双连拱地铁隧道施工关键技术及力学行为模拟 被引量：17

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作者 胡志平 马甲宽 +2 位作者 邓红涛 杨辉 张永辉 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2020年第3期95-100,共6页

研究目的:本文依托西安地铁5号线雁鸣湖停车场段双连拱隧道浅埋暗挖工程,结合该工程中导洞+上下台阶施工方法,探讨双连拱地铁隧道在黄土地区应用的关键技术,并从地表沉降、对既有隧道影响、新建隧道衬砌应力变化及变形规律四个方面论述... 研究目的:本文依托西安地铁5号线雁鸣湖停车场段双连拱隧道浅埋暗挖工程,结合该工程中导洞+上下台阶施工方法,探讨双连拱地铁隧道在黄土地区应用的关键技术,并从地表沉降、对既有隧道影响、新建隧道衬砌应力变化及变形规律四个方面论述双连拱隧道施工的力学行为变化规律。研究结论:(1)受中导洞分割作用,左、右正洞施工相互影响微弱,其初衬变形规律基本相同,双连拱隧道施工引起的地表沉降可以认为是中导洞、右洞、左洞独立开挖引起的地表沉降的叠加;(2)当前施工方案下既有隧道主要产生整体性偏移,最大水平位移及竖向位移分别为7.2 mm、5.5 mm,而其最大拱腰收敛量仅为2.25 mm,最大应力变化量仅为0.35 MPa;(3)初衬拱顶沉降可分为三个阶段:迅增阶段、缓增阶段、稳定阶段,其中迅增阶段(超过监测断面2倍洞径以内)为施工过程中的关键阶段,施工过程中应加强监测,并根据实测数据采取相应保护措施;(4)初衬施工过程中,随着后行洞的开挖,中隔墙受力逐渐对称,墙中心水平偏移及墙角应力偏差减小,初衬施工结束时中隔墙受力及变形已基本恢复对称;(5)本研究可为黄土地区城市地铁双连拱隧道施工关键技术及力学行为规律的进一步研究提供有益参考。 展开更多

关键词 黄土地区 双连拱隧道 力学行为 既有隧道 数值模拟

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黄土地区浅埋暗挖地铁连拱隧道合理错距研究 被引量：8

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作者 胡志平 刘佳琪 +3 位作者 任翔 马甲宽 赵碧锋 杨辉 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2020年第9期60-65,共6页

研究目的:以西安地铁5号线雁鸣湖停车场段暗挖双连拱隧道工程为背景,采用有限元分析方法对主洞开挖过程进行模拟,研究开挖错距(0 m、15 m、30 m、60 m)对地表变形、拱顶沉降、拱腰净空收敛及拱顶应力的影响规律,并结合现场监测数据对黄... 研究目的:以西安地铁5号线雁鸣湖停车场段暗挖双连拱隧道工程为背景,采用有限元分析方法对主洞开挖过程进行模拟,研究开挖错距(0 m、15 m、30 m、60 m)对地表变形、拱顶沉降、拱腰净空收敛及拱顶应力的影响规律,并结合现场监测数据对黄土地区浅埋暗挖地铁双连拱隧道合理错距进行研究分析。研究结论:(1)四种方案下地表沉降值最大相差仅0.5 mm且均满足规范要求,横向地表影响范围大概在连拱隧道中线两侧约3倍隧道跨径内;(2)拱顶沉降和拱顶应力变化主要集中在隧道上台阶施工阶段,当错距超过30 m后,拱顶最终沉降值及应力值基本不受错距变化的影响;(3)错步方案下先行洞拱腰净空收敛值均大于后行洞,且随着错距的增加,后行洞开挖对先行洞拱腰净空收敛的影响逐渐减小;同步开挖过程中不存在偏压问题,且拱腰净空收敛值比其他三种方案小;(4)同步开挖方案与其他错距方案相比较,未引起过大地表沉降及拱顶沉降,且拱腰净空收敛相对较小,综合考虑安全性、经济效益和施工效率等因素,在黄土地区类似工程中建议优先采用两主洞同步开挖方案;(5)本研究可为黄土地区城市地铁双连拱隧道主洞开挖施工方案优化及力学行为研究提供有益参考。 展开更多

