层状围岩管片衬砌配合陶粒与锚杆的联合支护技术研究 被引量：7

1

作者 胡雄玉 何川 +1 位作者 吴迪 杨清浩 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1093-1102,共10页

深部层状围岩中修建盾构隧道,管片衬砌易受偏压作用,对结构安全构成挑战。提出一种管片衬砌配合陶粒可压缩层与锚杆的联合支护技术,采用大比例尺相似模型试验针对联合支护技术的支护效果进行研究,进行了可压缩层配合不同长度和间距的锚... 深部层状围岩中修建盾构隧道,管片衬砌易受偏压作用,对结构安全构成挑战。提出一种管片衬砌配合陶粒可压缩层与锚杆的联合支护技术,采用大比例尺相似模型试验针对联合支护技术的支护效果进行研究,进行了可压缩层配合不同长度和间距的锚杆支护效果对比研究,从管片衬砌内力、变形角度分析了联合支护效果,从可压缩层的压缩变形路径和移动特征角度分析了联合支护机理。研究结构表明：联合支护技术一定程度上改变了管片的内力分布形式,降低了围岩偏压作用,削减管片衬砌内力和形变量;锚杆的施作可以有效减小层状围岩变形,陶粒压缩层可以有效吸收围岩变形;联合支护中锚杆的长度和间距存在一个最优值,超过该最优值,锚杆的加固效果不再明显增加;联合支护的作用机理由两部分构成：陶粒压缩层的让压作用与锚杆加固作用。研究结果对层状围岩中修建盾构隧道的支护结构型式设计具有一定参考价值。 展开更多

关键词 层状围岩 盾构隧道 模型试验 管片衬砌 锚杆 陶粒可压缩层

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层状围岩中管片衬砌受力特征的模型试验研究 被引量：10

2

作者 胡雄玉 杨清浩 +1 位作者 何川 曹淞宇 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1773-1781,共9页

深部层状围岩结构强度具有各向异性特点,此类地层中修建盾构隧道,管片衬砌易受偏压作用,对结构安全构成挑战。开展层状围岩与盾构管片衬砌相互作用关系的相似模型试验研究,研究不同层理倾角下管片衬砌壁后围岩压力、管片衬砌内力和变形... 深部层状围岩结构强度具有各向异性特点,此类地层中修建盾构隧道,管片衬砌易受偏压作用,对结构安全构成挑战。开展层状围岩与盾构管片衬砌相互作用关系的相似模型试验研究,研究不同层理倾角下管片衬砌壁后围岩压力、管片衬砌内力和变形分布规律。研究结构表明：管片衬砌受力和变形特征受层理面控制明显,管片衬砌受力极不均匀,弯矩、轴力和变形呈现非对称分布;管片衬砌壁后围岩压力最大值集中在强度最弱的层理面法线方向,该方向上管片衬砌的弯矩最大,轴力最小,变形最大;层理倾角对管片衬砌的受力和变形影响显著,层理倾角不仅影响管片衬砌壁后围岩压力分布形状还影响其量值大小;均质地层中,管片衬砌裂缝主要出在封顶块接头处和其他环向接头处,层状地层中管片衬砌裂缝出现位置受接头位置影响减弱,而受层理倾角影响明显,管片衬砌裂缝出现位置主要集中在层理面法向。研究结果对层状围岩中修建盾构隧道的支护结构型式设计具有一定参考价值。 展开更多

关键词 盾构隧道 层状围岩 模型试验 围岩压力 管片衬砌 内力 变形

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管片衬砌配合陶粒可压缩层支护结构型式的模型试验研究 被引量：3

3

作者 胡雄玉 何川 +1 位作者 杨清浩 曹凇宇 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期111-121,共11页

