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软硬不均地层盾构机姿态控制试验研究
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作者 黄大维 陈凯 +2 位作者 徐长节 卢文剑 曾小涛 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第10期2173-2182,共10页
软硬不均地层是盾构施工过程中常遇到的不良地质之一,盾构机在掘进软硬不均地层时,刀盘受力不均易导致盾构机姿态发生变化,从而导致盾构隧道偏离设计轴线。为研究盾构机掘进软硬不均地层时,刀盘受力和盾构机姿态变化之间的关系,设计了1... 软硬不均地层是盾构施工过程中常遇到的不良地质之一,盾构机在掘进软硬不均地层时,刀盘受力不均易导致盾构机姿态发生变化,从而导致盾构隧道偏离设计轴线。为研究盾构机掘进软硬不均地层时,刀盘受力和盾构机姿态变化之间的关系,设计了1∶10的模型盾构开挖施工模型试验,对试验中软硬不均地层中盾构机受力状况进行了分析,并对试验施工过程中盾构机的姿态进行了监测和分析。试验结果分析得出:①盾构机在开挖软硬不均地层时,刀盘掘进硬土层时开挖面土体反力大于刀盘掘进软土层时开挖面土体反力,刀盘将受到额外的开挖面扭矩,从而导致盾构机刀盘扭矩增大;②盾构法施工上软下硬地层时,盾构机刀盘逆时针转动,刀盘右侧接触硬土面积分别大于、小于、等于左侧时,盾构机刀盘受到开挖面反力整体合力分别向左下、左上、左;盾构机刀盘顺时针转动时,受力方向相反;③盾构机在开挖软硬不均地层时,刀盘转向应频繁规律的改变,正反转交替掘进;④盾构机在地层中的姿态变化受本身固有姿态和盾构机受力的综合影响。 展开更多
关键词 软硬不均 盾构施工 模型试验 盾构机受荷 盾构机姿态
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中国盾构和掘进机隧道技术现状、存在的问题及发展思路 被引量:350
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作者 王梦恕 《隧道建设》 2014年第3期179-187,共9页
简要分析我国盾构、掘进机隧道修建技术的现状,包括水下盾构隧道、地铁盾构、TBM隧道和山岭TBM隧道的技术现状。通过列举典型工程案例,分析总结我国盾构、掘进机隧道技术存在的问题:1)水底公路隧道盾构直径过大,2)单层管片衬砌的耐久性... 简要分析我国盾构、掘进机隧道修建技术的现状,包括水下盾构隧道、地铁盾构、TBM隧道和山岭TBM隧道的技术现状。通过列举典型工程案例,分析总结我国盾构、掘进机隧道技术存在的问题:1)水底公路隧道盾构直径过大,2)单层管片衬砌的耐久性不足,3)护盾式TBM有很多局限性,4)土压平衡盾构不是万能的,5)隧道线路标高选择不合理,6)工程建设中存在4大不合理。针对这些问题提出解决建议:1)一般情况下,水底公路隧道盾构直径不宜超过12 m;2)增设二次模筑混凝土衬砌,形成复合衬砌结构;3)取消护盾式TBM,提倡采用开敞式TBM;4)盾构选型时,应同时考虑比选泥水盾构、土压盾构和开敞式无刀盘盾构;5)避开在岩层交界面上选线;6)工程建设一定要坚持科学发展观。为盾构、掘进机隧道的设计和施工提出新思路,包括:1)无刀盘的开敞式网格盾构,2)压缩混凝土衬砌,3)TBM导洞超前再钻爆法扩挖,4)风井始发盾构。最后,指出大直径盾构不是发展方向,长距离掘进(>2 km)时,深埋盾构施工才是发展方向;并提出琼州海峡隧道采用盾构法施工(深埋优于浅埋),渤海湾海峡海底隧道采用直径为10 m的TBM+钻爆法施工,台湾海峡隧道采用深埋方案开敞式TBM+钻爆法施工的想法。 展开更多
关键词 盾构 掘进机 TBM 水下盾构隧道 城市地铁盾构隧道 山岭隧道 护盾式TBM 土压平衡盾构 开敞式网格盾构 压缩混凝土衬砌 风井始发盾构 导洞扩挖
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考虑变形控制的盾构穿越高铁隧道掘进参数研究 被引量:2
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作者 费瑞振 邹洋 +3 位作者 彭立敏 施成华 雷明锋 张继清 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2703-2716,共14页
