大直径越江盾构隧道各向异性渗流应力耦合分析_原华

超大直径泥水盾构隧道抗浮关键技术综述

6
每延米隧道在水中上浮力 / kN·m － 1
282
11
13
15 18
950 1 327 1 767 2 544
1． 2 大直径隧道上浮问题研究的特点和难点传统抗浮设计对隧道所受浮力进行假设（其受
到浮力为排开同体积水或浆液的重量），并利用简单公式校核，未能考虑隧道实际处于时变特性的浆液中而使其受到的浮力动态变化。据此提出的抗浮施工措施也存在一定的缺陷，且现行相关设计规范也没有对盾构法隧道施工期抗浮设计和技术措施做出明确的规定。因此，超大直径隧道抗浮研究存在诸多的特点和难点：
（ 1）
式中： y———广义浮力（ kN）；
ρ———浆液的密度（ kN / m3 ）；
x———龄期（ h）； AS———隧道表面积（ m2 ）； V———隧道体积（ m3 ）；
H———隧道埋深（ m）；
（ a）上下两个半环
（ b）中间一个整环
图 4 管片上浮工况千斤顶模拟加载示意图
—3—
经上浮结构试验得出上海长江隧道上浮力作用下环间螺栓极限承载力为500kn相应管片间的极限错动量为mm隧道上浮工况下修正惯用法刚度折减系数宜取91以上高稠度高抗剪性20剪切强度888pa的新型单液浆能满足泵送与抗浮要求将新型单液浆物理属性与隧道上浮计算模型结合起来该方法为研究浆液质量隧道抗浮影响提供了理论基础
沈征难专家从地质条件、壁后注浆、盾构姿态入手，对盾构掘进过程中管片上浮的原因进行了分析研究，提出了隧道上浮控制措施。由同步注浆施工过程产生的引起管片上浮、局部错台、开裂、压碎或其他破坏形式的力，因其大小、分布形式等都与壁后注浆施工过程密切相关，是一个动态变化的力。张海波等专家将其定义为“动态上浮力”，该力主要由注浆过程引起，浆液的种类、配比、注浆压力、注浆位置等都会对管片上浮产生一定影响。崔岩、崔京浩等专家针对浅埋地下结构浮力的确定进行了模型试验，模型用玻璃制作，试验采用砂土和黏土两种介质。试验结果表明，无论是砂质土还是黏性土，浮力均按排开同体积的水重来计算，亦即结构底部所受的向上的正应力等于地下水位的静水头，不应折减。实际上隧道抵抗上浮的能力与结构自身构造有关。由于错缝拼装的隧道管片与接头构造都较复杂，一般传统解析公式对于管片环间螺栓抗剪能力确定均作了不少假设，对模型上的简化，材料属性的不确定等都导致实际隧道抵抗上浮能力的不确定，而关于这方面足尺结构试验最能反映该问题的本质。遗憾的是，这方面的试验甚少。黄威然等专家从盾构工法特性、地质条件、盾构姿态、壁后注浆和抗浮设计等 5 个方面对施工阶段的盾构隧道上浮控制提出了技术措施。

PBA法扩挖大直径盾构隧道修建地铁车站时结构关键节点的受力分析

ＰＢＡ法扩挖大直径盾构隧道修建地铁车站时结构关键节点的受力分析
王芳，汪挺，贺少辉，刘军。，邹彪
（１．北京交通大学土木建筑工程学院，北京１０００４４；２．北京市政建设集团有限责任公司，北京１０００４５；
第３４卷，第５期２０１３年９月
文章编号：１００１ — ４６３２（２０１３）０５ — ００５４ — ０９
中国铁道科学ＣＨＩＮＡＲＡＩＬＷＡＹＳＣＩＥＮＣＥ
Ｖｏ１．３４Ｎｏ．５Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０１３
扩挖盾构隧道修建地铁车站可以优化车站与区间的设计，减少车站与区间施工的干扰，目前国内外已取得了一定的成果Ｂ－４３。根据现有的施工技术条件，北京地铁１４号线东风北桥站至阜通东站区段为单洞双线隧道，采用外径１Ｏ．２２ｍ的盾构机连续长距离推进３段地铁区间，在此基础上采用
ＰＢＡ法扩挖施工步骤如图２所示。第１步：盾构通过车站区段后，自横通道进入
盾构隧道内施工中柱和纵梁，架设隧道内临时支
中
国
铁
道
科
学
第３４卷
与顶纵梁之间设置抗剪键，抗剪键采用在注浆孔或
拼装定位孔位置设置螺栓的形式。顶纵梁采用花篮梁形式，可以保证梁的整体性和施工缝抗剪问题，同时预留拆除Ｋ管片两侧小块的施工空间，如图５