提出一种适用于深部地层TBM工法隧道的管片衬砌配合陶粒可压缩层的让压支护技术,结合台格庙矿区TBM施工的长距离斜井工程,采用模型试验方法,从管片衬砌弯矩、轴力、变形、破坏特征对比分析陶粒和碎石可压缩层的让压效果,从可压缩层的压... 提出一种适用于深部地层TBM工法隧道的管片衬砌配合陶粒可压缩层的让压支护技术,结合台格庙矿区TBM施工的长距离斜井工程,采用模型试验方法,从管片衬砌弯矩、轴力、变形、破坏特征对比分析陶粒和碎石可压缩层的让压效果,从可压缩层的压缩变形路径和颗粒移动特征角度揭示各自的让压机制。研究结果表明:陶粒内部蜂窝状构造使其具备高压缩性,压缩率是碎石的10倍;陶粒可压缩层的让压效果要优于碎石可压缩层;不等压地应力条件下,碎石可压缩层会在一定程度上减小管片衬砌负弯区的抗力系数,导致负弯矩偏大,负弯区裂纹数量和宽度增加。陶粒和碎石的形状和内部构造差异导致两者让压效果和机制不同,最终导致管片衬砌的内力和变形、破坏特征差异。陶粒可压缩层让压机制由相互嵌挤、错动移位和挤压破碎作用三部分组成;碎石可压缩层的让压机制由前两部分组成;不等压地应力件下,由于陶粒的圆形形状特征,其向地应力较小侧自由移位和挤压作用发挥程度要高于菱角状外形的碎石,这一特征不仅增加了陶粒的让压效果还会在一定程度上增大了地应力较小侧的地层抗力系数,改善了管片衬砌受力特性。研究结果对未来TBM工法修建深部斜井的支护结构型式设计具有一定参考价值。 展开更多

关键词 深部围岩 TBM施工 管片衬砌 让压技术 陶粒可压缩层 模型试验

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不同加固方式下盾构施工对桥梁桩基影响的研究 被引量：10

4

作者 胡雄玉 《铁道建筑》 北大核心 2013年第3期75-77,共3页

某城市地铁盾构隧道近距离穿越城市立交桥桩基,最小净距仅1.56 m。应用ANSYS建立三维非线性有限元模型分析盾构隧道施工对桥梁桩基的影响。采用接触单元来模拟桩基与土体的相互作用,分析不同加固方式下盾构隧道掘进对近接桩基位移和内... 某城市地铁盾构隧道近距离穿越城市立交桥桩基,最小净距仅1.56 m。应用ANSYS建立三维非线性有限元模型分析盾构隧道施工对桥梁桩基的影响。采用接触单元来模拟桩基与土体的相互作用,分析不同加固方式下盾构隧道掘进对近接桩基位移和内力的影响。计算结果表明:盾构隧道近接施工时,既有桩基会产生侧移和附加内力;对距离隧道较近且靠近隧道侧的桩基进行花管注浆加固效果不明显;对盾构隧道穿越地层进行加固能有效降低桩基的侧移和附加内力。 展开更多

关键词 盾构隧道 桩基 加固方式 数值分析

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盾构隧道穿越河道施工对桥梁基础的影响分析 被引量：4

5

作者 胡雄玉 《铁道建筑》 北大核心 2013年第1期49-51,共3页

某市地铁1号线盾构隧道近距离穿越一座跨河桥梁,隧道近距离施工可能引起地层发生变形,导致既有桥梁桩基产生附加内力和变形,影响既有桥梁结构的正常使用。采用ANSYS有限元方法建立三维非线性模型对盾构穿越河道施工进行动态模拟,并从地... 某市地铁1号线盾构隧道近距离穿越一座跨河桥梁,隧道近距离施工可能引起地层发生变形,导致既有桥梁桩基产生附加内力和变形,影响既有桥梁结构的正常使用。采用ANSYS有限元方法建立三维非线性模型对盾构穿越河道施工进行动态模拟,并从地表沉降形态、桥梁桩基的位移和倾斜变化等方面进行了分析。计算结果表明,地铁一号线过河段施工会导致地表和桩基产生一定沉降,桩基还会产生倾斜,但管片的轴力和弯矩均在合理的范围内,能确保桥梁整体安全性。 展开更多