为解决盾构下穿高速铁路隧道引发的变形控制难题,建立基于机器学习的沉降预测及盾构掘进参数优化模型。通过整合盾构穿越既有隧道工程实测数据、数值模拟及理论计算结果,构建了包含17类参数的综合数据库。依托天津地铁B1线下穿京津城际... 为解决盾构下穿高速铁路隧道引发的变形控制难题,建立基于机器学习的沉降预测及盾构掘进参数优化模型。通过整合盾构穿越既有隧道工程实测数据、数值模拟及理论计算结果,构建了包含17类参数的综合数据库。依托天津地铁B1线下穿京津城际铁路解放路隧道工程案例,采用贝叶斯优化的极端梯度提升算法(BO-XGBoost)建立沉降预测模型,并结合粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法实现盾构掘进参数优化。研究结果表明,BO-XGBoost模型在预测精度上显著优于传统神经网络与支持向量机,误差可以控制在±0.6 mm范围内,5折交叉验证结果表明该模型泛化能力稳定。地层损失率是既有隧道沉降主控因素,其次为盾构刀盘直径与盾构埋深,土体弹性模量及泊松比影响较弱。通过采用PSO算法优化后的盾构推进速度、刀盘转速、同步注浆压力等参数,可以将盾构穿越高铁隧道的沉降值控制在5 mm以内。研究成果可为盾构穿越高铁隧道安全施工及运营提供理论参考。 展开更多
关键词 变形控制 高铁隧道 盾构穿越 盾构掘进参数 预测模型
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考虑主动铰接的盾构-地层相互作用模型及求解研究
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作者 谢立夫 关振长 +2 位作者 黄明 丘华生 许超 《岩土力学》 北大核心 2025年第11期3574-3584,共11页
盾构-地层相互作用一直是学界和业界关注的研究热点。对于主动铰接型盾构,主动铰接装置的存在对盾构-地层相互作用影响不容忽视。鉴于此,提出考虑主动铰接的盾构-地层相互作用模型,并基于时间增量过程实现模型求解。在此基础上,依托福... 盾构-地层相互作用一直是学界和业界关注的研究热点。对于主动铰接型盾构,主动铰接装置的存在对盾构-地层相互作用影响不容忽视。鉴于此,提出考虑主动铰接的盾构-地层相互作用模型,并基于时间增量过程实现模型求解。在此基础上,依托福州滨海快线滨中区间进行算例验证,并进一步探讨主动铰接对盾构栽头现象、盾壳土压力及油缸推进合力矩的影响规律。主要结论如下:(1)考虑主动铰接的计算模型及其求解方法,能更为准确地反映连续掘进过程中的盾构-地层相互作用;(2)俯仰铰接角的增大对于盾构栽头现象有明显改善作用;(3)地层基床系数较小时,铰接角同盾壳土压力合力矩近似线性相关,随着基床系数不断增大,两者逐渐向非线性转变;上软下硬地层中,不同俯仰铰接方向产生的土压力合力矩存在一定差异,且随铰接程度增大愈加明显;(4)小角度纠偏范围内,赋予盾构一定铰接角,可有效减少推进油缸所需力矩,从而实现姿态高效控制。以上研究成果可为后续盾构轴线偏差计算及姿态控制策略提供理论支撑。 展开更多
关键词 盾构隧道 盾构姿态 主动铰接 盾构-地层相互作用 增量过程
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盾构下穿引起围压改变对既有盾构隧道的影响研究 被引量:1
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作者 魏纲 蔡浩然 +2 位作者 齐永洁 冯国辉 徐天宝 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第4期708-718,共11页
为研究盾构下穿对既有隧道环向受力变形的影响,在考虑隧道开挖应力释放效应、环间剪切力和环间拉力的情况下,改进既有隧道的围压重分布模型,求出既有隧道环向荷载。结合工程案例,利用Midas GTS NX有限元软件建立精细化三环管片模型,模... 为研究盾构下穿对既有隧道环向受力变形的影响,在考虑隧道开挖应力释放效应、环间剪切力和环间拉力的情况下,改进既有隧道的围压重分布模型,求出既有隧道环向荷载。结合工程案例,利用Midas GTS NX有限元软件建立精细化三环管片模型,模拟围压重分布后既有隧道的变化。研究结果表明:1)盾构近距离下穿会引起既有隧道环向围压减小,在考虑环间剪切力和环间拉力条件下,既有隧道环向附加围压分布不对称,呈偏向穿越侧上小下大的歪“8”字形。2)沿既有隧道前进方向,距离穿越中心越远,附加围压绝对值越小,既有隧道附加收敛值越小;在距离穿越中心约Z_(0)处趋于0(Z_(0)为既有隧道埋深),既有隧道在210°和330°位置处变化最大,附加围压减小值分别为28.11 kPa和25.54 kPa,变化率分别为10.96%和11.84%。3)随着土体损失率增大,附加围压绝对值越大,既有隧道附加收敛值越大;在土体损失率达到1.5%时,附加收敛值为13.7 mm,变化率为48.9%。4)随着隧道间距增大,附加围压绝对值越小,既有隧道附加收敛值越小;在隧道间距为7.6 m时,附加收敛值为13.3 mm,变化率为47.5%。 展开更多
关键词 盾构下穿 附加围压 数值模拟 附加收敛值 既有盾构隧道