关键词 黄土地区 连拱隧道 施工优化 力学行为 开挖错距

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黄土地区地铁双连拱隧道浅埋暗挖施工变形特征研究——以西安地铁5号线停车场出入场线工程为例 被引量：8

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作者 郭洪涛 马甲宽 +2 位作者 代家宝 任翔 刘佳琪 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2020年第10期1417-1425,共9页

为研究黄土地区城市地铁双连拱隧道施工变形特性,依托于西安市地铁5号线停车场出入场线浅埋暗挖双连拱隧道工程,通过对现场监测数据的分析,从地表沉降、新建隧道拱顶沉降及超邻近既有隧道的拱腰收敛变化规律3个方面进行探讨。研究发现:1... 为研究黄土地区城市地铁双连拱隧道施工变形特性,依托于西安市地铁5号线停车场出入场线浅埋暗挖双连拱隧道工程,通过对现场监测数据的分析,从地表沉降、新建隧道拱顶沉降及超邻近既有隧道的拱腰收敛变化规律3个方面进行探讨。研究发现:1)施工过程中最大地表沉降为19.66 mm,最大沉降速率为2.31 mm/d,皆小于施工控制限值;2)对于超浅埋隧道,施工不确定性、土层不均匀性、土体各向异性、地表随机荷载等干扰因素会明显影响到地表沉降曲线的形状,进而可能使得Peck公式对地表沉降预测结果与实测值存在较大偏差;3)地表沉降达到稳定状态时,掌子面与监测断面距离明显超过5倍洞径,而初期支护变形速率较快,达到稳定阶段时对应距离基本在3~5倍洞径;4)受中导洞阻隔作用,后行洞施工对先行洞初期支护的应力变化及收敛变形等影响并不明显;5)正洞掌子面与监测断面的距离大于2倍洞径后,既有隧道拱腰收敛基本趋于稳定,各监测断面处最终拱腰收敛值基本在4 mm以内。 展开更多

关键词 黄土地区 地铁双连拱隧道 浅埋暗挖 现场监测 地表沉降 初期支护变形 既有隧道

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抗滑桩嵌固段桩前被动土拱形成机理 被引量：5

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作者 任翔 胡涌琼 +2 位作者 王瑞 白兰 马甲宽 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期642-649,共8页

抗滑桩是滑坡治理的主要手段之一,嵌固段桩前被动土拱效应对抗滑桩承载力具有重要影响。为了对桩前被动土拱效应几何形态及桩间距的影响规律进行研究,采用平面应变有限元模型对不同桩间距的抗滑桩与桩前土相互作用进行模拟分析,提出了... 抗滑桩是滑坡治理的主要手段之一,嵌固段桩前被动土拱效应对抗滑桩承载力具有重要影响。为了对桩前被动土拱效应几何形态及桩间距的影响规律进行研究,采用平面应变有限元模型对不同桩间距的抗滑桩与桩前土相互作用进行模拟分析,提出了一种具有明确物理意义的土拱厚度的确定方法。通过搜寻土体中σ_(xm)(桩间土体中心截面处最大σ_(x)值)等值点的分布规律,拟合了土拱轴线的描述方程。讨论了桩间距对土拱的矢高、厚度的影响规律。通过与单桩计算结果的对比,提出了确定邻桩对桩前土影响范围的方法,进一步证明桩前土拱的存在。结果显示,随着桩身位移增加,桩前土体内主应力方向发生偏转,逐渐形成桩前被动土拱;桩间距为桩宽的2.5~4.5倍时出现被动土拱,3~4倍时土拱效应最明显,土拱厚度和矢高随桩间距线性增加;桩前被动土拱增加了相邻抗滑桩间相互作用范围。研究结果为抗滑桩桩前土受力及承载力研究提供了新思路,对工程实际具有一定参考价值。 展开更多