关键词 盾构隧道 桥梁桩基 数值分析

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砂卵石地层土压盾构掘进掌子面稳定性室内试验与三维离散元仿真研究 被引量：27

6

作者 王俊 王闯 +2 位作者 何川 胡雄玉 江英超 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期3038-3046,3054,共10页

采用Φ800 mm模型土压盾构开展室内掘进试验,以探究砂卵石中土压盾构隧道掌子面失稳诱发地层变形特征。同时,补充开展三维离散元仿真以挖掘室内试验难以获取的掌子面失稳信息,并研究隧道埋深对掌子面稳定性的影响规律。研究结果表明:砂... 采用Φ800 mm模型土压盾构开展室内掘进试验,以探究砂卵石中土压盾构隧道掌子面失稳诱发地层变形特征。同时,补充开展三维离散元仿真以挖掘室内试验难以获取的掌子面失稳信息,并研究隧道埋深对掌子面稳定性的影响规律。研究结果表明:砂卵石地层中盾构隧道掌子面失稳发展到地表后,沉降曲面呈上大下小逐步收缩的沙漏状,影响范围小于砂土地层。考虑盾构动态掘进过程后,卵石颗粒接触关系变化十分剧烈,掌子面稳定性被削弱,极限支护压力随之增大。掌子面极限支护压力随隧道埋深基本呈线性增加,极限支护压力与初始支护压力之比则随埋深增大而减小。掌子面失稳机制可根据隧道埋深划分为3种模式。与既有研究相比,考虑了盾构动态掘进过程与实际工程更加接近,可为确保砂卵石地层土压盾构隧道施工掌子面稳定提供参考。 展开更多

关键词 砂卵石地层 土压盾构 掌子面失稳 室内试验 三维离散元 动态掘削

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富水区隧道合理防排水型式及注浆加固参数研究 被引量：14

7

作者 邹育麟 何川 +2 位作者 胡雄玉 何聪 蓝蕾蕾 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2014年第4期485-491,共7页

以在建的某近接水库公路隧道为工程依托,建立其渗流场和应力场的双场流固耦合计算模型;选取3种不同的防排水型式为研究对象,对注浆圈厚度、注浆圈渗透系数、控制排水量等因素对隧道内排水量和衬砌外水压力的影响规律进行探究,提出了合... 以在建的某近接水库公路隧道为工程依托,建立其渗流场和应力场的双场流固耦合计算模型;选取3种不同的防排水型式为研究对象,对注浆圈厚度、注浆圈渗透系数、控制排水量等因素对隧道内排水量和衬砌外水压力的影响规律进行探究,提出了合理的注浆圈加固参数、控制性排水量以及最优的防排水方式等。研究结果表明:增大注浆圈厚度或降低注浆圈渗透系数均能实现减小衬砌外水压力的目的,但并不意味着注浆圈厚度越厚、渗透系数越低,对隧道涌水量的控制效果就越好,而是存在一个相对经济合理的注浆圈加固参数值;隧道控制排水量以及排水型式对于控制衬砌结构外水压力的大小起到决定性的作用;采用环向排水管及盲管+墙脚设泄水孔的排水型式,这对衬砌结构受力最为有利。 展开更多

关键词 隧道工程 流固耦合计算 防排水型式 注浆加固参数

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基于分数阶微积分的改进西原模型及其参数智能辨识 被引量：15

8

作者 徐国文 何川 +1 位作者 胡雄玉 王士民 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期132-138 147,147,共8页

