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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:4
1
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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武汉长江隧道管片衬砌结构力学特征模型试验研究 被引量:54
2
作者 何川 张建刚 杨征 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第12期85-90,共6页
针对武汉长江隧道承受高水压和穿越高渗透性砂性土质的特点,在相似模型试验中专门采用盾构隧道-地层复合体模拟试验系统和旋转式水压装置共同作用,实现对水压和土压的分别控制加载,完成水土分算和水土合算的不同水土压力场条件下管片衬... 针对武汉长江隧道承受高水压和穿越高渗透性砂性土质的特点,在相似模型试验中专门采用盾构隧道-地层复合体模拟试验系统和旋转式水压装置共同作用,实现对水压和土压的分别控制加载,完成水土分算和水土合算的不同水土压力场条件下管片衬砌结构力学特征的模型试验,最后对高水压和变水压条件下的管片衬砌结构力学变化规律进行了分析。研究表明,高水压条件下的管片衬砌结构最大正负弯矩、最大变形量和结构偏心矩整体水平均有明显偏小,而平均轴力水平有明显提高;随着水压力加大,管片衬砌结构的平均轴力明显增大,最大正负弯矩略有增长或基本不变,最大偏心矩明显减小。该研究为武汉长江盾构隧道的衬砌结构设计提供有价值的参考。 展开更多
关键词 盾构隧道 相似模型试验 管片衬砌结构 高水压 水压装置
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层状复合地层条件下管片衬砌结构力学特征模型试验研究 被引量:28
3
作者 何川 张建刚 杨征 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1537-1543,共7页
针对武汉长江隧道承受高水压和局部区段穿越软硬程度差异极大的层状复合地层的特点,采用盾构隧道–地层复合体模拟试验系统和旋转式水压装置共同作用,完成了在不同水土压力场作用下对层状复合地层和单一地层两种不同地层条件下的管片衬... 针对武汉长江隧道承受高水压和局部区段穿越软硬程度差异极大的层状复合地层的特点,采用盾构隧道–地层复合体模拟试验系统和旋转式水压装置共同作用,完成了在不同水土压力场作用下对层状复合地层和单一地层两种不同地层条件下的管片衬砌结构力学特征相似模型试验,并根据试验结果分析了层状复合地层对盾构隧道管片衬砌结构的力学特征的影响。研究表明,随着水压力加大,管片衬砌结构的平均轴力明显增大而最大正负弯矩略有增长或基本不变;处于坚硬岩层包围区域的管片体结构局部弯矩明显减小;小范围的硬岩层对管片衬砌结构整环最大内力影响不大。该研究为武汉长江隧道的管片衬砌结构设计提供有价值的参考。 展开更多
关键词 盾构隧道 相似模型试验 层状复合地层 管片衬砌结构 高水压
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水下盾构法铁路隧道管片衬砌结构的原型加载试验研究 被引量:18
4
作者 何川 封坤 +1 位作者 晏启祥 齐春 《中国工程科学》 北大核心 2012年第10期65-72,89,共9页
针对我国第一条水下铁路盾构法隧道——狮子洋隧道,采用"多功能盾构隧道结构体试验系统"装置原型管片衬砌结构,在通缝和错缝不同的拼装方式下进行了原型结构加载试验,对其结构力学性能进行深入探讨。试验结果表明,不同水压条... 针对我国第一条水下铁路盾构法隧道——狮子洋隧道,采用"多功能盾构隧道结构体试验系统"装置原型管片衬砌结构,在通缝和错缝不同的拼装方式下进行了原型结构加载试验,对其结构力学性能进行深入探讨。试验结果表明,不同水压条件下管片衬砌结构力学特征不同,尤其是当结构开裂后,高水压对于结构内力与形变的发展有明显的减缓作用。狮子洋隧道采用的榫式接头管片结构在通缝与错缝拼装下的破坏特征不同,通缝拼装时结构在高水压条件下纵缝附近区域易发生局部剪切破坏,该研究成果可为同类工程的设计提供有价值的参考。 展开更多
