摘要：新建隧道近接上穿将诱发下卧盾构隧道隆起变形,预测既有盾构隧道位移发展对近接上穿施工控制和既有盾构隧道保护具有重要意义。基于两阶段法,提出新建隧道近接上穿引发既有盾构隧道纵向位移解析解;通过可考虑环间接头弱化的非连续盾构隧道模型模拟既有盾构隧道,采用Riftin地基考虑盾构隧道-土层相互作用,同时通过Mindlin经典解得到新建隧道开挖卸载应力,并作用于既有盾构隧道之上,建立新建隧道上穿作用下既有盾构隧道纵向变形解答;通过将杭州圆形顶管隧道上穿既有地铁1号线、上海地铁8号线隧道上穿既有地铁2号线两个工程案例实测值与本文方法和常用Euler-Bernoulli(EB)等效连续梁模型计算结果进行对比,验证本文方法的合理性。研究结果表明:本文方法和EB连续梁模型预测的隧道纵向位移均接近实测值;本文方法预测的隧道弯矩和接头张开量均大于EB连续梁模型;但EB等效连续梁模型预测的纵向位移曲线整体呈现为光滑连续,而本文方法预测的位移曲线是由一系列短直线连接而成,在接头处存在“尖点”。

摘要：针对新建矩形顶管上穿作用下盾构隧道结构受力和变形特点认识不足的问题,以双线矩形顶管综合管廊上穿地铁盾构隧道工程为背景,通过建立三维有限元模型,研究既有盾构隧道在双线矩形管廊上穿施工诱发下的管片及其接头变形机制.首先,构建接头受力-位移的关系模拟管片间接头的受力变形过程,并以管环承载性能足尺试验验证其有效性.然后,依托工程实例,进一步建立盾构隧道结构-地层三维有限元模型.最后,对比现场监测和数值模拟的结果,全面分析盾构隧道纵向变形、环间错台和接头剪力等规律.研究结果表明:首次穿越的综合管廊诱发的盾构隧道隆起占据主导,而二次穿越的低位箱涵对最大隆起量贡献仅为9%;主要穿越区内管环呈现竖椭圆化收敛变形,拱顶隆起位移最大,分别为拱腰和拱底的1.15倍和1.35倍;盾构隧道沿纵向的隆起曲线呈现“阶梯状”,隆起位移主要以管片环间受剪切产生的错台为主,其中拱顶错台量最大,为拱腰和拱底的1.1倍和2倍;穿越影响区内管片环间接头剪切力呈现非均匀分布,拱顶和拱腰遭受较大剪力,而拱底所受剪力最小;穿越区边缘位置管片环间接头剪切力最大,约为穿越中心区管片环间接头剪切力的2.6~2.8倍.相关研究成果可为新建隧道上穿盾构隧道保护与监测提供支持.

摘要：随着固废再生利用研究的迅速发展,研究固废再生复合材料的性能势在必行。本文对比分析了有无添加固废再生料的发泡碱式硫酸氧镁胶凝材料(FMOCM)的内部结构、准静态和动态力学性能。实验结果表明,由于添加了固废再生料和木粉,FMOCM内部结构的孔径显著变小,这大幅度提高了FMOCM的准静态抗压强度。同时,FMOCM表现出明显的应变率效应,通过比较动态强度因子可知,常规FMOCM的动态增强效果几乎翻倍,而固废再生料的添加减弱了应变率效应。仅当应变速率较低时,相比于常规FMOCM的粉碎性破坏,含固废再生料的FMOCM表现出较好的韧性。总之,本研究表明固废再生料在轻质碱式硫酸氧镁胶凝材料领域中具有广阔的应用前景。

摘要：为准确预测新建隧道上穿引起既有盾构隧道的纵向变形,首先,引入可以更加合理地模拟隧道-土体相互作用的Kerr地基模型,将既有隧道简化为Kerr地基上的Euler-Bernoulli梁;其次,基于Mindlin解得到新建隧道开挖引起既有隧道轴线处的附加应力;然后,基于有限差分法求得新建隧道上穿引起既有盾构隧道纵向变形解答;最后,通过3个工程案例验证该方法的有效性,并对部分参数进行分析讨论。研究结果表明:该方法较Winkler地基和Pasternak地基方法更能准确地预测新建隧道上穿引起既有盾构隧道的纵向变形。参数分析结果表明:新建隧道直径的增加会同时增大既有隧道的隆起值和影响范围,而净距的增加会略微降低既有隧道的隆起值,但不会缩小既有隧道的影响范围。在实际工程中,当新建隧道以大断面或小净距上穿开挖时,应加强对既有盾构隧道的变形监测和保护。

摘要：通过开展室内模型试验,探究地表堆载诱发下盾构隧道纵向受力变形特性。应用3D打印技术制作的盾构隧道模型,可以较好地反映真实盾构隧道管片结构特点,克服精细化盾构隧道模型制作困难的问题。首先通过开展盾构隧道模型集中荷载试验,探究盾构隧道纵向等效抗弯刚度变化规律;其次开展地表堆载试验,研究地表堆载诱发下盾构隧道受力与变形特征。试验结果表明:盾构隧道纵向等效抗弯刚度有效率并非一个常量,而是随着集中荷载增大而减小,本试验得到其值在0.176~0.044范围;在地表堆载诱发下,盾构隧道拱顶沉降呈正态分布曲线形态,主要沉降范围在加载宽度范围内;地表堆载作用下拱顶土压力分布变化特点与拱顶沉降相似;随着地表荷载增加,通过隧道中间环四周土压力监测发现,拱顶土压力增量最大,拱底次之,拱腰最小;受地表荷载作用,盾构隧道衬砌结构发生“横鸭蛋”状收敛变形,其中拱顶位移最大,拱腰次之,拱底最小。试验结果揭示了盾构隧道结构变形特性和地表堆载条件下盾构隧道与地层相互作用机制,对突发堆载下既有隧道的保护提供了参考依据。