大直径泥水盾构机滚动角纠偏技术

大直径泥水盾构机滚动角纠偏技术周洁（中铁十四局集团大盾构工程有限公司，江苏南京211899）作者简介：周洁（！985-），女，重庆人，毕业于石家庄铁道大学土木工程，本科，士，工程师。

专业方向：隧道与地下工程。

网i s H嵌至阴JIT R沏;肚報®:薛；中图分类号：U455.3+1 文献标识码:A 文章编号：1007-7359（ 2021 ）01-0164-03DOI ： 10.16330/ki.1007-7359.2021.01.0751引言近几年来，我国城市现代化进程越来越快，导致城市地面资源可利用率越来越低⑶。

为了能够缓解交通拥挤与地面资源之间的矛盾，地下空间的开发在最近几年成为了备受关注的热点，同时也成为了我国各大城市未来交通的主要发展方向s 3。

但是对于目前的城市来说,很多地方都是属于土体相对复杂的软土地区，现阶段我国在软土地区进行地下隧道施工中所采用的主要方式为盾构施工w 。

在盾构施工过程中，盾构机受地质条件及盾构机自身重力等因素影响，在掘进时易偏离隧道的设计轴线，不仅使盾构机刀盘的磨损加重，也使隧道的整体质量受到严重影响l 。

因此,研究盾构机的纠偏技术具有重要意义。

本文以杭州市望江路过江隧道工程右线盾构机滚动角纠偏方案为例，对大直径盾构机滚动角纠偏进行了研究。

2工程概况杭州市望江路过江隧道工程位于西兴大桥（三桥）与复兴大桥（四桥）之间，两岸分别连接上城区的望江东路和滨江区的江晖路，是一条沟通钱江两岸江北主城区与江南副城区的城市主干道。

隧道起点位于江北沙地路□北侧50m 处，里程为YK0+065,然后线路沿望江东路敷设，在YK0+270附近下穿钱江路，YK0+670附近下穿富春江路,YK0+725附近下穿新塘河,YK1+200附近下穿之江路和江北防洪大堤，穿钱塘江后于YK2+600附近下穿江南防洪大堤，同时摘要：以杭州市望江路过江隧道工程为背景，针对盾构机在该地质条件下工作过程中出现的滚动角偏大问题，从盾体重心位置、地层原因等方面对滚动角偏转情况进行分析,并使用辅助工装和定位油缸进行了滚动角纠偏工作,稳定了盾构姿态，确保了工程的顺利进行,并为类似工程提供参考o关键词:大直径泥水盾构；滚动角；纠偏避开钱江龙雕塑基础，隧道在江南沿江晖路敷设，在YK2+670附近下穿闻涛路，YK2+875附近下穿秋水路，YK3+073附近下穿滨盛路后于丹凤路南侧20m 处的YK3+305接地。