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联络通道施工盾构机始发对已建盾构隧道影响试验研究
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作者 黄大维 陈后宏 +3 位作者 徐长节 罗文俊 耿大新 刘家璇 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第5期987-994,共8页
盾构法联络通道施工过程中盾构机始发对已建盾构隧道受荷变形影响暂不明确问题,通过设计1︰10的缩尺模型试验,开展了盾构机始发对已建盾构隧道影响试验研究。试验结果表明:盾构法联络通道施工时,在盾构机顶推反力作用下,始发端已建盾构... 盾构法联络通道施工过程中盾构机始发对已建盾构隧道受荷变形影响暂不明确问题,通过设计1︰10的缩尺模型试验,开展了盾构机始发对已建盾构隧道影响试验研究。试验结果表明:盾构法联络通道施工时,在盾构机顶推反力作用下,始发端已建盾构隧道在联络通道位置约1倍隧道直径范围内发生了横椭圆变形,而两端则发生了竖椭圆变形;盾构隧道发生横断面变形时,水平直径变形约为竖向直径变形的3~4倍;在联络通道位置约1倍隧道直径范围内向顶推反力方向发生了水平挠曲变形,而在其两侧方向上发生了水平挠曲反弯现象;竖向挠曲变形趋势与水平挠曲变形相同,且比水平挠曲变形的幅度小;联络通道位置约1倍隧道直径范围内的水平直径增大导致隧道两侧的水平土压力均增大,竖向直径减小导致隧道顶部与底部的竖向土压力均减小;盾构隧道周围的土压力变化是盾构隧道横断面变形与纵向挠曲变形共同作用的结果,在盾构隧道受力分析过程中建议同时考虑其横断面变形与纵向挠曲变形。 展开更多
关键词 联络通道 盾构隧道 盾构法施工 顶推反力 挠曲变形
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盾构切削车站地连墙引发地表和车站竖向位移分析研究
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作者 刘景锦 黄金 +4 位作者 孙基斌 蒋拓 张泽 姜凯 程雪松 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第S2期199-204,共6页
以天津地铁盾构切削既有车站地下连续墙工程为背景,通过现场监测、理论分析等方法,深入研究盾构切削既有车站地下连续墙过程中地表及车站竖向位移的变化规律。研究结果表明,在盾构切削地连墙前,地表竖向位移较小且基本稳定;盾构切削地... 以天津地铁盾构切削既有车站地下连续墙工程为背景,通过现场监测、理论分析等方法,深入研究盾构切削既有车站地下连续墙过程中地表及车站竖向位移的变化规律。研究结果表明,在盾构切削地连墙前,地表竖向位移较小且基本稳定;盾构切削地连墙后,地表竖向位移出现明显变化,其变化规律与盾构机的旋转方向、地连墙和盾构隧道相对位置以及地层加固等因素密切相关。通过采取地层改良加固、盾构掘进参数优化、同步与二次注浆以及实时监测与预警等措施,能够有效控制车站结构竖向位移。在盾构磨削地连墙施工中,车站结构和地表的竖向位移关联性不大。研究成果为类似工程的设计与施工提供了参考依据,有助于进一步完善盾构切削既有车站地下连续墙的施工技术体系,推动城市地下工程建设的高质量发展。 展开更多
关键词 盾构隧道 地下连续墙 盾构切削 地表沉降
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盾构下穿既有隧道诱发沉降后注浆抬升试验研究
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作者 黄大维 胡新平 +2 位作者 耿大新 樊潇宇 杨威 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第11期2255-2263,共9页
为探明囊袋注浆法整治盾构下穿既有隧道诱发沉降的效果,在完成的盾构下穿模型试验基础之上,自主设计出囊袋注浆法的注浆工艺,进行了盾构下穿既有隧道诱发沉降注浆抬升试验研究,对盾构下穿既有隧道诱发沉降注浆试验过程中既有隧道的挠曲... 为探明囊袋注浆法整治盾构下穿既有隧道诱发沉降的效果,在完成的盾构下穿模型试验基础之上,自主设计出囊袋注浆法的注浆工艺,进行了盾构下穿既有隧道诱发沉降注浆抬升试验研究,对盾构下穿既有隧道诱发沉降注浆试验过程中既有隧道的挠曲变形、隧道沉降、附加土压力变化进行研究。试验结果表明:在距离隧道北端部120~250 cm处,既有隧道发生了明显的横椭圆变形;同样在此位置处既有隧道抬升高度明显,抬升最大值在隧道中部约为15 mm。并且附加土压力变化显著,且均为上升趋势,在隧道中部时,附加土压力增长值最大;在注浆过程中,囊袋注浆法对于浆液有着良好的束缚作用,浆液压力主要集中在囊袋注浆口附近,使周围土体产生了土拱效应;在实际工程当中,建议采用多点位同时注浆,让隧道整体抬升,使整治后的隧道结构内力以及结构形态恢复至下穿前的状态。同时加强在注浆过程中对隧道抬升的监测,以防隧道抬升超出。 展开更多
