管顶板支护和注浆预加固效果跟踪解决gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

基于第一个浅隧道通过下面一个活跃的火车站在黄土地区在中国,研究隧道变形和跟踪在隧道利用FLAC3D软件执行结算。发现,没有采用其他加固措施,最大跟踪结算已远远超过工程需求。减少变形引起的隧道,结合presupport管道屋顶和灌浆加固技术提出和优化施工参数。得出管道的安装顶板支护方面扮演着重要的角色在控制隧道皇冠解决并跟踪解决。最优管径是159毫米,管的最优安排区域屋顶是150°。注浆可以提高土壤强度,减少变形。注浆加固圈的最优厚度是2米。时的最优参数采用presupport技术相结合,计算结果表明,最大跟踪结算将达到13.8毫米,意识到沉降控制的目标15毫米的最大值。最后,结合presupport提出技术已经被证实在地铁4号线的“火车站”。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

在过去的几十年里,越来越要求基础设施增加关注浅层软弱地基隧道方法在许多城市化地区。许多表层和次表层的结构使地下挖掘作品非常微妙的变形的影响,绝对应该限制在容许值(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。地下建筑的影响在表层和次表层的结构应该准确的预测,并提出相应的补救措施必须和开挖前拍的。gydF4y2Ba

许多努力造成的负面影响最小化由于地下建筑gydF4y2Ba2gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba11gydF4y2Ba]。Hasanpour et al。gydF4y2Ba12gydF4y2Ba)调查了管屋面对地面沉降的影响和评估相关的定居点在伊斯坦布尔双隧道地铁通过使用数值,半经验的,测量值。Yu et al。gydF4y2Ba13gydF4y2Ba)评价爆破振动对隧道的影响在上海软土。刘等人。gydF4y2Ba14gydF4y2Ba)建议使用pile-beam-arch方法来控制地铁隧道开挖引起的地表沉降。Sadaghiani和DadizadehgydF4y2Ba15gydF4y2Ba]介绍了混凝土拱presupporting系统在大不里士地铁地下车站,伊朗。基威湖等。gydF4y2Ba16gydF4y2Ba表面)进行了数值分析使用中央结算梁柱结构。在黄土地区隧道,赵et al。gydF4y2Ba17gydF4y2Ba)系统地总结了断面黄土隧道的技术特点和主要问题在中国的高速铁路,包括围岩分类、支护结构的设计,表面沉降和裂缝控制,安全、快速施工方法。李等人。gydF4y2Ba18gydF4y2Ba)讨论three-bench七开挖方法的影响(TSEM)高速铁路(高铁)隧道的位移特征。邱et al。gydF4y2Ba19gydF4y2Ba)调查的反应当地的动水环境下的地铁隧道。不过,上述的研究尚未涉及的影响在黄土地区隧道正轨结算,没有提供有效的解决方案。gydF4y2Ba

基于第一个浅隧道通过下面一个活跃的火车站在黄土地区在中国,本文处理隧道变形和在隧道,采用FLAC3D软件跟踪解决。为了满足工程需求,提出了合并后的预加固技术和最优支护参数进一步调查。本文可以为类似工程提供有益的指导。gydF4y2Ba

2。工程背景和数值模型gydF4y2Ba

2.1。背景gydF4y2Ba

西安地铁4号线的“火车站”是第一个浅地铁隧道大截面通过下面一个活跃的火车站在黄土地区在中国,这是地铁4号线的关键项目。地铁4号线的“火车站”布局如图gydF4y2Ba1(一)gydF4y2Ba。中心横图(CRD)方法用于地铁隧道的施工。在隧道,许多铁轨将受到影响,包括十单跟踪,四个单独的战斗服,和一个双投票率,这是全世界第一个案例。严格的跟踪解决控制15毫米的最大值是问。gydF4y2Ba

复杂地质条件下的隧道施工现场也挑战。施工现场的土壤剖面主要由饱和软黄土,粉质粘土,新黄土,和简单的填土,如图gydF4y2Ba1 (b)gydF4y2Ba。特别,饱和软黄土与高压缩性软塑料属性和局部塑性流动。需要注意的干扰最小化饱和软黄土层在隧道。gydF4y2Ba