某长江大堤盾构隧道变形裂缝渗流控制加固方案

某长江大堤盾构隧道变形裂缝渗流控制加固方案
王金男，马莹２梁亮２，
（．１苏州市吴中区水利建筑安装工程有限公司，江苏苏州２５０；．１１０２河海大学水利水电学院，江苏南京２０９）１０８摘要：某长江隧道工程施工期间，盾构机穿越长江大堤时，穿越段大堤发生沉降，面出现裂缝，重地严
ＳｅａｅＣｏｔｏｉｆｒｅｅｔＰｒｇａｏｈｅｄＴｕｎｅ ’ ｅｐｇｎｒｌＲｅｎｏｃｍｎｏｒｍｆｒＳｉｌｎｌＳ
ＳｔｌｍｅａｋｏｎｔｅＲｉｅｂｎｍｅｔｅｔｅｎｔＣｒｃｆＹａｇｚｖｒＥｍａｋｎ
ＡＮＧｎｇＨａ２ＷＡｉ。ａＮＧＪｎｎｎ，ＭＡｎ２ＬＩＹｉｇ
，
（．ｕｏｉｕｈｎｉｒｔａｅＣｎｅａｃｏｔｃｏｎｔｌｍｎｉｅｎｏ，Ｌ．ｕｈｕｉｎｓ２５０，Ｃｉ；１ＳｚｕＣｔＷｚｏｇＤｓｉｔｏｓｖｎｙＣｎｒｔｎａｄＩ￣ａｎＥｇｎｒｇＣ．ｉ，Ｓｚ，Ｊｇｕ１１０ｈａｈｙｔｃＷｒｒｓｕｉｓｎｔｅｉｄｏａｎ２ＣｌｇａｒｏｅａｃｎｙｒａｅＥｇｎｅｎ，Ｈｈｉｎｅｉ，ａｊｇｉｎｓ１０８ｈａ．ｏｅｅｆＷｅＣｎｒｎａｄＨｄｏｗｒｎｉｒｇｏａｉｒｔＮｎｎ，ｆｇｕ２０９，Ｃｉ）ｌｏｔｓｖｙｐｅｉＵｖｓｙｉａｎ
ｉｈｎｈｈｅｄｓｐｏｔｈｍｅｇｎｙｔｅｔｎｄｒｉｆｒｅｎｒｇａｓｐｔｆｒｒｏｉｉｇｏｅｈｏｄｓａｓｉｇｔｅｓｉｌｕｐｒ．Ｔｅｅｒｅｃｒａｍｅｔａｅｎｏｃｍｅｔｐｏｒｍｉｕｏｗａｄｆｒｔｄｎｖｒｔｅｅｓｅａｅｓａｉｔｆｔｅｅａｋｎｎｅｉｅｅｔｃｎｉｏｓｉａｙｅｄｅａｕｔｄ．Ｂａｅｎｔｅ３ＦＥＭｏｈｅｐｇｔｌｙｏｍｎｍｅｔｕｄｒｄｆｒｎｏｄｔｎｓａｌｚｄａｖｌａｅｂｉｈｂｉｎｎｓｄｏｈＤ— ｓｅａｅｍｏｅ，ｔｅｅａｋｎｅｐｅｓａｅａｔｒｒｉｏｃｍｅｔｉｖｕｔｄ．Ｉｓｓｏｈｔｔｅｓｅａｅｓａｉｔｆｅｐｄｌｈｍｎｍｅｔｓｅａｔｔｆｅｅｎｒｅｎｓｅａａｅｇｂｇｆｌｔｉｈｗｎｔａｈｅｐｔｌｙｏｇｂｉｔｉｍａｋｎｏｌｅｅｒｑｉｅｎｓｏｐｃｆｃｔｏｈｓｅｎｍｅｔｃｕｄｍｅｔｔｅｕｒｍｅｔｆｓｅｉａｉｎ．ｂｈｉ

渗流—应力场耦合作用下苏州工业园区某地下车库基坑的变形分析

渗流—应力场耦合作用下苏州工业园区某地下车库基坑的变形分析作者：向华强王建丰土根来源：《科技资讯》2013年第14期摘要：地下水渗流对基坑变形的影响成为当前研究的热点，以苏州工业园区某地下车库基坑为例，采用ABAQUS模拟基坑开挖及支护过程，分析基坑开挖过程中的变形及渗流场规律。

