Advances in Transportation Geotechnics IV

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. Tunnels

   1. Frontmatter

   2. Investigation on the Dynamic Response of a High-Speed Railway Tunnel Located Beneath an Airport Runway and Uneven Settlement of the Runway

      Feizhi Xiao, Jizhong Yang, Yao Shan

      Das Kapitel vertieft sich in das komplexe Zusammenspiel zwischen einem Hochgeschwindigkeits-Eisenbahntunnel und einer Start- und Landebahn für Flughäfen und konzentriert sich auf die dynamischen Reaktionen und Sicherheitsauswirkungen dieser einzigartigen Infrastrukturkreuzung. Es präsentiert ein umfassendes Finite-Elemente-Analysemodell, um die langfristige Besiedlung der Start- und Landebahn aufgrund von Hochgeschwindigkeitszügen vorherzusagen und die Einhaltung strenger Regeln für die Flughafentechnik sicherzustellen. Darüber hinaus untersucht die Studie die Auswirkungen von Flugzeuglasten auf die strukturelle Integrität des Tunnels und die Betriebssicherheit von Hochgeschwindigkeitszügen, wobei die minimalen Auswirkungen dieser Lasten auf die Tunnelverformung und Zugleistung hervorgehoben werden. Die Forschung bietet wertvolle Einblicke in die Konzeption und den Betrieb solcher integrierter Transportsysteme und trägt zur Weiterentwicklung umfassender Verkehrsknotenpunkte bei.

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   3. Influence of Shield Slurry Property on Filter Cake Quality in Sand Stratum

      Weitao Ye, Longlong Fu, Shunhua Zhou

      Dieses Kapitel geht der entscheidenden Rolle der Gülleeigenschaften bei der Aufrechterhaltung der Stabilität der Tunnelwände während des Gülleschildvortriebs nach. Zunächst wird die Bedeutung geeigneter Gülleeigenschaften für die Bildung von Filterkuchen hervorgehoben, die für einen wirksamen Unterstützungsdruck auf die Aushubfläche unverzichtbar sind. Die Autoren untersuchen den Einfluss unterschiedlicher Materialien und Proportionen auf die relative Dichte und Viskosität von Gülle durch Labortests. Insbesondere berücksichtigt die Studie synthetisch den kombinierten Effekt der relativen Dichte und Viskosität von Gülle, eine Abweichung von früheren Einzelfaktoranalysen. Die Ergebnisse dieser Tests werden dann in einem realen Szenario angewendet, wobei sich ein segmentiertes Güllekontrollsystem in einem Tunnelprojekt in Fuzhou als effektiv erwiesen hat. Das Kapitel schließt mit einer Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse und betont, wie wichtig es ist, die Wechselwirkung zwischen Gülleeigenschaften und Filterkuchenqualität für erfolgreiche Tunnelarbeiten zu verstehen.

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   4. Dynamic Response and Long-Term Settlement of Four Overlapping Tunnels Subject to Train Load

      Xiangliang Zhou, Quanmei Gong, Zhiyao Tian, Yao Shan

      Das Kapitel vertieft sich in die komplizierten dynamischen Reaktionen und langfristigen Siedlungen von vier sich überlappenden Tunneln, die Zuglasten ausgesetzt sind. Zunächst wird die dringende Notwendigkeit der Verkehrsanbindung und des anschließenden Ausbaus des städtischen Schienennetzes hervorgehoben, was zu einer Zunahme sich überschneidender U-Bahn-Tunnel führt. Die dynamische Reaktion dieser Tunnel ist wesentlich komplexer als die einzelner Tunnel und hat potenzielle Auswirkungen auf die langfristige Verformung des Untergrundes. Die Studie umfasst verschiedene Methoden, darunter Feldtests, numerische Modelle und analytische Methoden, um die dynamischen Reaktionen und Settlements zu untersuchen. Es untersucht auch die Verwendung sowohl konstitutiver als auch empirischer Modelle zur Berechnung von Plastiksiedlungen und -konsolidierungen. Die Ergebnisse zeigen, dass die dynamischen Reaktionen und Siedlungen in Fällen mit mehreren Tunneln größer sind als in Fällen mit nur einem Tunnel. Das Kapitel konzentriert sich auf ein reales Szenario, das die U-Bahn-Linien 3 und 5 von Nanjing betrifft. Dabei werden fortgeschrittene numerische Modelle verwendet, um die dynamischen Reaktionen und Siedlungen zu analysieren. Die Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, die dynamischen Verstärkungseffekte und langfristigen Siedlungen in sich überschneidenden Tunnelzonen zu verstehen und abzumildern, um die Serviceleistung städtischer Schienenverkehrsnetze aufrechtzuerhalten.