传统西原模型难以描述岩石的非线性加速流变特性,根据Riemann-Liouville分数阶微积分理论,采用分数阶黏壶及非线性黏塑性体NVPB(nonlinear viscoplastic body)模型,分别取代传统西原模型黏弹性体中的牛顿黏壶及黏塑性体,提出改进的西原... 传统西原模型难以描述岩石的非线性加速流变特性,根据Riemann-Liouville分数阶微积分理论,采用分数阶黏壶及非线性黏塑性体NVPB(nonlinear viscoplastic body)模型,分别取代传统西原模型黏弹性体中的牛顿黏壶及黏塑性体,提出改进的西原模型,并推导出岩石在恒应力情况下的三维蠕变本构方程。模型采用基于流变阶段分解-粒子群-模拟退火算法相结合的智能算法对已有的试验数据进行反演,结果表明该模型能有效地反映岩石3个阶段的蠕变特征。通过对模型的敏感性分析发现,岩石的非线性渐变过程及加速蠕变阶段的快慢程度分别由分数阶导数的阶次及流变指数控制,传统西原模型是改进西原模型的一种特例。 展开更多

关键词 分数阶微积分 西原模型 智能辨识 非线性蠕变

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管片衬砌配合碎石可压缩层与锚杆的支护型式研究 被引量：5

9

作者 刘方 胡雄玉 高峰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期55-62,共8页

针对深埋地层中修建盾构隧道,特别是围岩表现蠕变特性,研究一种管片衬砌配合压缩层与锚杆的联合支护技术.采用有限差分与离散元的耦合计算方法,进行了管片衬砌壁后注浆、管片衬砌壁后填充碎石可压缩层、管片衬砌配合碎石可压缩层和高强... 针对深埋地层中修建盾构隧道,特别是围岩表现蠕变特性,研究一种管片衬砌配合压缩层与锚杆的联合支护技术.采用有限差分与离散元的耦合计算方法,进行了管片衬砌壁后注浆、管片衬砌壁后填充碎石可压缩层、管片衬砌配合碎石可压缩层和高强预应力锚杆的支护效果对比研究.从围岩塑性区发展、沉降随时间变化、管片衬砌弯矩和轴力分析了联合支护效果.从碎石可压缩层的压缩变形路径、锚固围岩的位移矢量等角度揭示了联合支护的细观作用机理.研究结果表明:仅采取管片衬砌配合碎石可压缩层的让压支护手段无法维持管片衬砌的长期稳定;联合支护结构型式既可以提高围岩自身承载能力,也能够有效吸收围岩的蠕变变形.联合支护的作用机理由两部分构成:碎石可压缩层的让压作用与高强预应力锚杆加固围岩作用.其中,碎石可压缩层的让压机理主要通过颗粒间相互嵌挤和错动移位作用调减管片衬砌壁后接触力;高强预应力锚杆的加固机理是由锚杆形成的锚固区控制了蠕变变形的过大发展.研究结果对未来盾构工法修建深部高地应力、强蠕变隧道的支护型式设计具有一定参考价值. 展开更多

关键词 盾构隧道 联合支护 碎石可压缩层 高强预应力锚杆

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考虑围岩蠕变特性的TBM隧道管片衬砌受力特性研究 被引量：3

10

作者 刘方 胡雄玉 高峰 《铁道标准设计》 北大核心 2019年第5期124-128,173,共6页

为研究深部高地应力岩层中修建TBM隧道时管片衬砌结构的力学行为,以某深埋TBM工法隧道为研究对象,建立基于围岩蠕变和管片分块效应的衬砌-围岩复合模型,研究考虑时间效应下管片衬砌的受力特性。结果表明:考虑围岩蠕变效应下管片衬砌受... 为研究深部高地应力岩层中修建TBM隧道时管片衬砌结构的力学行为,以某深埋TBM工法隧道为研究对象,建立基于围岩蠕变和管片分块效应的衬砌-围岩复合模型,研究考虑时间效应下管片衬砌的受力特性。结果表明:考虑围岩蠕变效应下管片衬砌受力表现出明显的时间效应。随着围岩蠕变时间的延长,管片衬砌的形变、内力和接缝张开量均呈现两阶段增长,具体表现为前期呈线性增长,后期增加趋缓。洞周围岩应力经历三阶段变化,即先减小后增大直至稳定。围岩蠕变时间为100年时,管片衬砌的内力和形变量均接近极限值。研究结果可为深部高地应力且考虑围岩蠕变效应下的TBM隧道衬砌结构设计提供参考。 展开更多