结果表明：在开挖间歇期的坑外地表沉降量均比同期开挖结束后的沉降量要小，而基底隆起量比同期开挖结束后的隆起量要大。

每步开挖间歇结束时，围护墙的水平位移有所减小。

随着开挖的进行，围护墙周围的水头等势线越来越密，地面沉降形状为下凹的盆地形状。

关键词：基坑渗流-应力耦合分析有限元模拟中图分类号：TU43 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（b）-0039-04基坑开挖时，坑内外通常存在着水头差，地下水将在坑内外水头差作用下发生渗流。

基坑开挖过程是地下水渗流与岩土变形动态耦合的过程。

利用渗流-应力耦合理论研究开挖过程中地下水的渗流形态和孔隙水压力场的分布，分析地下水渗流对基坑稳定性的影响具有重要意义。

近几年来，许多研究者在分析渗流稳定问题时，引入了渗流场与应力场的关系，即渗流-应力耦合关系，并在岩土工程的各个领域取得了一定的成果和进展，渗流-应力耦合问题已成了研究的热点问题。

谢兼量[1]进行了渗流应力耦合条件下的海堤边坡稳定性研究；贾善坡等[2]进行了泥岩隧道施工过程中，渗流场与应力场完全耦合的损伤模型研究；张巍等[3]对大型地下洞室群围岩进行了应力-损伤-渗流的耦合分析；张媛媛[4]，苗丽等，周建国等[6]在土坝的渗流场与应力场的耦合应用方面的研究获得了一些进展；王强等[7]，杨永恒[8]，郭娟[9]，周舒威等[10]基于渗流-应力耦合对尾矿坝的稳定性进行了研究；李筱艳[11]、纪佑军等[12]采用渗流-应力耦合分析，求解基坑的渗流场以及位移场。

本文结合苏州工业园区星海街站南北两侧公共地块地下车库项目，利用ABAQUS有限元软件进行了基坑工程在渗流-应力耦合作用下的变形分析，可为基坑工程的设计和施工提供参考。

高水压隧道衬砌渗流-应力-损伤耦合模型研究

于渗流场作用而产生相应的应力场和损伤场的变化，衬砌损伤和应力的变化又对渗流场产生反作用，对衬砌结构的混凝土的渗流场、应力场及损伤场进行分析和研究；通过流固耦合来表达隧道衬砌损伤及演化过程，以提高对高水压隧道衬砌损伤表达的准确性和鲁棒性。研究结论：（１）可将混凝土损伤的宏观表达和细观变化统一起来，采用混凝土代表体积单元体作为承水
ＷＥＮＧＱｉ —ｎｅｎｇ，ＱｔＮＷｅｉ
（ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００７４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｕｒｐｏｓｅｓ：Ｔｈｅｓｅｅｐａｇｅｉｅｆｌｄｈａｓｔｈｅｄｉｓｔｉｎｃｔｉｍｐａｃｔｏｎｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｌｉｎｉｎｇｉｎｔｈｅｗａｔｅｒ
关键词：隧道衬砌混凝土；高水压；渗流；损伤；应力；耦合模型
中图分类号：ＴＵ４５文献标识码：Ａ
ＳｔｕｄｙｏｎＳｅｅｐａｇｅ— －ｓｔｒｅｓｓ— —ｆａｉｌｕｒｅＣｏｕｐｌｉｎｇＭｏｄｅｌｆｏｒＴｕｎｎｅｌＬｉｎｉｎｇｗｉｔｈＨｉｇｈＷａｔｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅ
．＿＿

