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考虑抗拉强度截断效应的双模式盾构穿越土岩复合地层开挖面稳定性研究
1
作者 黄阜 肖辉 +3 位作者 王勇涛 张敏 陈晶晶 方薇 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第1期109-119,共11页
为解决已有的基于极限分析的双模式盾构开挖面稳定性研究均未考虑抗拉强度截断效应难以反映开挖面前方岩土体的真实破坏特征问题,利用空间离散技术构建考虑抗拉强度截断效应的双模式盾构在土岩交替复合地层中掘进施工的开挖面三维破坏... 为解决已有的基于极限分析的双模式盾构开挖面稳定性研究均未考虑抗拉强度截断效应难以反映开挖面前方岩土体的真实破坏特征问题,利用空间离散技术构建考虑抗拉强度截断效应的双模式盾构在土岩交替复合地层中掘进施工的开挖面三维破坏机制。通过计算破坏机制中的内外能耗功率方程,得到双模式盾构在穿越土岩交界面过程中开挖面支护力的目标函数,采用优化计算获得盾构穿越土岩交界面过程中维持开挖面稳定的支护力最优上限解;采用数值模拟技术计算双模式盾构穿越土岩交界面过程中维持开挖面稳定的极限支护力。结果表明:1)考虑抗拉强度截断效应的开挖面支护力大于未考虑该效应的支护力,开挖面支护力随着抗拉强度折减系数ξ增大而减小;2)将数值模拟获得的支护力与本文理论方法计算得到的支护力进行对比,验证了本文提出的理论方法是有效的。 展开更多
关键词 土岩交界面 三维破坏机制 开挖面支护力 抗拉强度截断效应 双模式盾构
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新街台格庙矿区斜井隧道双模式盾构关键掘进参数配置研究 被引量：32
2
作者 管会生 张瑀 杨延栋 《隧道建设》 北大核心 2015年第4期377-381,共5页
为了解决盾构关键掘进参数的合理配置问题,实现盾构在不同地层条件下安全、快速、高效掘进,以新街矿区斜井隧道工程为依托,在研究斜井隧道工程地质条件的基础上,提出了双模盾构掘进参数配置的原则;分析计算双模式盾构在2种掘进模式下的... 为了解决盾构关键掘进参数的合理配置问题,实现盾构在不同地层条件下安全、快速、高效掘进,以新街矿区斜井隧道工程为依托,在研究斜井隧道工程地质条件的基础上,提出了双模盾构掘进参数配置的原则;分析计算双模式盾构在2种掘进模式下的最大切深、土舱压力以及盾构推力、刀盘扭矩等关键掘进参数,确定了在EPB模式和单护盾TBM模式下的最大切深分别为28r/min和19 r/min,并提出了在6个地质区间下双模盾构关键掘进参数的配置建议。 展开更多
关键词 斜井隧道 双模式盾构 掘进参数 参数配置 盾构掘进过程
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斜井隧道双模式盾构推进油缸布局优化研究 被引量：1
3
作者 陶伟 管会生 +1 位作者 郭立昌 黄松和 《隧道建设》 2014年第12期1207-1213,共7页
盾构推进油缸的布局合理性关系到隧道管片拼装质量,在斜井隧道施工中则更为突出。以煤矿斜井双模式盾构为例,通过分析不同掘进模式和工况下推进油缸布局优化条件以及根据单个管片受力均匀、管片环整体受力平衡及各分区推力均方差最小的... 盾构推进油缸的布局合理性关系到隧道管片拼装质量,在斜井隧道施工中则更为突出。以煤矿斜井双模式盾构为例,通过分析不同掘进模式和工况下推进油缸布局优化条件以及根据单个管片受力均匀、管片环整体受力平衡及各分区推力均方差最小的优化原则,完成推进油缸的位置及分区优化。推进油缸布局优化后,各管片受力均匀,衬砌环整体受力平衡,各分区推力相近,有利于避免管片被压溃,研究结果对盾构推进系统的选型和设计有指导作用。 展开更多