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   5. Dynamic Stability of Soft Soil Between Closely and Obliquely Overlapped Metro Tunnels Subjected to Moving Train Loads

      Hui Li, Quanmei Gong, Honggui Di, Weitao Ye, Zhi Liu

      Das Kapitel befasst sich mit der dynamischen Stabilität weichen Bodens zwischen eng und schräg überlappenden U-Bahn-Tunneln, die beweglichen Zuglasten ausgesetzt sind. Es unterstreicht die Bedeutung des Verständnisses der dynamischen Reaktion weicher Böden in derart komplexen technischen Situationen. Die Autoren präsentieren ein 3D-Fahrzeug-Gleis-Tunnel-Boden-Modell, das durch Messdaten der Shenzhen U-Bahn-Linie 5 validiert wurde, um die dynamische Interaktion zwischen Tunneln und Boden zu simulieren. Das Modell berücksichtigt das nichtlineare Verhalten des Bodens, die Muster der Zuglasten und die dynamische Reaktion der Strukturen. Die Studie konzentriert sich auf die dynamischen Scherspannungen und Transfereigenschaften der weichen Bodenschichten und bewertet die dynamische Stabilität anhand zyklischer Schwellenschubspannungsparameter. Die Ergebnisse zeigen entscheidende Einsichten in die anfälligsten Positionen für weiche Böden und die nichtlineare Zunahme der dynamischen Scherbelastung mit der Anzahl der Betriebslinien. In diesem Kapitel werden auch Hochdruck-Jet-Verpresspfähle als Bewehrungsmaßnahme vorgeschlagen, die ihre Wirksamkeit bei der Verringerung der dynamischen Scherbelastung unter Beweis stellen. Diese Forschung ist für die Verbesserung der Sicherheit und Effizienz von U-Bahn-Systemen in städtischen Gebieten von entscheidender Bedeutung.

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   6. Research on Calculating Quantity of Utility Tunnel with Revit Secondary Development

      Qi Zhang, Qian Su, Yan Yan

      Das Kapitel konzentriert sich auf die Verbesserung der Genauigkeit der Mengenberechnung für unterirdische Rohrstollen unter Verwendung der Revit-Sekundärerschließung. Er beginnt mit der Diskussion über die Bedeutung von Bodenrohrstollen in der städtischen Infrastruktur und die Notwendigkeit präziser Mengenberechnungen in der Planungsphase. Der Autor kritisiert aktuelle Methoden wie manuelle Berechnung und computergestützte Tabellen für ihre Ineffizienzen und Ungenauigkeiten. Building Information Modeling (BIM) wird als mögliche Lösung eingeführt, mit besonderem Fokus auf Revit. Die vorgeschlagene Methode umfasst vier Schlüsselschritte: Eingabe von Informationen, Codidentifizierung, Artikelzuweisung und Entwicklung eines Plug-ins. Dieser Ansatz stellt sicher, dass Mengenberechnungen präzise, integriert und auf chinesische Standards anwendbar sind. Das Kapitel umfasst auch eine Fallstudie eines unterirdischen Rohrstollens in Nanjing, Provinz Jiangsu, um die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Methode zu demonstrieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die neue Methode die Erkennungsgenauigkeit und Datenintegrität im Vergleich zu herkömmlicher Berechnungssoftware deutlich verbessert. Das Kapitel schließt mit der Hervorhebung des Potenzials für die weitere Entwicklung und Anwendung dieser Methode in der Bauindustrie.

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   7. The Influence of Variation in Groundwater Table on Ground Vibrations from Underground Tunnels

      Chao He, Shunhua Zhou, Honggui Di, Xiaohui Zhang

      Das Kapitel untersucht den Einfluss der Grundwasserspiegel-Variation auf Bodenschwingungen, die durch unterirdische Tunnel hervorgerufen werden. Es wird ein analytisches Modell eingeführt, das die Transfermatrix-Methode verwendet, um die Wellenausbreitung in mehrschichtigen Halbräumen unter Berücksichtigung sowohl trockener als auch gesättigter Bodenbedingungen zu simulieren. Das Modell berücksichtigt die Kopplung zwischen dem Tunnel und dem umgebenden Boden und ermöglicht so präzise Vorhersagen von Bodenschwingungen unter verschiedenen Grundwasserszenarien. Numerische Ergebnisse zeigen, dass die Schwankungen des Grundwasserspiegels die Vibrationswerte erheblich beeinflussen, wobei bemerkenswerte Unterschiede zwischen trockenen und gesättigten Bodenverhältnissen zu beobachten sind. Das Kapitel unterstreicht die Bedeutung der Berücksichtigung von Schwankungen des Grundwasserspiegels bei der Planung und Analyse unterirdischer Tunnel, um die strukturelle Integrität zu gewährleisten und die Umweltauswirkungen zu minimieren.