关键词 抗滑桩 被动土拱 拱轴线 桩间距 群桩效应

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厚填土平台下近邻既有线双连拱地铁隧道关键施工技术研究 被引量：4

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作者 莫坤 代家宝 +3 位作者 罗丽娟 党楠 马甲宽 朱君会 《中外公路》 2022年第3期160-166,共7页

该文以西安地铁五号线雁鸣湖停车场出入线双连拱隧道浅埋暗挖工程为依托,基于场地厚填土地层和超近邻既有区间工程条件,提出黄土地区小断面双连拱地铁隧道的若干关键施工技术。通过数值分析的手段验证中导洞+上下台阶法施工的可行性,同... 该文以西安地铁五号线雁鸣湖停车场出入线双连拱隧道浅埋暗挖工程为依托,基于场地厚填土地层和超近邻既有区间工程条件,提出黄土地区小断面双连拱地铁隧道的若干关键施工技术。通过数值分析的手段验证中导洞+上下台阶法施工的可行性,同时根据不同施工区段地质条件采用不同形式超前支护手段,并适当增大中导洞开挖断面占比,有效降低了左右洞施工的相互影响;此外,工程采用自行设计非对称衬砌台车进行二衬施工,解决了二衬偏压跑模问题。在现场监测数据的反馈中,地表沉降、新建隧道拱顶下沉以及既有隧道拱腰收敛最大值分别为14.1、8.2、3.9 mm,均小于施工控制值,验证了该文所阐述的关键施工技术的合理性和安全性。 展开更多

关键词 黄土地区 双连拱隧道 数值分析 施工技术 非对称台车 现场监测

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双连拱地铁隧道衬砌结构地震动力响应特征 被引量：5

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作者 左红伟 马甲宽 +2 位作者 任翔 白兰 喻畅 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第30期13139-13147,共9页

以西安地铁五号线某区段双连拱隧道工程为背景,建立有限元动力分析模型,选取El-Centro波、西安人工波、Taft波三种代表性波源,分析了SV波作用下地铁双连拱隧道衬砌结构的加速度、动应力、结构变形等动力响应特征,研究结果表明:中隔墙顶... 以西安地铁五号线某区段双连拱隧道工程为背景,建立有限元动力分析模型,选取El-Centro波、西安人工波、Taft波三种代表性波源,分析了SV波作用下地铁双连拱隧道衬砌结构的加速度、动应力、结构变形等动力响应特征,研究结果表明:中隔墙顶部及底部等存在明显拐角的位置应力变化明显高于其他部位,是双连拱隧道的高风险点,隧道抗震设计中应重点关注;地震结束后隧道结构即使未发生破坏,由于所处应力状态的改变,其安全性可能已经降低;隧道变形整体表现为上部结构相对于隧道底板随地震作用产生水平偏移运动,而其幅值受到地震波的峰值加速度、时程曲线分布形式等方面因素影响。 展开更多

关键词 黄土 双连拱隧道 地震动力响应 有限元 时程分析

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季冻区隧道导流明洞及其防寒效果研究

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作者 赵立财 王瑞 +2 位作者 殷珂 马甲宽 李良广 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第2期248-256,共9页

为弱化季冻区自然气象条件对隧道冻害的影响,基于流体力学基本原理和冷/热量累积理念,提出一种高效环保的新型导流明洞结构,并通过ANSYS-Fluent数值模拟验证导流明洞的防寒效果。研究结果表明:1)当寒冷气流方向与隧道横向夹角介于15... 为弱化季冻区自然气象条件对隧道冻害的影响,基于流体力学基本原理和冷/热量累积理念,提出一种高效环保的新型导流明洞结构,并通过ANSYS-Fluent数值模拟验证导流明洞的防寒效果。研究结果表明:1)当寒冷气流方向与隧道横向夹角介于15°~75°,提出的导流明洞可显著降低进入隧道寒流的风速;2)当夹角不超过45°,导流明洞可基本隔绝外部冷空气的流入;3)当夹角超过45°,隔绝效果随着夹角的增大逐渐减弱,但始终明显优于传统明洞。本工程研究背景下,不设置导流明洞时,隧道负温区长度超过1000 m;设置导流明洞后,隧道负温区基本消失,防寒效果显著。 展开更多