关键词 水下盾构法铁路隧道 管片衬砌结构 原型试验 榫式接头 破坏特征
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下穿黄河盾构隧道管片衬砌结构受力特征模型试验 被引量:22
5
作者 方勇 汪辉武 +1 位作者 郭建宁 王飞 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期132-142,共11页
针对兰州地铁穿河段盾构隧道穿越强透水砂卵石地层和承受较高外水压的特点,首先研制了外水压加载装置,该装置在衬砌模型内部创造了一个封闭的负压环境,通过控制模型内外气压差来实现外水压的等效加载,同时结合隧道-地层复合模拟试验系... 针对兰州地铁穿河段盾构隧道穿越强透水砂卵石地层和承受较高外水压的特点,首先研制了外水压加载装置,该装置在衬砌模型内部创造了一个封闭的负压环境,通过控制模型内外气压差来实现外水压的等效加载,同时结合隧道-地层复合模拟试验系统开展了几何相似比为1∶10的室内模型加载试验,实现了土压和水压的分别控制加载.研究了水压、土压、土体侧压力系数及拼装方式对管片受力特征的影响.研究结果表明,随着水压的增大,管片轴力明显提高,弯矩略有减小,偏心距则明显降低;随着隧道上覆土压的增大,管片衬砌结构的轴力、弯矩、偏心距均呈增大趋势,但总体上量值变化较小;在水压一定时,覆土厚度的增加对管片弯矩的影响越来越大,而轴力变化速率均比较稳定;正常水压条件下,随着土体侧压力系数的增大,管片衬砌结构的轴力增大,弯矩减小,偏心距减小,随着水压的增大,侧压力系数对于管片结构受力特征的影响越来越小;错缝拼装情况下,管片内力在部分环向及纵向接头处会产生较大突变,且管片内力较通缝拼装情况大. 展开更多
关键词 水下盾构隧道 砂卵石地层 管片衬砌 模型试验
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200km·h^(-1)列车脱轨撞击作用下盾构隧道二次衬砌对管片衬砌的防护效果 被引量:13
6
作者 晏启祥 李彬 +1 位作者 张蒙 陈诚 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期70-78,共9页
建立列车撞击刚性墙三维数值模型,模拟8辆编组的列车以200km·h-1的速度斜向12.5°脱轨撞击刚性墙,获得近似的列车撞击荷载时程曲线。建立列车脱轨撞击隧道衬砌的三维数值模型,对比分析在列车撞击荷载作用下双层衬砌和单层管片... 建立列车撞击刚性墙三维数值模型,模拟8辆编组的列车以200km·h-1的速度斜向12.5°脱轨撞击刚性墙,获得近似的列车撞击荷载时程曲线。建立列车脱轨撞击隧道衬砌的三维数值模型,对比分析在列车撞击荷载作用下双层衬砌和单层管片衬砌2种盾构隧道衬砌结构型式下管片衬砌的应力、速度、加速度以及损伤因子和损伤面积,揭示盾构隧道二次衬砌对管片衬砌的防护效果。结果表明:撞击力时程曲线呈双峰值;管片衬砌的受拉损伤显著大于受压损伤;二次衬砌对管片衬砌的速度和加速度的消减效果分别为20%~27%和约20%;二次衬砌对管片衬砌的防护效果主要为限制管片衬砌损伤面积的扩大,而对平均损伤强度的消减效果并不明显。 展开更多
关键词 盾构隧道 双层 管片衬砌 列车脱轨 撞击荷载 防护效果
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侧压力系数对盾构隧道管片衬砌受力及破坏形态的影响研究 被引量:10
7
作者 王士民 申兴柱 +1 位作者 彭博 阮雷 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期102-109,共8页