2.2。数值模型和参数gydF4y2Ba

尽量减少边界对计算结果的影响,采用模型大小在隧道的三倍大小,长度,宽度,和模型的高度是170米,100米,85米,分别如图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。隧道与模型宽度和垂直中心轴平行长度。关于六个表面的3 d模型,只有顶面是免费的,而其他五个面是完全约束。三个铁轨现场选择和建模研究法治轨道沉降引起的隧道。与此同时,七个监视点排列在每个轨道图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。其他模型给出了图的细节gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

莫尔-库仑弹塑性本构模型被选中来描述土体的变形行为,和铁路轨道、路基、轨道路基,内衬都假定为弹性模型中。在露天,铁轨都由梁单元模拟,基于固体元素、轨道路基土体进行建模。只占地球静压力在这浅隧道模型。计算参数表中列出gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

2.3。模型验证gydF4y2Ba

如数据所示gydF4y2Ba3(一个)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba3 (b)gydF4y2Ba皇冠解决监测截面曲线的距离隧道监控和跟踪解决点绘制,分别。好协议的数值结果与监测数据演示了数值模型的合理性和有效性。从图gydF4y2Ba3 (b)gydF4y2Ba,它可以观察到的最大跟踪结算已远远超过15毫米,因此,很有必要采取补救措施。gydF4y2Ba

3所示。管顶板支护gydF4y2Ba

管道顶板支护技术已被广泛应用的一个重要辅助浅的隧道开挖方法。管道顶板支护可以巩固地应力和地面分散压力,减少开挖释放应力,有效地限制了隧道皇冠结算或防止地面沉降。gydF4y2Ba

3.1。管类型的选择gydF4y2Ba

目前,钢管直径89毫米和186毫米之间更多的应用于实际工程。模量和密度的钢管210 GPa和2700公斤/米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba分别与灌浆材料23 GPa和2200公斤/米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba,分别。在接下来的数值分析,六个类型的管道模拟调查管参数的影响(gydF4y2BaRgydF4y2Ba:直径;gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba:厚度;gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba:混凝土的有效面积;gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_cgydF4y2Ba:钢管的有效面积;gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba:钢管的惯性矩;gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba:混凝土的惯性矩;gydF4y2BaEgydF4y2Ba:注浆钢管的弹性模量;和gydF4y2BaρgydF4y2Ba变形:注浆管的密度),和其计算参数如表所示gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。值得注意的是,管子屋顶支持所有范围从0°- 90°。gydF4y2Ba

隧道变形和最大跟踪结算表提供了使用不同类型的管道gydF4y2Ba3gydF4y2Ba。与结果在图进行比较gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,它可以发现安装管道的屋顶在控制变形中起着重要的作用。刚度的灌浆管与管直径有密切的关系。更大直径的注浆管具有更大的刚度,这意味着更强的antideforming能力。浅的隧道,这是表明,垂直压力作用于衬砌是远远超过水平压力和皇冠结算是隧道变形的主要形式。因此,基于表中的结果gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,它可以解释说,皇冠结算管参数的变化更敏感,但周边收敛并非如此。gydF4y2Ba

跟踪解决大大地影响冠结算。从表gydF4y2Ba3gydF4y2Ba可以看出,当管直径达159毫米,秋天在皇冠结算和跟踪解决与管径增加不明显。因此,计划gydF4y2Ba4gydF4y2Ba(d)可以被认为是适合这个项目。gydF4y2Ba

3.2。安排区域的确定gydF4y2Ba

安排区域管道的屋顶是重要的结构参数之一。在这项研究中,为了获得最优安排区域,四个方案设计和图所示gydF4y2Ba4gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

从表gydF4y2Ba4gydF4y2Ba可以看出,管棚的布置区域也有一个对变形的影响。面积增加,变形表现出降低的趋势。最大跟踪结算快速下降时面积范围从120°- 150°。特别,周边收敛急剧下降从11.3毫米到3.2毫米,后来,没有明显的减少与管屋顶面积达到150°。所以150°应采取的最优参数管屋顶面积。在这种情况下,最大跟踪结算仍不能满足要求和其他需要采取控制措施。gydF4y2Ba