渗流与岩土工程事故案例分析

降。6：00，音像楼发生明显变形，墙面开裂，
房屋开始倾斜。
7：30，地面裂缝明显加剧，沉降加快。
7月1日文庙泵站明显沉降、倾斜，风井也明显沉
陷。
9：00音像楼裙房发生二次突沉，并部分坍塌，大楼继续倾斜，墙面开裂加剧。
15：00以风井为中心的地面沉陷加快，并逐步形成沉陷漏斗。坍塌范围扩展到董家渡路、中山南路、外马路、防汛墙。
渗流与岩土工程事故
前言
渗流是岩土工程事故的主要诱因；在水利水电工程与基坑工程中，大多数
事故是由渗流引起的；渗流也是引发地质灾害的主要原因。
1. 上海地铁四号线越江隧道事故
2003年7月1号
(1)工程及事故概况
浦东南路站～南浦大桥站区间隧道工程是上海市重大工程项目 ――地铁四号线工程的一个重要组成部分。浦东南路站到南浦大桥站区间隧道上行线长2001m，下行线长1987m，其中江中段 440m。区间隧道顶最大埋深为 37.7m，隧道中心线水平距离为 10.984m，隧道最大坡度为3.2%。
20:00，防汛墙也开始出现裂缝，沉降进一步发展。
7月2日-3日，隧道险情在进一步发展和扩大
❖ 隧道内继续大量进水，水位上涨速度较快，
临
约每小时涨移15M。管片损坏程度进一步扩展，
江
并有管片连接螺栓绷断，响声传出。
花苑
❖ 地面沉陷的范围和深度在进一步扩大，以风
门
井为中心的地面从沉陷漏斗发展成塌陷区，最深达4M，临江大厦门口地面塌陷最深处约2M，
33.5m
D5.5m
13.3m
18.25m
地
下
连
续
风井
墙
垂直通风道
旁通道隧道

应力—渗流耦合作用下损伤岩石渗流特性

染，得到孔隙和裂隙模型。其流程如图 4 所示。
图 4 孔隙和裂隙可视化步骤 Fig.4 Visualization steps of pores and fractures
2021 年 6 月第 29 卷·第 3 期 357
采选技术与矿山管理
1.4 试验方案在进行试验前，先清理预损岩样表面，并将其
中图分类号：TU45 文献标志码：A 文章编号：1005-2518（2021）03-0355-09 DOI：10.11872/j. issn. 1005-2518.2021.03.204 引用格式：HU Jianhua，DONG Zhezhe，MA Shaowei，et al.Seepage Characteristics of Damaged Rock Under Stress-Seepage Cou‐ pling［J］.Gold Science and Technology，2021，29（3）：355-363. 胡建华，董喆喆，马少维，等 . 应力—渗流耦合作用下损伤岩石渗流特性［J］. 黄金科学技术，2021，29（3）：355-363.
根据岩石渗透率的大小和岩石应力—渗流耦合渗流特性，岩石大体上可划分为 2 种：（1）渗透率
大（如砂岩）的破裂岩石（胡大伟等，2010；李文亮等，2017）；（2）孔隙率低的低渗透率致密岩石（如花岗岩、页岩）（黄远智等，2007）。对于高渗透率岩石，以往研究多以砂岩为研究对象，重点分析了不同排水条件下岩石的强度特性及损伤演化规律（王伟等，2016；张俊文等，2019）。张培森等（2020）通过定义损伤指标，推导出岩石损伤指标与渗透率的关系式，揭示了渗透率随岩石损伤指标变化的演化规律；杨秀容等（2019）以破裂石灰岩为研究对象，分析了不同围压作用下破裂石灰岩渗透率随净围压和渗透压的变化特性。对于低渗透率致密岩石，以往研究多以花岗岩和页岩为研究对象，开展了三轴应力 — 渗流耦合试验（尹立明等，2014；胡少华等，2014；王伟等，2015；左宇军等，2018），分析了岩石在应力和应变过程中渗透率的变化规律。在理

基于MIDAS—GTS的渗流—应力耦合作用下边坡稳定性分析

基于MIDAS—GTS的渗流—应力耦合作用下边坡稳定性分析张江昊【摘要】土质边坡中的地下水渗流作用主要涉及水力学和土力学相互作用的问题.地下水位升降产生的渗流—应力耦合作用对边坡稳定性会产生显著的影响.主要分析了土颗粒微元体在渗流中的受力状态,并据此得出应力—渗流耦合方程,在此基础上,结合MIDAS—GTS中的渗流分析模块及边坡稳定性分析模块(SRM),得出渗流—应力耦合作用对边坡稳定性的影响大小.【期刊名称】《甘肃科技》【年(卷),期】2016(032)008【总页数】2页(P112-113)【关键词】MIDAS—GTS;渗流—应力耦合;边坡工程;有限元;稳定性【作者】张江昊【作者单位】西安科技大学地质与环境工程系,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】P642边坡中的渗流主要有以下4种情况：水平方向渗流、平行坡面方向渗流、自下而上方向渗流、垂直向下方向渗流。