随着盾构隧道建设规模的增大,地层复杂性的特点越趋明显,侧压力系数作为一个重要的表征参数,直接决定着隧道衬砌结构荷载分布及量值,对隧道结构的受荷情况及长期力学特性影响显著。以狮子洋隧道工程为依托,采用相似模型试验的方法,对比... 随着盾构隧道建设规模的增大,地层复杂性的特点越趋明显,侧压力系数作为一个重要的表征参数,直接决定着隧道衬砌结构荷载分布及量值,对隧道结构的受荷情况及长期力学特性影响显著。以狮子洋隧道工程为依托,采用相似模型试验的方法,对比分析了侧压力系数对管片衬砌结构力学特性及破坏模式的影响规律。研究结果表明:在一定范围内,随侧压力系数的增大,衬砌结构的承载能力得到了提高,结构达到临界失稳状态时的最大位移值减小,结构从局部出现宏观裂纹到发生整体失稳的过程变长;当侧压力系数较小时,以纵向裂纹为主,大部分集中在左、右拱腰位置,侧压力系数较大时,结构出现横向裂纹并呈逐渐增多的态势,裂纹逐渐向拱顶、拱底部位发展。 展开更多
关键词 管片衬砌 侧压力系数 模型试验 渐进性破坏 失稳临界点
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盾构管片衬砌纵向非均质等效连续模型 被引量:18
8
作者 郭乐 杨新安 邱龑 《城市轨道交通研究》 北大核心 2017年第4期17-22,共6页
将盾构管片沿纵向分为环缝影响范围内、外两部分,环缝影响范围外取管片实际刚度,环缝影响范围内取等效刚度,环缝影响范围内、外连接处为刚性连接,推导出环缝影响范围内等效轴向刚度和等效弯曲刚度,并与等效连续均质模型的计算结果进行... 将盾构管片沿纵向分为环缝影响范围内、外两部分,环缝影响范围外取管片实际刚度,环缝影响范围内取等效刚度,环缝影响范围内、外连接处为刚性连接,推导出环缝影响范围内等效轴向刚度和等效弯曲刚度,并与等效连续均质模型的计算结果进行对比分析。提出了等效剪切刚度的概念。剪切刚度首先由管片接触面摩阻力提供,当剪切位移增大到螺栓与螺栓孔接触时螺栓参与抗剪,并推导出等效剪切刚度和剪切位移的计算式。讨论了环缝影响长度对各等效刚度的影响。 展开更多
关键词 盾构 管片衬砌 纵向连续模型 非均质 环缝影响范围 等效刚度
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盾构隧道管片衬砌受力分析力学模式探讨 被引量:11
9
作者 李围 孙继东 李成 《隧道建设》 2005年第B06期17-20,共4页
以铰接圆环、匀质圆环和梁—弹簧模型三种力学模式对盾构隧道管片衬砌的内力进行了计算分析,得出用梁—弹簧模型计算的弯矩值介于铰接圆环和匀质圆环的内力值之间。梁—弹簧模型直接考虑接头的抗弯刚度,能够真实地模拟管片衬砌的力学行... 以铰接圆环、匀质圆环和梁—弹簧模型三种力学模式对盾构隧道管片衬砌的内力进行了计算分析,得出用梁—弹簧模型计算的弯矩值介于铰接圆环和匀质圆环的内力值之间。梁—弹簧模型直接考虑接头的抗弯刚度,能够真实地模拟管片衬砌的力学行为,因此在盾构隧道管片衬砌设计中,具有推广意义。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片衬砌 受力分析 力学模式 管片结构
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盾构隧道管片衬砌结构稳定性风险分析 被引量:8
10
作者 胡志平 冯紫良 +1 位作者 刘学山 陈枫 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期596-600,共5页
从基于敏感度分析的风险因子识别入手 ,重点讨论了盾构隧道管片衬砌结构稳定性风险分析的梁 -弹性铰-地基系统结构分析计算简图、风险评估矩阵和基于一次二阶矩法的灾害事件失效概率的计算 ,提出了盾构隧道管片衬砌结构稳定性风险分析... 从基于敏感度分析的风险因子识别入手 ,重点讨论了盾构隧道管片衬砌结构稳定性风险分析的梁 -弹性铰-地基系统结构分析计算简图、风险评估矩阵和基于一次二阶矩法的灾害事件失效概率的计算 ,提出了盾构隧道管片衬砌结构稳定性风险分析的基本思路和整体框架 (RAST法 ) 。 展开更多
关键词 风险分析 盾构隧道 管片衬砌 梁铰地基系统模型
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盾构隧道管片衬砌的平板壳-弹性铰-地基系统模型 被引量:21