关键词 盾构隧道 模型试验 囊袋注浆 盾构下穿 注浆抬升
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岩石地层EPB/TBM双模盾构与复合盾构掘进性能差异研究
9
作者 吴帆 龚秋明 +3 位作者 李志刚 黄流 谢兴飞 江志伟 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第5期1009-1017,共9页
为解决复杂地质条件下盾构选型难的问题,通过跟踪深圳地铁12号线怀福区间EPB/TBM双模盾构项目及翠怀区间与福永区间复合盾构项目的施工过程,从掘进参数、施工进度、设备利用率、滚刀磨损、岩渣形态等方面对2种类型盾构在岩石地层中的掘... 为解决复杂地质条件下盾构选型难的问题,通过跟踪深圳地铁12号线怀福区间EPB/TBM双模盾构项目及翠怀区间与福永区间复合盾构项目的施工过程,从掘进参数、施工进度、设备利用率、滚刀磨损、岩渣形态等方面对2种类型盾构在岩石地层中的掘进性能进行对比研究。结果表明:1)在岩石地层中双模盾构TBM模式下采用中心皮带机出渣,常压空舱推进,刀盘推力和转矩主要用于破碎岩体,刀盘转速高,滚刀磨损慢,岩渣完整性较好;2)双模盾构EPB模式及复合盾构采用螺旋输土器的出渣效率低,土压舱内渣土堆积,导致刀盘需较高的推力和转矩,以带动土压舱内渣土推进及转动,刀盘转速小,贯入度低,推进速度慢,并且螺旋输土器口喷渣严重,滚刀异常磨损多,清渣及滚刀更换耗时较长,设备利用率低;3)针对长距离岩石地层,双模盾构TBM模式的施工速度可以达到双模盾构EPB模式的4倍、复合盾构的3~6倍。 展开更多
关键词 盾构选型 掘进性能 双模盾构 复合盾构 岩石地层
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截至2024年底我国大直径盾构隧道数据统计与分析
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作者 罗会如 冯晓燕 +1 位作者 吴海龙 魏怀 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第7期1387-1424,I0025-I0062,共76页
对截至2024年底我国修建的(包括已竣工的及已开工尚未竣工的)大直径盾构(10 m≤刀盘直径d<14 m)和超大直径盾构(d≥14 m)隧道项目进行统计,结果表明:截至2024年底我国修建的大直径和超大直径盾构隧道工程共190项。其中:大直径盾构隧... 对截至2024年底我国修建的(包括已竣工的及已开工尚未竣工的)大直径盾构(10 m≤刀盘直径d<14 m)和超大直径盾构(d≥14 m)隧道项目进行统计,结果表明:截至2024年底我国修建的大直径和超大直径盾构隧道工程共190项。其中:大直径盾构隧道项目100项,超大直径盾构隧道项目90项。从所在省级行政区、开工年份和盾构始发年份、下穿区域(陆地或水域)、地层条件、盾构刀盘直径、盾构段长度、盾构类型、刀盘结构形式、隧道用途等方面对截至2024年底我国开工建设的大直径盾构隧道情况进行分析,结果显示:1)大直径和超大直径盾构隧道项目最多的省级行政区前4位是上海市(45项)、广东省(39项)、浙江省(36项)和江苏省(22项),说明大直径和超大直径盾构隧道主要集中于长三角、珠三角。2)2005年之前大直径盾构隧道建设进展缓慢,共开工建设大直径和超大直径盾构隧道项目9项;2006—2015年共开工建设大直径和超大直径盾构隧道项目40项,属于平稳发展期;2016—2020年共开工建设大直径和超大直径盾构隧道项目50项,属于蓬勃发展期;2021—2024年开工建设的大直径和超大直径盾构隧道项目数量保持在高位,共91项,平均每年开工建设约23项,属于建设高潮期。3)仅下穿陆地或水域的大直径和超大直径盾构隧道项目分别占比约为39.5%、54.7%,同时下穿陆地和水域的大直径和超大直径盾构隧道项目占比约为5.8%,水下盾构隧道项目相对较多。4)穿越软土地层、复合地层、硬岩地层的大直径和超大直径盾构隧道项目分别为97、86、7项,占比分别约为51.0%、45.3%、3.7%,在硬岩地层修建的盾构隧道项目较少。5)盾构刀盘直径主要分布在11~12 m、14~15 m和15~16 m,占比分别约为25.8%、22.1%、21.0%。目前国内在建的盾构隧道最大刀盘直径为17.50 m。6)盾构段长度为1 000~3 000 m的盾构隧道项目有92项,占比最大,约为48.4%;盾构段长度为3 000~5 000 m的盾构隧道项目有45项,占比次之,约为23.7%;盾构段长度超过10 000 m的盾构隧道项目有4项。