摘要：为准确预测新建隧道上穿作用下既有盾构隧道的隆起位移,考虑土体的天然成层性,提出成层地基中新建隧道上穿作用下盾构隧道纵向位移的解析解答。首先,分析盾构隧道与周围土体的相互作用,构建盾构隧道与土体的整体耦合平衡方程。其次,基于Mindlin解求得新建隧道开挖卸荷作用下下部成层地基土的隆起位移,结合耦合平衡方程得到盾构隧道的纵向位移解。最后,与3个上穿工程实测数据进行对比,对相关参数进行分析。结果表明:1)当既有隧道下部地基分层性不明显,前人基于弹性地基梁的预测方法与本文方法均能较好预测下部隧道的隆起位移;2)当地层具有明显分层时,所提方法预测结果与实测结果具有较好的一致性;3)增大新建隧道直径将导致既有盾构隧道隆起位移的增加和隆起范围的增大;4)减小新建隧道与下卧隧道之间的穿越净距将导致下部盾构隧道的隆起值增加;5)既有盾构隧道位于上软下硬地层之上时,其隆起范围小于上硬下软地层,但其隆起量大于上硬下软地层。

摘要：临时基坑开挖弃土和建筑垃圾引起的地表堆载将对盾构隧道产生不利影响,威胁盾构隧道运营安全,因此有必要评估地表堆载作用下盾构隧道的变形。利用非线性Pasternak地基模型,考虑地基非线性变形特点,通过接头非连续盾构隧道计算模型反映盾构隧道环间接头的影响,利用两阶段法,推导得到地表堆载作用下盾构隧道纵向变形简化计算方法。首先,通过Boussineq解求得地表堆载下盾构隧道所受附加荷载;其次,将附加荷载作用于盾构隧道,结合接头非连续盾构隧道模型推导得到盾构隧道在地表堆载作用下的纵向变形方程,并使用有限差分法对方程进行求解,最后结合2个工程案例验证了所提方法的合理性。结果表明:增加盾构隧道环间接头的转动刚度对减小隧道沉降的作用较小,但可以有效减小接头张开量;增加堆载长度会同时增大盾构隧道沉降量和沉降范围,而增加堆载宽度只会导致隧道沉降量缓慢增加,但不会引起隧道沉降范围增大;增大堆载边界线到隧道轴线的距离会有效减少堆载引起的沉降量。

摘要：基坑上跨开挖将会引起既有盾构隧道隆起变形,危及既有盾构隧道的服役性能。目前基坑开挖引起的盾构隧道隆起变形的解析方法,通常将盾构隧道简化为埋置于弹性地基上的连续长梁,忽略了环间接头影响。针对前人研究的不足,提出带环间接头的盾构隧道计算模型,通过非线性Pasternak地基模型来考虑地基土变形的非线性特征,通过两阶段分析法,推导得到基坑上跨开挖作用下盾构隧道隆起位移和张开量简化解答。通过MINDLIN解计算基坑开挖引起的作用于盾构隧道上的附加荷载;建立基坑卸载下盾构隧道的隆起变形微分方程。利用有限差分法求解出基坑开挖引起的邻近盾构隧道隆起变形和内力分布。收集了三个工程实测数据,并将所提方法和实测数据、既有理论方法进行对比,验证所提方法的适用性。

摘要：随着临近地铁盾构隧道施工项目的不断增多,地铁盾构隧道上方地表突发堆载事件日益频发,易诱发不均匀沉降、管片破损、渗漏水等一系列病害,严重威胁着地铁的运营安全。目前提出的地表突发堆载作用下地铁盾构隧道有限元模型大多基于连续结构分析,忽视了管片间接头的影响。通过构建管片间接头受力模型,建立了地铁盾构隧道结构三维精细化数值计算模型,研究了地表突发堆载作用下地铁盾构隧道的受力变形机制。结果表明:地铁盾构隧道整体在纵向上出现高斯分布的不均匀沉降,管片环在横向上被压扁成“横鸭蛋”形;管片环内接头张开和错台均集中于堆载宽度范围内,管片环间接头张开和错台分别集中于堆载中心和堆载宽度边缘;地铁盾构隧道沿纵向的沉降大部分由管片环间错台累积贡献,最大累加错台量占最大沉降量的73%;管片环在横向上呈现非协同变形,拱顶沉降量是拱底沉降量的1.5倍,管片环间接头的剪切力由拱顶向拱底逐渐递减;管片环收敛率在堆载中心正下方最大达4.1‰,收敛变形导致拱顶处和拱腰处管片环内接头分别向管片环内部、外部张开,以及拱顶处、拱腰处管片应力集中;堆载中心正下方管片环间截面上的应力分布以29°的中性轴为界,中性轴以上管片受压,中性轴以下管片与螺栓同时受拉。本文所提出的地铁盾构隧道结构变形三维精细化数值模拟方法能够高效、准确地模拟地铁盾构隧道结构和管片间接头部位的受力和变形特点,具有一定的工程应用价值。

摘要：以某框架结构建筑为研究对象,基于三维有限元数值模拟,探讨盾构施工对既有建筑的影响。对比分析表明,左线贯通时地表最大竖向沉降位于左线中心轴正上方土体中,双线贯通时地表最大竖向沉降为位于双线对称轴正上方土体中。既有建筑相邻柱基差异沉降最大值小于规范限值,其位于左线、右线中心轴线之外的范围内,而不在两中心轴线之间。计算结论为工程的顺利实施提供了重要依据。