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岩土二元体地层下曲线地铁盾构施工响应模拟分析与施工参数优化设计
1
作者
孙捷城
谯殿君
+2 位作者
王建
王渭明
吕显州
《城市轨道交通研究》
北大核心
2025年第8期88-94,共7页
[目的]岩土二元体地层作为一种典型的上软下硬复合地层,其复杂的地质条件对曲线地段盾构隧道施工的地层变形机制及力学响应具有显著影响,深入分析不同施工条件下的响应至关重要。[方法]以济南轨道交通3号线滩头站-稻香站区间盾构施工为...
[目的]岩土二元体地层作为一种典型的上软下硬复合地层,其复杂的地质条件对曲线地段盾构隧道施工的地层变形机制及力学响应具有显著影响,深入分析不同施工条件下的响应至关重要。[方法]以济南轨道交通3号线滩头站-稻香站区间盾构施工为背景,采用数值模拟与现场监测结合的研究方法,系统分析了围岩变形、管片应力应变及施工参数优化的关键问题,揭示了岩土二元体地层下的施工力学响应,并在此基础上优化设计了施工措施与参数。[结果及结论]岩土二元体对于曲线地段隧道的影响大于直线地段隧道,曲线地段盾构的位移最大值出现在左拱肩处,且曲线地段盾构左拱肩的受影响范围要大于拱顶;在岩土二元体区域,曲线地段盾构处的围岩变形明显大于直线盾构,但曲线地段盾构隧道的变化幅度始终小于直线盾构隧道,且表现为拱顶沉降比拱底隆起更敏感;曲线地段盾构管片的第一、三主应力及变形量均大于直线地段盾构,尤其在距离岩土二元体2 m范围内应力增幅显著。提出了“微扰动精细化掘进+洞内超前注浆加固”的综合控制方案和相应参数,并验证了其有效性,揭示了岩土二元体地层倾角对注浆加固范围的影响规律,指出当倾角小于65°时需适当增大加固宽度。
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关键词
地铁
岩土二元体地层
曲线地段盾构施工
施工响应分析
控制参数
数值模拟
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职称材料
盾构隧道穿越岩溶地层安全距离预测模型
2
作者
谯殿君
郑宇
+3 位作者
吕显州
李桂源
李嘉诚
孙捷城
《水文地质工程地质》
2026年第1期217-229,共13页
盾构隧道施工穿越复杂岩溶地层时,会造成较大的施工扰动,从而显著增大地表过大沉降或局部坍塌的风险,严重威胁盾构施工安全。以济南轨道交通4号线唐冶站至程家庄站区间盾构隧道穿越岩溶地层段为研究背景,采用数值模拟方法研究隧道上穿...
盾构隧道施工穿越复杂岩溶地层时,会造成较大的施工扰动,从而显著增大地表过大沉降或局部坍塌的风险,严重威胁盾构施工安全。以济南轨道交通4号线唐冶站至程家庄站区间盾构隧道穿越岩溶地层段为研究背景,采用数值模拟方法研究隧道上穿及侧穿溶洞时的围岩位移场、塑性区的演化规律,并对模拟结果进行回归分析;根据塑性区贯通原则,设计考虑围岩等级、隧道埋深以及溶洞洞径3种因素的正交试验方案,分别建立隧道上穿以及侧穿溶洞的溶-隧安全距离预测模型。研究表明:隧道上穿溶洞时,随着溶-隧间距增加,拱底隆起增加,拱顶沉降减小,左右拱腰水平位移减小,塑性区贯通趋势减小;隧道侧穿溶洞时,随着溶-隧间距增加,拱顶沉降减小,近溶洞一侧的拱腰水平位移减小,塑性区贯通趋势减小。溶-隧安全距离随关键因素变化呈增大趋势,不同因素的影响程度表现为:溶洞洞径>围岩等级>隧道埋深。根据理论分析和模型预测结果,建议应对唐冶站至程家庄站区间盾构隧道下方5 m以及侧方3 m的范围进行加固。研究成果可为济南轨道交通4号线盾构隧道穿越岩溶地层段围岩加固提供理论依据,对于指导类似地层现场施工具有重要意义。
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关键词
盾构隧道
围岩变形
岩溶地层
安全距离
数值模拟
正交试验
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职称材料
题名
岩土二元体地层下曲线地铁盾构施工响应模拟分析与施工参数优化设计
1
作者
孙捷城
谯殿君
王建
王渭明
吕显州
机构
济南轨道交通集团有限公司
东南大学交通学院
山东科技大学
济南交通发展投资有限公司
青岛地铁集团有限公司第三建设分公司
出处
《城市轨道交通研究》
北大核心
2025年第8期88-94,共7页
基金
山东省重点研发计划项目(2021CXGC011203)