11
作者 胡志平 罗丽娟 蔡志勇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期1403-1408,共6页
从Reissner-Mindlin板单元入手,研究了盾构隧道管片衬砌结构之间的连接特征及土层与管片衬砌结构的共同作用,提出了盾构隧道管片衬砌结构的平板壳-弹性铰-地基系统模型,在此基础上研制了相应的有限元计算程序。该模型考虑了管片衬砌本... 从Reissner-Mindlin板单元入手,研究了盾构隧道管片衬砌结构之间的连接特征及土层与管片衬砌结构的共同作用,提出了盾构隧道管片衬砌结构的平板壳-弹性铰-地基系统模型,在此基础上研制了相应的有限元计算程序。该模型考虑了管片衬砌本身的弯曲、剪切和薄膜作用,考虑了纵向接缝在正负弯矩作用下的转动刚度差异和环向结缝对结构刚度的削弱作用,以及土层与衬砌结构的共同作用。能解决盾构隧道管片衬砌结构的三维受力分析,并能计算出结构的内力和变形,弥补了二维计算模型的某些不足。验证了程序的可靠性,最后给出了工程算例的三维计算分析结果。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片衬砌 平板壳 弹性铰 地基系统
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列车脱轨撞击下盾构隧道管片衬砌开裂与接头螺栓动力响应特性研究 被引量:4
12
作者 晏启祥 李彬嘉 +2 位作者 李彬 徐亚军 耿萍 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期61-69,共9页
建立盾构隧道非线性开裂三维有限元模型,研究时速200km列车脱轨撞击荷载作用下,盾构隧道管片衬砌裂缝的分布、大小、扩展过程以及接头螺栓的最大主应力、振动速度、振动加速度等动力响应特性。研究表明:在列车撞击下,管片衬砌开裂的位... 建立盾构隧道非线性开裂三维有限元模型,研究时速200km列车脱轨撞击荷载作用下,盾构隧道管片衬砌裂缝的分布、大小、扩展过程以及接头螺栓的最大主应力、振动速度、振动加速度等动力响应特性。研究表明:在列车撞击下,管片衬砌开裂的位置主要集中在管片衬砌受撞击的中心区域及其附近纵向接缝部位;不同部位的裂缝扩展形态有差别,撞击中心区域的裂缝为贯穿性不规则曲线裂缝,纵向接缝部位的裂缝通常呈现直线裂缝或多段折线裂缝;撞击中心区域主裂缝的张开度与距撞击中心的距离有关,除撞击中心处以外,距撞击中心越近位置的裂缝其张开度越大;螺栓的最大主应力峰值、振动速度峰值均出现在荷载震荡作用阶段,而振动加速度峰值则出现在荷载峰值阶段,同一水平位置上位于撞击区域后侧的管片接头螺栓所受到的最大主应力、振动速度和振动加速度等动力响应总是大于前侧螺栓。 展开更多
关键词 管片衬砌裂缝 列车脱轨撞击 螺栓动力响应 盾构隧道
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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
13
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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铁路隧道管片衬砌承受高水压分界值研究 被引量:7
14
作者 周济民 何川 张增 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1583-1589,共7页