关键词 斜井隧道 双模式盾构 油缸布局 管片受力
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煤矿斜井双模式盾构刀盘的受力特性研究 被引量：11
4
作者 曾文宇 管会生 +1 位作者 宋颖鹏 熊艳梅 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期77-82,共6页
刀盘是盾构机的关键部件,为保证煤矿斜井双模式盾构的顺利行进,需对刀盘的强度和刚度进行研究.以新街煤矿斜井工程为例,分析双模式盾构刀盘不同模式时在多工况下的受力特性,给出了刀盘载荷计算方法和公式,基于双模式盾构的刀盘结构特点... 刀盘是盾构机的关键部件,为保证煤矿斜井双模式盾构的顺利行进,需对刀盘的强度和刚度进行研究.以新街煤矿斜井工程为例,分析双模式盾构刀盘不同模式时在多工况下的受力特性,给出了刀盘载荷计算方法和公式,基于双模式盾构的刀盘结构特点建立简化模型,采用ANSYS软件分析,得出了双模式盾构刀盘不同模式时在多工况下的应力应变分布规律.研究结果表明:最大变形出现在土压平衡盾构(earth pressure balance,EPB)模式偏载堵转工况中,其值为3.821mm,最大应力出现在硬岩隧道掘进(tunnel boring machine,TBM)模式偏载堵转工况中,其值为284 MPa,多种工况最大应力值出现位置均位于牛腿与法兰盘连接处或牛腿与刀盘连接处.根据研究结果可知新街煤矿斜井双模式盾构刀盘设计合理,并针对应力集中部位提出了优化建议. 展开更多
关键词 新街煤矿斜井 双模式盾构 刀盘 多工况 ANSYS 强度 刚度
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并联式泥水/土压双模式盾构施工技术与冷冻刀盘开舱技术的创新与实践 被引量：33
5
作者 朱劲锋 廖鸿雁 +2 位作者 袁守谦 易觉 朱宝石 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2019年第7期1187-1200,共14页
针对盾构施工过程中经常遇到的2大问题:1)盾构在复杂地层中掘进遇到的盾构选型难问题,如盾构区间一段适合土压盾构掘进,另一段适合泥水盾构掘进,而采用单一掘进模式的盾构都无法应对较大的地层变化;2)盾构在复杂地层、长距离掘进施工时... 针对盾构施工过程中经常遇到的2大问题:1)盾构在复杂地层中掘进遇到的盾构选型难问题,如盾构区间一段适合土压盾构掘进,另一段适合泥水盾构掘进,而采用单一掘进模式的盾构都无法应对较大的地层变化;2)盾构在复杂地层、长距离掘进施工时,开舱检查并更换刀具不可避免,盾构在上软下硬/软弱地层/含水砂性地层开舱存在极大的工程安全风险。在原有盾构的基础上,通过采取改造盾构内部结构、搭载冷冻设备、改进设备系统等手段,研制出并联式双模式盾构及搭载冷冻刀盘式盾构。通过广州地铁9号线、广州地铁21号线、220 kV石井-环西电力隧道(西湾路-石沙路段)工程案例,总结出双模式盾构施工技术与冷冻刀盘技术。并联式泥水/土压双模式盾构兼具土压平衡盾构和泥水平衡盾构的功能及施工优势,可根据隧道沿线地表环境条件和隧道穿越地层条件,合理划分采用泥水或土压模式施工的地段,且盾构施工环境适应性强,可在不拆装任何部件的情况下安全、快速地实现掘进模式的切换。将冷冻法与盾构刀盘结合在一起,使盾构刀盘具备冻结地层的功能,通过冷冻刀盘在隧道内对土舱外土层冻结加固,使其达到常压开舱的要求,与双模式盾构相结合,兼容性好,不存在功能上的冲突。 展开更多
关键词 并联式双模式盾构 冷冻刀盘 泥水平衡模式 土压平衡模式 冷冻管路 冷冻试验
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南宁地铁5号线“泥水+土压”双模式盾构掘进模式快速转换关键技术 被引量：17