7)采用泥水盾构、土压盾构、双模盾构施工的大直径和超大直径盾构隧道项目分别有169、16、6项(其中扩大杭嘉湖南排后续西部通道工程采用了土压盾构和双模盾构2种方式施工),说明绝大多数(约89%)大直径盾构隧道采用泥水盾构施工。与此同时,多模盾构也逐步应用于大直径盾构隧道中。8)大直径和超大直径盾构隧道项目盾构刀盘采用普通、常压、网格结构形式的分别有102、90、2项;大直径盾构主要采用普通刀盘结构形式,超大直径盾构主要采用常压刀盘结构形式。9)在隧道用途方面,大直径盾构隧道主要集中在铁路(含城际/市域铁路)、城市道路、地铁和公路领域,总占比为92%;超大直径盾构隧道主要集中在城市道路、铁路(含城际/市域铁路)和公路领域,总占比约为95.6%。 展开更多
关键词 大直径盾构隧道 统计与分析 地层条件 刀盘直径 盾构段长度 盾构类型 刀盘结构形式 隧道用途
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软土盾构掘进竖向姿态分析及控制策略研究 被引量:1
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作者 赵凯 黄昕 +2 位作者 谢良甫 王建虎 晋智毅 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第2期259-270,共12页
针对盾构机穿越黄土、滨海软土等软弱地层时遇到的姿态难控制问题,基于修正椭球体理论提出适用于黏性土地层盾构隧道的松动土压力计算方法,通过等效土弹簧建立盾构机-土体相互作用理论模型,进行盾构机竖向位移、俯仰角变化分析与姿态纠... 针对盾构机穿越黄土、滨海软土等软弱地层时遇到的姿态难控制问题,基于修正椭球体理论提出适用于黏性土地层盾构隧道的松动土压力计算方法,通过等效土弹簧建立盾构机-土体相互作用理论模型,进行盾构机竖向位移、俯仰角变化分析与姿态纠偏方法研究。对比“引汉济渭”二期南干线盾构机穿越黄土塬施工监测数据,验证理论模型的准确性。参数敏感性分析表明:盾构机竖向位移与竖向力呈二次抛物线变化;盾构机俯仰角与竖直平面力矩呈三次抛物线变化,且随着力矩的增大,姿态由下俯变为上仰;随着地层软土比例增大,盾构机沉降与姿态下俯量增大;调整推进系统在盾尾上、下部产生更小推力差,可实现盾构机的沉降控制与俯仰角纠偏。 展开更多
关键词 盾构隧道 软土地层 相互作用 盾构姿态控制
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超大直径盾构隧道联络通道冻结法施工交界面温度场研究——以北京东六环改造工程冻结联络通道为例 被引量:3
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作者 李明 王磊 +3 位作者 崔灏 陈红蕾 孙长松 杨哲 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第2期352-360,共9页
为研究超大直径盾构隧道联络通道冻结法施工中的交界面温度场,以及冻结管非循环段长度等因素对土体与管片交界面冻结壁厚度的影响,以北京东六环超大直径盾构隧道盾构段联络通道冻结施工为背景,采用现场实测和数值模拟的方法,对土体与管... 为研究超大直径盾构隧道联络通道冻结法施工中的交界面温度场,以及冻结管非循环段长度等因素对土体与管片交界面冻结壁厚度的影响,以北京东六环超大直径盾构隧道盾构段联络通道冻结施工为背景,采用现场实测和数值模拟的方法,对土体与管片交界面温度场及交界面冻结壁厚度等进行分析。结果表明:1)冻结过程中冻结管前部的非循环段长度会显著影响交界面处的冻结效果,交界面冻结壁厚度随非循环段长度增加而减小;在北京东六环工况下,冻结管间距为1 m时,非循环段长度达到450 mm冻结壁无法在56 d内闭合。2)单排管叠加冻结能显著提高交界面的冻结壁厚度及冻结管容许最大非循环段长度,而等管距的环形单圈冻结同直线单排管冻结无明显差距。3)冻结交界面为弧形时,交界面冻结壁厚度较管片为平面时有显著增加;非循环段长度为300 mm时,上壁厚度比平面管片增加了15%,下壁和侧壁则增加了35%,可以认为管片弧度对交界面冻结有利。4)冻结壁与隧道管片交界面是冻结壁的薄弱位置,在冻结施工中应尽量减小非循环段长度,并重点关注交界面处的温度变化,积极冻结及开挖过程中应对交界面位置做好保温,防止施工过程中交界面位置化冻引起地下水击穿冻结壁,造成涌水涌砂事故。 展开更多
关键词 冻结法 超大直径盾构隧道 界面温度场 联络通道 数值模拟
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多病害耦合作用下地铁盾构隧道单环管片健康度评价方法研究 被引量:3