铁路隧道一般位于山岭或水下的复杂地质环境中,面临着地下水的威胁,国内工程界对于管片衬砌所能承受的高水压一直没有明确的分界值。针对管片衬砌结构型式的特点,从接缝防水及结构受压承载能力两方面对高水压分界值展开研究。提出了管... 铁路隧道一般位于山岭或水下的复杂地质环境中,面临着地下水的威胁,国内工程界对于管片衬砌所能承受的高水压一直没有明确的分界值。针对管片衬砌结构型式的特点,从接缝防水及结构受压承载能力两方面对高水压分界值展开研究。提出了管片衬砌结构高水压限界的定义及判定方法,求解了不同围岩级别、不同管片设计参数(混凝土强度等级、厚度)条件下的管片衬砌高水压承载能力。最后通过大比例尺模型试验对衬砌受水压作用的力学特征进行分析。研究结果表明:管片接缝在允许的张开量和错位量的前提下,同时考虑设计材料的应力松弛与老化,密封垫设计承受的最大水压能力约在0.8~1.0 MPa之间;管片环不同位置处的受压承载能力安全系数近似呈正弦曲线分布,拱顶及拱底位置为衬砌结构受力控制点,提高混凝土强度等级或加大管片厚度可以显著增加管片衬砌的受压承载能力;高水压条件下结构呈受压破坏,低水压条件下呈受拉破坏,一定范围内提升管片的外水压力,衬砌结构的轴力值增加明显,弯矩值变化幅度不大,对于结构受力是有利的。 展开更多
关键词 铁路隧道 管片衬砌 高水压分界值 接缝防水 模型试验
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管片衬砌梁–弹簧广义模型及接头转动非线性模拟 被引量:19
15
作者 朱合华 周龙 朱建文 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1581-1590,共10页
梁–弹簧模型法在盾构管片衬砌设计计算中逐渐得到广泛应用,但现有的梁–弹簧模型无法模拟盾构衬砌管片接头的不连续变形及接头转动刚度的非线性特性。基于此,开展了梁–弹簧模型在衬砌设计中的适用性及非线性接头转动刚度在梁–弹簧模... 梁–弹簧模型法在盾构管片衬砌设计计算中逐渐得到广泛应用,但现有的梁–弹簧模型无法模拟盾构衬砌管片接头的不连续变形及接头转动刚度的非线性特性。基于此,开展了梁–弹簧模型在衬砌设计中的适用性及非线性接头转动刚度在梁–弹簧模型中的应用研究。研究表明:根据对相邻管片在接头位置结点位移处理的不同,可将梁–弹簧模型分为梁–弹簧连续模型和梁–弹簧不连续模型,后者又称为梁–接头模型,可准确分析盾构管片衬砌的内力及变形。采用梁–弹簧不连续模型求解衬砌内力及变形时:对于线性接头转动刚度模型,可基于卡氏第二定理求解;对于多段线性模型,可基于卡氏第一定理或克–恩定理求解;对于非线性模型,可采用增量–迭代法数值求解。 展开更多
关键词 管片衬砌 梁-弹簧广义模型 梁-接头模型 非线性 转动刚度
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隧道TBM施工管片衬砌三维计算模型 被引量:5
16
作者 钟登华 梅传书 刘春冬 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期472-476,共5页
基于三维非线性界面元和弹塑性理论 ,建立了隧洞双护盾全断面掘进机 (TBM)施工管片衬砌三维计算模型 .这种界面元法能够进行单元交界面的弹塑性分析而无需设置任何形式的夹层单元 ,同时可以较好地模拟 TBM施工隧洞管片之间螺栓的连接作... 基于三维非线性界面元和弹塑性理论 ,建立了隧洞双护盾全断面掘进机 (TBM)施工管片衬砌三维计算模型 .这种界面元法能够进行单元交界面的弹塑性分析而无需设置任何形式的夹层单元 ,同时可以较好地模拟 TBM施工隧洞管片之间螺栓的连接作用及各种软弱面的不连续变形特征 .理论分析和工程算例表明 ,提出的分析模型仿真性强。 展开更多
关键词 隧洞施工 双护盾全断面掘进机 管片衬砌 三维计算模型 界面元法 弹塑性分析
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压力注浆锚杆在TBM施工管片衬砌隧洞加固中的应用 被引量:5
17
作者 张俊杰 马延臣 马少波 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2001年第4期37-39,共3页