关键词 季冻区 隧道 冻害 导流明洞 防寒效果 流体力学 数值模拟

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平面三向应力场中隧洞位移解及变化规律研究 被引量：3

8

作者 安学旭 胡志平 +2 位作者 马甲宽 张永辉 李芳涛 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期65-74,共10页

为了揭示复杂应力场中隧洞围岩位移变化规律,基于平面三向应力场中圆形隧洞析解理论,推导了平面三向应力场中隧洞围岩位移解析解,并通过Matlab软件编程,研究了围岩位移随应力场环境的变化规律。结果表明:平面三向应力场中各因素对塑性... 为了揭示复杂应力场中隧洞围岩位移变化规律,基于平面三向应力场中圆形隧洞析解理论,推导了平面三向应力场中隧洞围岩位移解析解,并通过Matlab软件编程,研究了围岩位移随应力场环境的变化规律。结果表明:平面三向应力场中各因素对塑性区半径的影响规律与双向应力场中相似;平面三向应力场中当应力场比例系数λ_(1)=1.0,λ_(2)从1.0增到3.6或降至0.35时,隧洞围岩位移呈现竖向细腰葫芦形→类蝶形→非对称蝶形的变化规律;此外,与双向应力场相比,平面三向应力场中隧洞围岩位移不再局限于拱肩和拱脚部位,且不同方位围岩位移显著不同。研究结果直观地诠释了隧洞围岩位移随应力场的变化规律,可为类似工程灾变防治提供借鉴。 展开更多

关键词 平面三向应力场 圆形隧洞 位移解析解 位移变化规律

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黄土地区某铁路专用线路基动力响应规律 被引量：2

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作者 王瑞 胡志平 +2 位作者 殷珂 马甲宽 任翔 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期908-918,共11页

为了研究移动列车荷载下黄土地区某铁路专用线动力响应规律,结合现场测试数据及2.5D有限元计算结果评估了新建货运线路和临近既有线列车运行情况下路基动应力分布规律及影响深度,讨论了沿线办公区环境振动规律.结果表明,轨道系统的过度... 为了研究移动列车荷载下黄土地区某铁路专用线动力响应规律,结合现场测试数据及2.5D有限元计算结果评估了新建货运线路和临近既有线列车运行情况下路基动应力分布规律及影响深度,讨论了沿线办公区环境振动规律.结果表明,轨道系统的过度抽象会导致路基内部动应力幅值和影响范围偏大,道砟-枕木-紧固件系统的实体化建模使得路基内部动应力分布更为合理.路基处于拟静力状态时动力蠕变引发的能量消耗对路基动力响应的影响可以忽略.货运列车低速运行时,车速对路堤内部动应力分布影响微弱,动应力影响深度约为4.2 m.此外,车速越低,轨道不平顺对场地环境振动的影响越明显.改善轨道短波不平顺是控制环境振动的有效措施. 展开更多

关键词 交通荷载 现场测试 2.5D有限元 影响深度 环境振动 不平顺

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基于统一强度理论的螺纹桩承载力计算方法 被引量：1

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作者 马甲宽 罗丽娟 +2 位作者 任翔 时航 尹怡墨 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期754-763,共10页