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作者 豆海涛 吕延豪 +2 位作者 孙雪兵 刘学增 李振 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第1期111-119,共9页
传统的单环管片健康度评价方法未考虑多病害耦合作用对结构性能的影响,造成评价结果偏乐观。基于某城市地铁病害统计数据,探讨城市地铁病害主要类型及内在关联,借助数值模拟,提出考虑病害耦合的单环管片承载力预测模型及健康度评价方法... 传统的单环管片健康度评价方法未考虑多病害耦合作用对结构性能的影响,造成评价结果偏乐观。基于某城市地铁病害统计数据,探讨城市地铁病害主要类型及内在关联,借助数值模拟,提出考虑病害耦合的单环管片承载力预测模型及健康度评价方法,并通过现场应用验证其合理性。主要结论如下:(1)渗漏水、错台、开裂、结构劣化(锈蚀、剥落等)和隧道变形是城市地铁的主要病害类型且各病害关联密切,结构服役性能受多病害耦合影响;(2)不同类型病害耦合影响的管片衬砌在加载条件下的承载性能演化规律、损伤特征以及对各类病害的敏感性存在差异;(3)基于钢筋截面损失率α、裂缝深度与管片厚度比β、剥落区域深度与管片厚度比γ、背后空洞范围m,分别建立钢筋锈蚀-管片开裂、钢筋锈蚀-剥落掉块、背后空洞-管片开裂、管片开裂-剥落掉块共4种病害耦合类型的单环管片承载力预测模型以及健康度评价方法。 展开更多
关键词 地铁 盾构隧道 管片 健康度分级 有限元分析 预测模型 承载力
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基于上浮力正态分布的盾构管片上浮变形半解析方法研究 被引量:2
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作者 刘维正 师嘉文 +2 位作者 谭际鸣 董军 豆小天 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1039-1052,共14页
针对盾构管片上浮计算中上浮力变化的假设形式与实际存在差异,导致上浮量计算不准确,从而引发管片错台、渗水等工程问题,建立三维管片上浮数值模型,基于数值模拟结果与已有试验结果,提出一种符合实际的上浮力正态分布函数,并将上浮力作... 针对盾构管片上浮计算中上浮力变化的假设形式与实际存在差异,导致上浮量计算不准确,从而引发管片错台、渗水等工程问题,建立三维管片上浮数值模型,基于数值模拟结果与已有试验结果,提出一种符合实际的上浮力正态分布函数,并将上浮力作用范围视为置信水平为99.7%的置信区间。假设盾构隧道为置于Pasternak地基上的Euler-Bernoulli梁,考虑土体剪切变形,建立基于上浮力正态分布的管片上浮变形半解析方法,将解析结果与实测结果及已有方法计算结果进行对比,验证本文方法的适用性,并采用该方法分析地层参数、浆液参数对管片上浮及内力的影响。研究结果表明:在单次注浆作用下,瞬时上浮量先增大后减小,最大值出现在距盾尾21m处,弯矩最大值出现在盾尾处;剪力先增大后减小,在距盾尾9m处达到最大;在持续注浆作用下,累计上浮量、弯矩及剪力不断增大,距盾尾54m处上浮量达到最大值并趋于稳定,弯矩与剪力分别在距盾尾36m、54m处达到最大值;管片上浮量随埋深h、地层等效弹性模量Es增大而减小,随浆液初凝时间t延长呈非线性增大,随注浆压力P的变化呈线性变化;增大h与Es、减小P与t能有效减小管片上浮量、上浮范围及内力;距离盾尾36m至54m为管片最易发生错台区域,Es、t增大会使错台区域首端更接近盾尾。研究成果可为盾构隧道施工参数选取及管片上浮预测与控制提供理论依据。 展开更多
关键词 正态分布 上浮力 盾构隧道 管片上浮 半解析解
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渣土浆液在盾构壁后注浆中的再利用及配比优化研究 被引量:1
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作者 简永洲 易斌斌 +3 位作者 李福东 钟小春 朱诚 黄思远 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第4期740-748,共9页