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   8. Experimental Studies on Three Types of Vibration Isolators for Buildings Near Subways

      Tao Sheng, Xue-cheng Bian, Wei-xing Shi, Jia-zeng Shan, Gan-bin Liu

      Das Kapitel befasst sich mit der Entwicklung und Erprobung von drei fortschrittlichen Schwingungsisolatoren, die darauf ausgelegt sind, durch die U-Bahn verursachte Schwingungen in nahe gelegenen Gebäuden zu mildern. Der erste Isolator, gestapelte Sandsäcke, weist eine hohe Druckfestigkeit und geringe vertikale Steifigkeit auf, wodurch er für vertikale Schwingungsisolation geeignet ist. Der zweite Isolator, ein verbesserter Geokunststoff-Isolator, weist einstellbare vertikale Steifigkeit und Dämpfungsverhältnisse auf, indem er die Mischung aus Sand- und Gummipartikeln variiert. Der dritte Isolator, ein laminierter, dicker Gummiisolator, enthält einen verschiebbaren Boden, um die Erdbebensicherheit zu erhöhen. Feldversuche bestätigen die Effektivität dieser Isolatoren bei der Reduzierung von Vibrationen und gewährleisten menschlichen Komfort und strukturelle Sicherheit.

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   9. Dynamic Response of Floating Slab Track with Variation on Failure Position of Steel Spring

      Xiaolin Song, Linfeng Xue, Fangzheng Xu, Jianping Wei

      Das Kapitel vertieft sich in die dynamische Reaktion schwimmender Plattenbahnen mit Stahlfedern, wobei der bedeutende Einfluss von Federversagenspositionen auf die Schwingungseigenschaften hervorgehoben wird. Anhand detaillierter numerischer Analysen untersucht die Studie den Einfluss von Fehlerpositionen auf die Verdrängung von Schienen, die Beschleunigung von Tunnelwänden und Bodenvibrationen. Insbesondere zeigt sich, dass Fehlschläge in der Endposition im Vergleich zu anderen Positionen stärkere Auswirkungen auf die Schwingungsdämpfung haben. Die Ergebnisse tragen zum Verständnis bei, wie schwimmende Deckengleise für eine bessere Schwingungskontrolle in U-Bahn-Systemen optimiert werden können.

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   10. The Effect of Boundary Permeability on the Dynamic Response of the Layered Saturated Ground Subjected to an Underground Moving Load

       Yijun Li, Anfeng Hu, Kanghe Xie, Rong-tang Zhang

       Das Kapitel vertieft sich in die kritische Frage der Bodenschwingungen, die durch U-Bahn-Züge hervorgerufen werden, wobei der Schwerpunkt auf der dynamischen Reaktion des gesättigten Bodens liegt. Es baut auf bestehenden Modellen auf, wie dem 2D-Strahlmodell und dem 3D-BiB-Modell, um eine genauere Darstellung unter Verwendung der Biot-Theorie für gesättigte poroelastische Medien zu entwickeln. Die Studie verwendet die Transfer-Matrix-Methode (TRM), um die Bewegungsgleichungen sowohl für das Schüttgut als auch für die Porenflüssigkeit unter Berücksichtigung zweier unterschiedlicher Entwässerungsbedingungen zu lösen: durchlässige und undurchlässige Grenzen. Die in der Zeit-Raum-Domäne präsentierten Ergebnisse zeigen, dass die Durchlässigkeit des Bodens die vertikale Verschiebung der Oberfläche signifikant beeinflusst, wobei die Auswirkungen bei geringeren Lastgeschwindigkeiten ausgeprägter sind. Das Kapitel kommt zu dem Schluss, dass der Entwässerungszustand der Erdoberfläche eine entscheidende Rolle bei der dynamischen Reaktion spielt, insbesondere wenn die Geschwindigkeit der beweglichen Last unter der kritischen Geschwindigkeit liegt.

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   11. The Effect of Excavation Unloading on the Deformation of Existing Underlying Shield Tunnel

       Min-yun Hu, Jing-tian Yang, Li-dong Pan, Kong-shu Peng, Yu-ke Lu

       Das Kapitel untersucht die Auswirkungen der Aushubarbeiten auf die Verformung bestehender unterirdischer Schutztunnels, ein kritisches Thema in städtischen Gebieten mit begrenztem unterirdischen Raum. Er beginnt mit der Diskussion über die zunehmende Belastung des Transportwesens und die darauf folgende Beschleunigung der Nutzung des unterirdischen Weltraums in Ostchina. Die Studie konzentriert sich auf die vertikale Verdrängung von Tunneln aufgrund von Aushubarbeiten und betont, wie wichtig es ist, diese Verdrängung zu kontrollieren, um die Tunnelsicherheit zu gewährleisten. Feldmessungen aus 17 realen Fällen werden analysiert und zeigen, dass geeignete technische Maßnahmen die Tunnelverschiebung effektiv kontrollieren können. Zusätzlich werden 2D-FEM-Simulationen durchgeführt, um den Einfluss der Aushubeigenschaften und die Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen wie Bodenverbesserung und Anti-Ziehpfählen weiter zu untersuchen. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Notwendigkeit einer strengen Kontrolle der Aushubbreite und -tiefe sowie des kombinierten Einsatzes von Bodenverbesserungs- und Anti-Ziehpfählen zum Tunnelschutz.

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