关键词 TBM隧道 高地应力 围岩蠕变 管片衬砌内力 管片衬砌形变 长期安全性

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煤矿斜井盾构施工壁后同步注浆的双浆液特性研究 被引量：3

11

作者 吴聪 杨俊哲 +2 位作者 杜彬 晏启祥 胡雄玉 《路基工程》 2016年第6期112-116,共5页

以鄂尔多斯市台格庙煤矿盾构斜井为工程背景,对煤矿盾构斜井施工壁后同步注浆的双浆液特性进行试验研究,试验内容包括:流动度、泌水率、凝胶时间和抗压强度的测定。通过分析水灰比和水玻璃用量变化时的双浆液基本性能变化规律,得到适用... 以鄂尔多斯市台格庙煤矿盾构斜井为工程背景,对煤矿盾构斜井施工壁后同步注浆的双浆液特性进行试验研究,试验内容包括:流动度、泌水率、凝胶时间和抗压强度的测定。通过分析水灰比和水玻璃用量变化时的双浆液基本性能变化规律,得到适用于台格庙矿区盾构斜井施工壁后采用的水泥-水玻璃双浆液配合比。结果表明:当水玻璃用量不变时,随着水灰比的减小,双浆液的抗压强度逐渐增大,凝胶时间逐渐减小,流动度逐渐增大;当水灰比不变时,随着水玻璃用量的增多,双浆液的凝胶时间逐渐增大,抗压强度先增大后减小。 展开更多

关键词 煤矿斜井 盾构施工 壁后同步注浆 浆液特性 配合比 双浆液

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基于时间序列聚类和LSSVM的隧道拱顶位移预测 被引量：2

12

作者 杨清浩 胡雄玉 陈子全 《公路工程》 北大核心 2019年第1期9-15,31,共8页

在隧道施工中,拱顶下沉位移的监控量测及其发展趋势的有效预测,对隧道的安全施工具有重要意义。提出一种结合K-medoids聚类算法和最小二乘支持向量机(LSSVM)的智能算法对拱顶下沉位移进行预测,并通过汶马高速鹧鸪山隧道的现场实测数据... 在隧道施工中,拱顶下沉位移的监控量测及其发展趋势的有效预测,对隧道的安全施工具有重要意义。提出一种结合K-medoids聚类算法和最小二乘支持向量机(LSSVM)的智能算法对拱顶下沉位移进行预测,并通过汶马高速鹧鸪山隧道的现场实测数据验证了该方法的有效性。研究结果表明:同一类拱顶下沉位移时间序列用同一模型预测具有可行性;隧道拱顶下沉位移是不平稳时间序列,相比直接用LS-SVM建立模型,采用WPT方法和LSSVM结合的算法具有更高的预测精度;以作为聚类中心的断面作为参考样本预测当前监测断面拱顶下沉位移时,只需要得到当前监测断面的较少数据,从而实现在当前断面的监测初期的有效预测。 展开更多

关键词 隧道监测 拱顶位移 时间序列预测 K-medoids聚类 LSSVM 小波包变换

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煤矿盾构斜井管片衬砌接头抗弯力学性能的试验研究 被引量：2