盾构施工过程中产生的大量渣土不仅污染环境,而且会增加运输和处置成本。为解决这一问题,以南京地铁6号线某区间工程为依托,提出将盾构开挖排放的粉质黏土层渣土回收再利用于壁后注浆的技术方法。通过室内试验、SPSS(statistical packag... 盾构施工过程中产生的大量渣土不仅污染环境,而且会增加运输和处置成本。为解决这一问题,以南京地铁6号线某区间工程为依托,提出将盾构开挖排放的粉质黏土层渣土回收再利用于壁后注浆的技术方法。通过室内试验、SPSS(statistical package for the social sciences)多元非线性回归分析及多目标规划优化方法,研究渣土浆液性能随水灰比、硬化剂A和硬化剂B掺比(与水泥质量之比)的变化规律,并确定渣土浆液性能与成本的最优配比。研究主要结论为:1)TW-G系列产品适用于高含泥量浆液,其中硬化剂A具有缓凝和减水作用,硬化剂B具有促凝作用。2)多目标规划优化结果显示,性能最优配比为水灰比0.75,硬化剂A掺比为0.86%,硬化剂B掺比为12.95%;成本最优配比为水灰比0.84,硬化剂A掺比为3.66%,硬化剂B掺比为2.91%。3)现场实践表明,相比于普通单液硬性浆,渣土浆液性能更佳,用于盾构壁后注浆后地表沉降控制在12 mm以内,管片上浮控制在25 mm以内,且能够减少渣土外运10%以上,成本降低35%左右。 展开更多
关键词 盾构隧道 盾构渣土 壁后注浆 渣土再利用 浆液配比
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海域盾构隧道孤石和基岩凸起段的精细化爆破预处理方法研究 被引量:1
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作者 魏海霞 崔有权 +4 位作者 陈建福 杨小林 褚怀保 祝杰 陈士海 《爆破》 北大核心 2025年第1期81-88,158,共9页
海域盾构施工中常遇到大粒径孤石和基岩凸起段,通常采用爆破法进行预处理,爆破预处理的效果是盾构机顺利通过的关键。依托厦门轨道交通2号线工程,综合考虑海域孤石和基岩凸起段的覆盖层条件、爆破块度控制指标及海洋生物安全控制标准,... 海域盾构施工中常遇到大粒径孤石和基岩凸起段,通常采用爆破法进行预处理,爆破预处理的效果是盾构机顺利通过的关键。依托厦门轨道交通2号线工程,综合考虑海域孤石和基岩凸起段的覆盖层条件、爆破块度控制指标及海洋生物安全控制标准,提出了一种盾构隧道孤石和基岩凸起段的精细化爆破预处理方法。具体步骤包括:爆破孔网参数设计;炸药单耗、单孔装药量、平均块度尺寸的计算;装药结构及爆破网路设计;爆破块度分布效果预测;考虑生态环境影响进一步优化爆破方案。现场应用结果表明:爆破预处理后的块度在30 cm以内,满足盾构机推进的块度尺寸要求;盾构机在爆破预处理段能够顺利掘进,与正常段推进参数基本相近。实现了海域盾构隧道孤石和基岩凸起段的精细化、生态化、高效化和安全化爆破施工。 展开更多
关键词 海域盾构 孤石 基岩凸起段 爆破预处理 块度
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盾构下穿施工既有隧道变形机理数值模拟研究 被引量:1
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作者 路德春 宋涛 +2 位作者 林庆涛 孟旭 杜修力 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第3期485-500,共16页
盾构施工下穿既有运营隧道,易导致既有线路变形过大,给地铁列车运营安全带来安全隐患。考虑盾构机与土体相互作用、衬砌‑注浆层‑土体相互作用,以及同步注浆硬化过程和压力消散等关键因素,发展了盾构施工全过程数值模拟方法。结合实际工... 盾构施工下穿既有运营隧道,易导致既有线路变形过大,给地铁列车运营安全带来安全隐患。考虑盾构机与土体相互作用、衬砌‑注浆层‑土体相互作用,以及同步注浆硬化过程和压力消散等关键因素,发展了盾构施工全过程数值模拟方法。结合实际工程建立盾构下穿既有隧道三维有限元数值模型,获得了盾构下穿过程中既有隧道结构变形、内力响应、围岩压力,及其周围地层应力的发展变化规律,揭示了既有隧道的变形机理。结果表明:既有隧道在纵向上发生挠曲和扭转变形,挠曲变形呈现为中部沉降两端隆起的“V”形变形,断面扭转变形呈中间大两端小的分布形式,且随盾构掘进先逆时针扭转后顺时针扭转;对于隧道横断面,在x=-0.8D~0.8D隧道断面呈现侧向压扁、竖向伸长的变形模式,在x=±0.8D之外隧道断面呈现侧向伸长、竖向压扁的变形模式,x=-0.8D~0.8D隧道断面变形由盾构开挖引起的土体卸载引起,x=±0.8D之外的隧道断面变形由中间区域隧道断面扭转和沉降变形的传递导致。 展开更多
关键词 盾构 下穿施工 既有隧道 变形机理 数值模拟
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渗流条件下盾构隧道松动区非极限状态水土压力研究 被引量:3
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作者 陕耀 董雅丞 +2 位作者 吴遥杰 赵昱 宫全美 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第8期822-833,共12页