万家寨引黄工程总干线 #6~# 8 隧洞基本采用全断面掘进机(TBM)开挖. 由于施工经验不足,在特殊地质地段造成若干工程质量问题.为解决 TBM 施工管片衬砌土洞段的结构与防渗问题,对 TBM 施工管片衬砌 N2 红粘土洞段采用压力注浆... 万家寨引黄工程总干线 #6~# 8 隧洞基本采用全断面掘进机(TBM)开挖. 由于施工经验不足,在特殊地质地段造成若干工程质量问题.为解决 TBM 施工管片衬砌土洞段的结构与防渗问题,对 TBM 施工管片衬砌 N2 红粘土洞段采用压力注浆锚杆加固结合防渗措施综合处理. 文中简介了采用的压力注浆锚杆的加固机理、主要设计参数、施工设备和工艺要求. 展开更多
关键词 压力注浆 锚杆 管片衬砌 TBM 隧洞 加固
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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
18
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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煤矿斜井管片衬砌与可压缩层联合支护的效果 被引量:2
19
作者 齐春 何川 +1 位作者 封坤 肖明清 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期772-781,共10页
为研究盾构斜井管片衬砌与可压缩层联合支护体系中可压缩层参数对管片衬砌力学性能的影响,以神华新街台格庙矿区主斜井工程为依托,建立考虑管片衬砌与可压缩层之间接触效应和管片整环刚度折减效应的数值计算模型,分析有无可压缩层、不... 为研究盾构斜井管片衬砌与可压缩层联合支护体系中可压缩层参数对管片衬砌力学性能的影响,以神华新街台格庙矿区主斜井工程为依托,建立考虑管片衬砌与可压缩层之间接触效应和管片整环刚度折减效应的数值计算模型,分析有无可压缩层、不同可压缩层刚度及厚度等因素下管片衬砌内力和变形的分布规律和变化情况;采用相似模型试验对上述问题进行了进一步研究,并对有无可压缩层时管片的极限承载力和破坏形式进行了探讨.研究结果表明:可压缩层刚度越大,管片所受围岩压力越大且分布越不均匀,同时使得管片弯矩减小,轴力增大,当可压缩层模量与围岩模量之比在0.1~0.5之间变化时更为明显;随着可压缩层厚度的增大,管片所受围岩压力依次按不均匀、均匀、不均匀的趋势变化,当可压缩层厚度与管片厚度之比为1.7时围岩压力最小,管片轴力则随可压缩层厚度的增大而减小;可压缩层存在与否对管片变形影响甚微,通过自身的挤密吸收围岩压力且促使应力重分布,从而减小并均匀化传递至管片上的荷载,使得管片内力随外荷载的增长更平缓,量值更小且分布更均匀,并使管片的极限承载力提高了40%;有无可压缩层时管片破坏均经历椭变、椭变加剧、裂缝出现和扩展、失稳破坏的过程,且有可压缩层时管片的破坏更严重. 展开更多
关键词 煤矿斜井 管片衬砌 可压缩层 让压支护 盾构工法 模型试验
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高水压大断面盾构隧道管片衬砌结构静力学行为模型试验研究 被引量:7
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作者 张建刚 何川 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期80-84,共5页
以武汉长江隧道工程为背景,采用盾构隧道-地层复合体模拟试验系统和旋转式水压装置共同作用,完成了在不同水土压力场作用下的管片衬砌结构力学特征相似模型试验,最后对盾构隧道管片衬砌结构的静力学行为特征的试验结果进行了重点分析。... 以武汉长江隧道工程为背景,采用盾构隧道-地层复合体模拟试验系统和旋转式水压装置共同作用,完成了在不同水土压力场作用下的管片衬砌结构力学特征相似模型试验,最后对盾构隧道管片衬砌结构的静力学行为特征的试验结果进行了重点分析。分析表明,9等分块力学性能优于9+1分块;宜将错缝180°的错缝拼装方式作为武汉工程首选拼装方案;对于大幅宽管片,幅宽中央受环间螺栓剪力影响较小,而幅宽边缘则较大。 展开更多
关键词 盾构隧道 相似模型试验 管片衬砌结构
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