不同渗流方向在土体颗粒中产生不同方向的渗流作用力，根据力的平行四边形法则，将土体颗粒所受的渗流作用力分解为垂直于颗粒表面的动水压力和与颗粒表面相切的水流摩擦力。

因此，在土体中任取一微元体，将渗流作用力F分解为铅直向上的分力u与沿流线方向的分力fs，即静水压力产生的浮力u与动水压力产生的渗透力fs。

，如图1所示。

浮力u和动水压力产生的渗透力fs分别为：式中：n为孔隙率；γw为水容重；JW为渗流水头坡降。

地下水位的变化必然会产生土体颗粒附近的水头差，由此产生的渗透力差异必然会引起土体应力场和位移场的变化。

同时，应力场和位移场的改变又将引起土体孔隙率的改变，孔隙率的改变又会引起土体渗透性的改变，从而引起渗流场的变化。

因此，土体应力和渗流作用力是相互制约和相互影响的，这种效应称为渗流—应力耦合作用。

考虑有效应力原理的微元体三维平衡方程如下：以位移和孔隙水压力表示的连续性方程如下：土中任一点的孔隙水压力变化和位移变化必须同时满足平衡方程（3）（4）（5）和连续性方程（6），将两式联立起来便是土体中的渗流—应力耦合方程。

超大直径盾构隧道的结构监测应用研究

超大直径盾构隧道的结构监测应用研究发布时间：2022-04-25T01:11:16.662Z 来源：《中国建设信息化》2022年1月1期作者：苏东华1 孙文耀1[导读] 本文研究了针对超大直径盾构隧道的结构监测技术及监测指标阈值苏东华1 孙文耀11.上海城建城市运营（集团）有限公司，上海200023摘要：本文研究了针对超大直径盾构隧道的结构监测技术及监测指标阈值。

以北横通道为例，结合其土建结构设计特点与施工实际情况，研究了在运维期的主要结构风险，并进行结构自动监测技术应用以控制结构风险。

通过研究针对北横通道的监测指标预警值，实施基于实时监测数据的设施结构风险预警管理，实现全生命周期结构安全运维动态管控。

关键词：超大直径隧道；结构监测；结构风险；预警管理0引言隧道工程的设计使用年限通常为100年，因此在隧道的长期运营中，周边环境的变化有可能使隧道结构承受不利的荷载工况作用，造成其结构变形超出设计的允许范围甚至产生破坏。

在车辆反复动荷载的长期作用下，隧道结构可能会产生疲劳破坏[1]。

隧道工程具有封闭性、隐蔽性等特点，结构的变化较难及时发现和修复，使得隧道结构的结构维护工作成为一个国内外普遍存在的行业技术难题。

据统计截止2016年底，全国运营隧道中为AA级、A1级、B级病害裂化的隧道占68.8%，达到4255条。

传统的隧道结构检测以定期人工检查检测为主，数据采集的连续性较差，难以实时感知结构性能。

近年来隧道监测技术向自动化、高频率、分布式、远程化的方向发展。

多位学者在传统测量方法基础上进行多传感器集成监测技术的探索和应用。

李宏伟和欧进萍[2]对无线自组织传感器网络（WSN）在土木工程监测中的应用进行试验研究，通过在实验室中建立原形监测系统，并在两层结构模型上布设无线传感器进行试验，为监测系统的工程应用提供了支持。

刘正根、黄宏伟[3]等对隧道结构健康监测做了探索，应用了静力水准仪、位移计、应变计、裂缝计等传感器对沉管隧道结构变形进行实时监测，通过结构与安全评定，实现对隧道变形情况的预警。