4所示。注浆预加固gydF4y2Ba

在黄土地区,注浆预加固是一种理想的减少在地下挖掘隧道变形的测量。研究表明注浆预加固能显著提高性能软围岩的承载能力,形成钢筋周围环隧道。因此,衬砌的应力状态可以调整和隧道稳定性增强。在本部分中,研究了注浆预加固对变形的影响。gydF4y2Ba

4.1。注浆土的物理和力学性能gydF4y2Ba

在建筑工地,五个采样点确定,显示在图gydF4y2Ba5(一个)gydF4y2Ba。为了获得土壤参数灌浆后,密度实验,凝聚力,和内摩擦角,如图gydF4y2Ba5 (b)gydF4y2Ba。测试结果如图gydF4y2Ba6(一)gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba6 (c)gydF4y2Ba,分别。gydF4y2Ba

数据gydF4y2Ba6(一)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba6 (b)gydF4y2Ba表明,密度和凝聚力gydF4y2BacgydF4y2Ba灌浆后的土壤明显提高。相比之下,内摩擦角gydF4y2BaφgydF4y2Ba在图略有增加gydF4y2Ba6 (c)gydF4y2Ba。灌浆后平均每个参数的计算和确定为仿真参数表中列出的灌浆加固环和gydF4y2Ba5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

4.2。确定注浆加固圈的厚度gydF4y2Ba

为了确定合理的注浆加固圈的厚度,如图gydF4y2Ba7gydF4y2Ba厚度为1米,2米,3米计划在数值分析计算,分别。显示,该计划GP-0促进讨论注浆预加固的效果。gydF4y2Ba

如图gydF4y2Ba8(一个)gydF4y2Ba的曲线体积塑性区与不同加固环厚度是策划。很明显,注浆预加固能显著减少的体积塑性区周围的土壤。如果不采用注浆预加固、体积塑性区将达到约1133gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba的条件,这是1.5倍,1 m加固厚度。相比之下,这种下降趋势的体积钢筋的塑性区变得更加温和的厚度改变从1米到3米。gydF4y2Ba

数据gydF4y2Ba8 (b)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba8 (c)gydF4y2Ba显示隧道皇冠解决和跟踪解决钢筋环厚度不同。很明显,这两个皇冠结算深受注浆预加固和跟踪解决。值得注意的是,厚度2 m是一个关键参数的灌浆加固环,因为有一个小改变皇冠结算和跟踪结算后厚度可以达到2米,和最大跟踪结算可以满足控制要求的这个项目当厚度2 m被采用。因此,可以得出结论,2 m的灌浆加固环是最优的。gydF4y2Ba

基于上述分析,最优参数组合presupport技术已经确定。通过实际应用在西安站的地铁4号线,如图gydF4y2Ba9gydF4y2Ba,取得了良好的效果。因此,对于黄土地区隧道挖掘,管棚的结合presupport技术支持和注浆加固是非常有效地降低隧道变形和控制跟踪解决。gydF4y2Ba

5。结论gydF4y2Ba

基于第一个浅隧道通过下面一个活跃的火车站在黄土地区在中国,研究隧道变形和跟踪进行结算。保证安全运行的火车站地下开挖期间,安全评价的跟踪执行和解和补救措施结合presupport管道的屋顶和灌浆加固。gydF4y2Ba

最优支持参数研究。以下结论是明显的:gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba没有采用其他加固措施,最大跟踪结算已远远超过工程需求。gydF4y2Ba(b)gydF4y2Ba管道的安装顶板支护控制隧道皇冠结算中扮演一个重要的角色并跟踪解决。最优管径是159毫米,管的最优安排区域屋顶是150°。gydF4y2Ba(c)gydF4y2Ba注浆可以提高土壤强度,减少变形。注浆加固圈的最优厚度是2米。gydF4y2Ba

数据可用性gydF4y2Ba

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。gydF4y2Ba

的利益冲突gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

这项工作得到了国家自然科学基金(10772143)和陕西科技合作与创新基金项目(2015号tzc-g-8-9)。gydF4y2Ba

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