山东省自然科学基金项目(ZR2021QE187,ZR2020QE269)
山东省住建厅科学技术项目(2019-K7-12)。
文摘
[目的]岩土二元体地层作为一种典型的上软下硬复合地层,其复杂的地质条件对曲线地段盾构隧道施工的地层变形机制及力学响应具有显著影响,深入分析不同施工条件下的响应至关重要。[方法]以济南轨道交通3号线滩头站-稻香站区间盾构施工为背景,采用数值模拟与现场监测结合的研究方法,系统分析了围岩变形、管片应力应变及施工参数优化的关键问题,揭示了岩土二元体地层下的施工力学响应,并在此基础上优化设计了施工措施与参数。[结果及结论]岩土二元体对于曲线地段隧道的影响大于直线地段隧道,曲线地段盾构的位移最大值出现在左拱肩处,且曲线地段盾构左拱肩的受影响范围要大于拱顶;在岩土二元体区域,曲线地段盾构处的围岩变形明显大于直线盾构,但曲线地段盾构隧道的变化幅度始终小于直线盾构隧道,且表现为拱顶沉降比拱底隆起更敏感;曲线地段盾构管片的第一、三主应力及变形量均大于直线地段盾构,尤其在距离岩土二元体2 m范围内应力增幅显著。提出了“微扰动精细化掘进+洞内超前注浆加固”的综合控制方案和相应参数,并验证了其有效性,揭示了岩土二元体地层倾角对注浆加固范围的影响规律,指出当倾角小于65°时需适当增大加固宽度。
关键词
地铁
岩土二元体地层
曲线地段盾构施工
施工响应分析
控制参数
数值模拟
Keywords
metro
rock-soil binary stratum
curved section shield construction
construction response analysis
control parameters
numerical simulation
分类号
U445.43 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
盾构隧道穿越岩溶地层安全距离预测模型
2
作者
谯殿君
郑宇
吕显州
李桂源
李嘉诚
孙捷城
机构
山东科技大学地球科学与工程学院
出处
《水文地质工程地质》
2026年第1期217-229,共13页
文摘
盾构隧道施工穿越复杂岩溶地层时,会造成较大的施工扰动,从而显著增大地表过大沉降或局部坍塌的风险,严重威胁盾构施工安全。以济南轨道交通4号线唐冶站至程家庄站区间盾构隧道穿越岩溶地层段为研究背景,采用数值模拟方法研究隧道上穿及侧穿溶洞时的围岩位移场、塑性区的演化规律,并对模拟结果进行回归分析;根据塑性区贯通原则,设计考虑围岩等级、隧道埋深以及溶洞洞径3种因素的正交试验方案,分别建立隧道上穿以及侧穿溶洞的溶-隧安全距离预测模型。研究表明:隧道上穿溶洞时,随着溶-隧间距增加,拱底隆起增加,拱顶沉降减小,左右拱腰水平位移减小,塑性区贯通趋势减小;隧道侧穿溶洞时,随着溶-隧间距增加,拱顶沉降减小,近溶洞一侧的拱腰水平位移减小,塑性区贯通趋势减小。溶-隧安全距离随关键因素变化呈增大趋势,不同因素的影响程度表现为:溶洞洞径>围岩等级>隧道埋深。根据理论分析和模型预测结果,建议应对唐冶站至程家庄站区间盾构隧道下方5 m以及侧方3 m的范围进行加固。研究成果可为济南轨道交通4号线盾构隧道穿越岩溶地层段围岩加固提供理论依据,对于指导类似地层现场施工具有重要意义。
关键词
盾构隧道
围岩变形
岩溶地层
安全距离
数值模拟
正交试验
Keywords
shield tunnel
surrounding rock deformation
karst strata
safety distance
numerical simulation
orthogonal experiment
分类号
P642.25 [天文地球]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
岩土二元体地层下曲线地铁盾构施工响应模拟分析与施工参数优化设计
孙捷城
谯殿君
王建
王渭明
吕显州
《城市轨道交通研究》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
盾构隧道穿越岩溶地层安全距离预测模型
谯殿君
郑宇
吕显州
李桂源
李嘉诚
孙捷城
《水文地质工程地质》
2026
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职称材料
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