城市轨道交通越江盾构隧道施工时,上覆土层在土仓内、外水力交互作用下将产生渗流,渗流会改变隧道整体受荷状态进而影响其结构稳定性.为描述稳定渗流条件下盾构隧道外侧水土荷载变化规律,解决既有松动土压力计算中松动区渐进破坏与渗流... 城市轨道交通越江盾构隧道施工时,上覆土层在土仓内、外水力交互作用下将产生渗流,渗流会改变隧道整体受荷状态进而影响其结构稳定性.为描述稳定渗流条件下盾构隧道外侧水土荷载变化规律,解决既有松动土压力计算中松动区渐进破坏与渗流效应考虑不全的难题,基于颗粒椭球体理论,探明了松动区发展与土体渐进破坏间的关系;基于水平微分单元法,推导得出考虑大主应力拱效应的侧土压力系数计算公式;进一步构建并验证了考虑松动区渐进演化过程的隧顶水土荷载的数值迭代算法,实现松动区发展到任意高度时的隧顶水土荷载计算.研究结果表明:主应力迹线形状系数随着土体内摩擦角和应力偏转角的增大而减小,当应力偏转角和土体内摩擦角确定时,抛物线拱形应力迹线引起的荷载不均匀分布最小;平均侧土压力系数随着土体内摩擦角增加呈现略微增大的变化规律;调用摩擦角随应力偏转逐渐发展,滑移面剪应力完全发挥时对应的盾构隧顶水土荷载最小;土体内摩擦角和黏聚力的增加将显著降低隧顶水土荷载,渗流的存在将削弱土拱效应进而增大隧顶水土荷载.本文成果为稳定渗流场中非极限状态松动土压力计算提供了更精确的解答,可为实际工程中水下盾构隧道受荷评价提供理论依据. 展开更多
关键词 盾构隧道 稳定渗流 松动土压力 土拱效应 非极限状态
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Φ6 680 mm盾构在狭小暗挖隧道内解体技术研究 被引量:8
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作者 寇鼎涛 孙健 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2020年第S01期404-412,共9页
为解决盾构在狭小空间内受接收端头尺寸限制无法正常接收的问题,在暗挖隧道内需采取辅助措施将主要部件解体后沿原盾构隧道倒运回始发井吊出。北京地铁19号线1期工程平安里站—积水潭站区间左线工程采用Φ6 680 mm盾构进行施工,通过对... 为解决盾构在狭小空间内受接收端头尺寸限制无法正常接收的问题,在暗挖隧道内需采取辅助措施将主要部件解体后沿原盾构隧道倒运回始发井吊出。北京地铁19号线1期工程平安里站—积水潭站区间左线工程采用Φ6 680 mm盾构进行施工,通过对接收端尺寸及预埋设计、暗挖空间内解体方案及顺序、解体过程中辅助吊装工艺、工期管理等方面进行研究,总结盾构在狭小暗挖空间内的解体方案及卡控要点,分析解体重难点及关键技术。研究结果表明:盾构在狭小暗挖隧道内解体技术,可保证工程施工安全和进度,解决盾构在暗挖狭小空间内施工的技术难题和安全问题。 展开更多
关键词 盾构 狭小暗挖空间 盾构拆除方案 盾构解体 盾构接收
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地铁盾构区间机械法联络通道施工全过程正线隧道力学响应分析 被引量:2
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作者 杜明芳 赵洁 +4 位作者 易领兵 张鹏 王宗勇 任方毅 朱行通 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第3期6-13,共8页
[目的]机械法联络通道施工对地铁正线隧道管片结构内力的影响较大,需要探明正线隧道结构在施工过程中的受力变化规律、受力薄弱点等情况,以保证正线隧道结构安全。[方法]以郑州某地铁盾构区间联络通道机械法顶管施工工程为背景,采用ABA... [目的]机械法联络通道施工对地铁正线隧道管片结构内力的影响较大,需要探明正线隧道结构在施工过程中的受力变化规律、受力薄弱点等情况,以保证正线隧道结构安全。[方法]以郑州某地铁盾构区间联络通道机械法顶管施工工程为背景,采用ABAQUS有限元软件建立了数值计算模型,对联络通道顶管施工全过程进行了仿真分析,研究施工过程中正线隧道结构变形及内力变化规律。通过比较仿真值与实测值的变化趋势及发生位置,验证了该数值模型的可靠性。[结果及结论]实测值与仿真值的变化趋势、发生位置基本一致,有限元模型具有准确性。施工过程中,切削环最大变形值呈逐渐增大趋势,始发端切削环弯矩最大值呈先增加后减小趋势,接收端切削环弯矩最大值呈先缓慢减小后增加趋势,切削环轴力最大值呈缓慢增加趋势。施工完成时的最大变形值和内力值均在设计允许范围内。 展开更多
关键词 地铁 盾构区间 机械法联络通道施工 力学响应
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