基于统一强度理论及太沙基极限平衡原理推导了螺纹桩极限承载力,提出了螺纹桩螺牙单独承载破坏与圆柱形剪切破坏两种模式下临界螺距的确定方法和极限承载力计算方法,讨论了统一强度理论参数b与螺纹桩关键参数对极限承载力的影响.结果表... 基于统一强度理论及太沙基极限平衡原理推导了螺纹桩极限承载力,提出了螺纹桩螺牙单独承载破坏与圆柱形剪切破坏两种模式下临界螺距的确定方法和极限承载力计算方法,讨论了统一强度理论参数b与螺纹桩关键参数对极限承载力的影响.结果表明:螺纹桩的极限承载力是同外径圆桩的1.5~2倍,螺牙提供的极限承载力主要由土体黏聚力、内摩擦角及埋深决定.当b从0增加到1时,螺纹桩极限承载力理论计算值增幅约48%,考虑中主应力对土体强度的影响会使得螺纹桩承载力理论计算结果更加准确.螺纹桩的参数中,螺牙高度b_(h)对其极限承载力影响最大,而螺牙厚度t对承载力基本无影响.设计螺纹桩时可适当增加螺牙高度,以提高螺纹桩极限承载力. 展开更多

关键词 螺纹桩 统一强度理论 现场监测 太沙基极限平衡原理 临界螺距

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基于太沙基极限平衡理论的螺纹桩承载力计算 被引量：1

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作者 马甲宽 胡志平 +2 位作者 任翔 李芳涛 张永辉 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期1111-1118,1145,共9页

基于太沙基极限平衡理论,对螺纹桩极限承载力进行理论推导,提出螺纹桩两种破坏模式下临界螺距的确定方法和螺纹桩极限承载力计算方法,分析了不同参数对螺纹桩承载力的贡献。研究结果表明:螺纹桩破坏模式由临界螺距H_(cr)决定,螺距大于... 基于太沙基极限平衡理论,对螺纹桩极限承载力进行理论推导,提出螺纹桩两种破坏模式下临界螺距的确定方法和螺纹桩极限承载力计算方法,分析了不同参数对螺纹桩承载力的贡献。研究结果表明:螺纹桩破坏模式由临界螺距H_(cr)决定,螺距大于临界螺距时为螺牙独立破坏模式,小于临界螺距时为圆柱剪切形破坏模式;螺纹桩螺牙改变了桩体的承载方式,对比同外径圆桩承载力约提高40%,在达到极限荷载时,螺牙提供的承载力约为总承载力的85%;影响螺纹桩螺牙承载力的主要土体指标为黏聚力c、摩擦角φ以及埋深,而滑动区土体自重因素对螺牙承载力的贡献并不明显;当考虑抗剪强度提供的竖向力时,螺纹桩的极限承载力最大提高20%左右。 展开更多

关键词 螺纹桩 太沙基极限平衡理论 极限承载力 临界螺距 现场监测

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采用生长模型对自平衡试桩荷载~位移曲线的研究

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作者 胡志平 刘龙 +3 位作者 罗丽娟 任翔 李芳涛 马甲宽 《公路》 北大核心 2022年第2期111-116,共6页

自平衡试桩法用于评价基桩承载力具有一定优势,但一直未能有效解决如何描述上段桩的荷载~位移曲线的问题,且在工程试桩时存在上段桩未达到极限状态的情况,此时不能测得上段桩承载力的真实值。基于生物生长型模型与实测荷载~位移曲线,运... 自平衡试桩法用于评价基桩承载力具有一定优势,但一直未能有效解决如何描述上段桩的荷载~位移曲线的问题,且在工程试桩时存在上段桩未达到极限状态的情况,此时不能测得上段桩承载力的真实值。基于生物生长型模型与实测荷载~位移曲线,运用Matlab对荷载~位移曲线进行生长型拟合,将拟合结果与双曲线模型拟合结果进行对比,分折了由两种模型所得到的承载力并讨论了影响模型曲线及其参数的因素。结果表明,Gompertz模型更适合描述上段桩的荷载~位移曲线,由Gompertz模型确定的极限承载力的误差小于双曲线模型;模型形态整合参数与桩侧土摩阻力正相关,与桩体参数负相关,对于上段桩未达到极限状态的试桩工程,可通过Gompertz模型拟合少量试桩数据得到极限承载力,为确定其承载力提供依据。 展开更多

关键词 自平衡试桩法 生物生长模型 荷载~位移曲线 Gompertz模型 研究

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