13

作者 杨醒宇 胡雄玉 +2 位作者 杨俊哲 杜彬 晏启祥 《路基工程》 2016年第6期106-111,共6页

针对鄂尔多斯市补连塔矿区2号辅运平硐盾构斜井管片衬砌接头结构特性,开展了管片接头抗弯试验研究。试验制作了足尺寸的盾构管片,管片接头采用工程现场使用的螺栓。在管片接头附近位置合理布置了应变、位移传感器。试验在不同的轴力下,... 针对鄂尔多斯市补连塔矿区2号辅运平硐盾构斜井管片衬砌接头结构特性,开展了管片接头抗弯试验研究。试验制作了足尺寸的盾构管片,管片接头采用工程现场使用的螺栓。在管片接头附近位置合理布置了应变、位移传感器。试验在不同的轴力下,对接头结构逐级施加弯矩荷载,并进行了破坏试验。通过测试接头应变位移分析,结果表明:在弯矩荷载的加大过程中,管片接头的力学特性表现为明显的非线性;管片接头抗弯刚度不仅与结构本身有关,还与弯矩、轴力有关,并给出了相关参考值;螺栓孔对于管片衬砌端头刚度有一定的削弱作用;接头结构的破坏是一个非线性特性逐步发展直至脆性破坏的过程。 展开更多

关键词 煤矿斜井 盾构 管片接头 抗弯刚度 弯矩 轴力

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神东补连塔煤矿~#2盾构斜井管片受力的预测分析 被引量：1

14

作者 刘曦睿 晏启祥 +2 位作者 胡雄玉 杜彬 杨俊哲 《路基工程》 2017年第1期59-63,77,共6页

以鄂尔多斯市的神东补连塔煤矿#2盾构斜井为工程依托,研究了煤矿斜井结构受力的分析方法和监测手段。基于特征曲线法、普氏理论以及其他方法对该工程的土压力进行预测分析,并将各计算结果进行了比较,同时还介绍了补连塔煤矿#2盾构斜井... 以鄂尔多斯市的神东补连塔煤矿#2盾构斜井为工程依托,研究了煤矿斜井结构受力的分析方法和监测手段。基于特征曲线法、普氏理论以及其他方法对该工程的土压力进行预测分析,并将各计算结果进行了比较,同时还介绍了补连塔煤矿#2盾构斜井测试断面的布置和管片的预埋传感器情况,并选取埋深270 m的试验环实测数据作分析,发现在盾构机继续推进2环后土压力值明显增加,至距盾尾8环后趋于稳定。将实测结果与各方法预估的结果对比,发现采用特征曲线法和普氏理论更适合该工程的管片受力预测分析。 展开更多

关键词 盾构斜井 荷载及内力监测 传感器 土压力 预测分析

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盾构斜井结构内力分析及其极限状态评估

15

作者 刘曦睿 晏启祥 +2 位作者 胡雄玉 杜彬 杨俊哲 《路基工程》 2016年第6期40-44,共5页

对神东补连塔煤矿#2辅运平硐盾构斜井工程安全性,采用一种盾构斜井的内力分析及极限状态方法进行评估。斜井的内力受围岩蠕变效应和同步注浆浆液硬化效应的影响,结合盾构斜井管片接头刚度非线性的特性,运用有限元软件ANSYS模拟,求得内... 对神东补连塔煤矿#2辅运平硐盾构斜井工程安全性,采用一种盾构斜井的内力分析及极限状态方法进行评估。斜井的内力受围岩蠕变效应和同步注浆浆液硬化效应的影响,结合盾构斜井管片接头刚度非线性的特性,运用有限元软件ANSYS模拟,求得内力随时间呈增大趋势。改进的极限状态评估方法主要分为:管片拉压、管片剪切和管片接头的安全评估,再根据内力分析方法可对斜井一段时期内的承载能力进行安全评估。结果表明:补连塔#2号盾构斜井计算断面在同步注浆后1年之内的极限状态评估满足设计要求,结构安全。 展开更多

关键词 盾构斜井 承载能力极限状态 安全评估 衬砌结构内力 管片接头

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