚度的建议。

  2024-11-25 iGeo

• 地表超载对地铁盾构隧道的影响分析

  针对地表超载导致的隧道竖向土压力问题，参照室内模型试验的隧道结构变形与土压力实测结果，建立了有限元模 型。在地表超载作用下，分析了隧道穿越土层与隧道上覆土层的压缩性能对隧道周围土压力与结构变形的影响。结果表明： 隧道穿越土层的压缩模量越小，地表超载作用导致的隧道竖向土压力越大，且对应的隧道水平土压力越小，隧道结构越容易 发生横椭圆变形；隧道上覆土层的压缩模量越小，地表超载作用导致的竖向土压力越小，隧道结构发生的变形也越小；在软 土地区地表堆土（超载）导致的隧道竖向土压力要大于按土柱理论计算所得的隧道竖向土压力。研究结果可为软土地区地铁 盾构隧道设计与运营期管控提供参考依据。

  2024-11-25 iGeo

• 带有两端防渗墙坝基的各向异性渗流解析解

  由于目前在坝基设计中通常需要设置两个或两个以上防渗墙，对带有两端防渗墙的坝基各向异性稳态渗流进行了解 析研究，将土体分为 4 个规则的区域，采用坐标变换将各向异性土层转换成等效各向同性土层，利用分离变量法将 4 个区域 内的水头分布表示为级数解的形式，结合区域间的连续条件得出带有两端防渗墙的坝基各向异性渗流场显式解析解。将解析 解退化到各向同性情况下的渗流量、坝底扬压力与保角变换解析解和数值计算结果进行对比，各向异性情况下的水头值与有 限元软件计算结果进行对比，结果均吻合较好，验证了解析解的正确性，且相比于保角变换解析解具有更高精度。最后对坝 基渗流场进行了参数分析，发现土体各向异性对坝基渗流有着不可忽略的影响，其他条件相同的情况下，竖直渗透系数与水 平渗透系数比值较大土体的渗流量和出口梯度会小于竖直渗透系数与水平渗透系数比值较小的土体，竖直渗透系数与水平渗 透系数比值较大的土体的最大扬压力会大于竖直渗透系数与水平渗透系数比值较小的土体。

  2024-11-25 iGeo

• 大型地下通道开挖对下卧地铁隧道上浮影响

  为了研究地下通道明挖施工对地铁隧道上浮的影响，基于地铁隧道上浮变形实测数据，分析地下通道开挖 过程中下卧地铁隧道上浮变形的统计规律．采用小应变硬化土模型，开展二维有限元数值模拟，研究地下通道开挖 过程中下卧隧道的上浮规律．结果表明，在地下通道基坑的开挖过程中，下卧地铁隧道的上浮变形与卸载率近似呈 线性关系；基底不同水平位置隧道上浮变形连成的包线随着卸载率的增加，由直线型发展为抛物线型，最 终 呈 双 峰线型．

  2024-11-25 iGeo