6
作者 徐敬贺 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2020年第S01期389-395,共7页
以南宁地铁5号线五新区间为工程背景,对并联式双模盾构掘进模式快速转换技术进行介绍。并联式双模盾构"土压+泥水"平衡掘进模式均可以独立运行。掘进过程中采用双模式盾构2套出渣系统相配合的方式改变舱内渣土性状,以满足螺... 以南宁地铁5号线五新区间为工程背景,对并联式双模盾构掘进模式快速转换技术进行介绍。并联式双模盾构"土压+泥水"平衡掘进模式均可以独立运行。掘进过程中采用双模式盾构2套出渣系统相配合的方式改变舱内渣土性状,以满足螺旋输送机和泥浆管道出渣要求,进而启动相应模式下渣土改良方式完成掘进模式转换。通过以上措施双模式盾构完成计划内模式转换2次、试验性掘进模式转换12次,共计14次,未出现明显螺旋输送机喷涌或泥浆管道堵塞的情况,地表沉降控制良好。 展开更多
关键词 “泥水+土压”双模式盾构 掘进模式转换 渣土改良 土舱压力 旁通模式
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土压/泥水平衡双模式盾构适应性设计 被引量：10
7
作者 王百泉 左龙 +1 位作者 刘永胜 孟鑑先 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2020年第S02期314-318,共5页
为解决复杂地质及周边环境盾构设备选型难题,结合多模式盾构的发展与研究现状,对多模式盾构进行了定义与分类,主要分为土压/泥水双模式盾构、土压/TBM双模式盾构、泥水/TBM双模式盾构等几大类型。并结合南宁市轨道交通5号线一期工程,对... 为解决复杂地质及周边环境盾构设备选型难题,结合多模式盾构的发展与研究现状,对多模式盾构进行了定义与分类,主要分为土压/泥水双模式盾构、土压/TBM双模式盾构、泥水/TBM双模式盾构等几大类型。并结合南宁市轨道交通5号线一期工程,对土压/泥水平衡双模式盾构的主要工作原理、特点、适用范围及适应性设计等方面进行了分析,结果表明:土压/泥水平衡模式盾构地质适应性广、设备利用率高、施工成本低,解决了同一区间不同地质环境条件下盾构设备选型的问题,在一定程度上为地质复杂、工程敏感地带提供了一套可靠解决方案。 展开更多
关键词 双模式盾构 土压/泥水 工作原理 适应性
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复杂地层EPB/TBM双模式盾构掘进性能分析 被引量：6
8
作者 贾科 宋天田 +3 位作者 孙前伟 王平豪 娄永录 杨军伍 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第S02期479-486,共8页
为探究EPB/TBM双模式盾构在土层、土岩结合地层、长距离硬岩等复杂地层中掘进性能的优势及不同模式下各种地层中掘进参数变化、刀具消耗的规律,从怀福区间左线掘进各项施工参数分析入手,收集自盾构始发至模式转换到出洞完整施工周期的... 为探究EPB/TBM双模式盾构在土层、土岩结合地层、长距离硬岩等复杂地层中掘进性能的优势及不同模式下各种地层中掘进参数变化、刀具消耗的规律,从怀福区间左线掘进各项施工参数分析入手,收集自盾构始发至模式转换到出洞完整施工周期的施工参数,对比双模式盾构在相同模式下不同地层、不同模式下相同地层的参数变化、掘进工效的变化情况,分析每个影响施工效率的参数因素。得到:1)在EPB施工模式下,土压力和刀盘转速对掘进参数影响明显,在软土地层中,要保证地面变形在设计范围内,应尽可能降低土压力;在岩石地层中,应尽量减少积渣高度,提高刀盘转速,以提高推进速度,从而得到更高的施工效率。2)在TBM施工模式下,掘进参数主要受岩体节理发育程度影响,应及时根据岩体的节理发育调整转速、贯入度等参数,以此提高TBM模式下的施工效率。通过分析在硬岩掘进过程中对应不同地质情况、不同模式下刀具消耗的位置及消耗的原因,得到在全断面硬岩掘进条件下降低刀具正常损耗的主要因素在于降低土舱内存渣量对滚刀的二次磨损的施工建议。 展开更多
关键词 双模式盾构 EPB TBM 施工效率 刀具消耗 掘进性能
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基于极限分析理论的复合地层中双模盾构开挖面稳定性研究
9
作者 黄阜 陈晶晶 +2 位作者 王勇涛 杨云强 谭瑞 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第6期89-99,共11页
针对目前双模式盾构在复合地层土-岩交界面进行掘进模式转换过程中掘进面稳定性研究中存在的问题,采用空间离散技术构建双模式盾构在穿越土-岩交界面过程中开挖面前方岩土体的二维破坏机制,利用该破坏机制和极限分析上限定理推导得到极... 针对目前双模式盾构在复合地层土-岩交界面进行掘进模式转换过程中掘进面稳定性研究中存在的问题,采用空间离散技术构建双模式盾构在穿越土-岩交界面过程中开挖面前方岩土体的二维破坏机制,利用该破坏机制和极限分析上限定理推导得到极限状态下土舱压力的目标函数,通过优化计算得到盾构机在穿越土-岩交界面过程中维持开挖面稳定所需的土舱压力上限解,并讨论不同参数对土舱压力及开挖面前方岩土体破坏模式的影响。在此基础上,基于可靠度理论建立土舱压力的可靠度模型,并给出复合地层中容许可靠度下维持开挖面稳定性最小土舱压力的建议值。结果表明:盾构机在穿越土-岩交界面过程中维持开挖面稳定所需的土舱压力随着盾构机与土-岩交界面距离的减小而减小;开挖面前方岩土体的破坏范围随着界面倾角的增大而增大。 展开更多
关键词 复合地层 双模式盾构 土舱压力 可靠度 极限分析理论 上限定理
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佛莞城际铁路狮子洋隧道的几个关键技术问题 被引量：22
10
作者 肖明清 蒋超 邓朝辉 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2015年第3期62-66,共5页
研究目的:佛莞城际铁路狮子洋隧道结构外径13.1 m,是国内目前最大直径的铁路盾构隧道。工程具有大直径(13.1 m)、高水压(最大水压7.8 bar)、地质条件复杂(土岩复合地层,穿越三处破碎带和两处水下断层)、行车速度高(时速200 km)、盾构机... 研究目的:佛莞城际铁路狮子洋隧道结构外径13.1 m,是国内目前最大直径的铁路盾构隧道。工程具有大直径(13.1 m)、高水压(最大水压7.8 bar)、地质条件复杂(土岩复合地层,穿越三处破碎带和两处水下断层)、行车速度高(时速200 km)、盾构机类型新(土压-泥水双模式盾构)等特点。为保证施工与运营安全,必须妥善解决总体设计、施工组织设计、结构抗灾与防灾疏散设计等关键技术问题。研究结论:(1)复合地层水下隧道宜埋置于基岩中,岩石覆盖厚度可按"满足施工进舱作业安全,且围岩松弛压力与形变压力之和相对较小"的原则确定;(2)隧道长度不大时可采用单孔双线结构,并在隧道底部设置疏散廊道,同时采用中间箱涵预制的方式实现同步施工;(3)为减少局部岩层破碎带对施工的影响,可采用土压-泥水双模式盾构掘进;(4)为提高结构的抗灾性能,在钢筋混凝土管片内双掺钢纤维和聚丙烯纤维是一种可行的方案;(5)该研究成果可应用于复合地层盾构法水下隧道的设计。 展开更多
关键词 水下隧道 盾构法 双模式盾构 复合地层 关键技术
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