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分层倾斜岩土大断面隧道新型让压支护结构支护效果:以兰州白塔山隧道为例 被引量:2
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作者 蒋春海 段旭晗 +3 位作者 郑钊 张明礼 马昭 赵博 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第29期12734-12743,共10页
为解决分层岩土地层隧道中出现的应力及变形分布不协调的问题,提出了一种针对分层岩土地层的新型支护结构,并构建了常规支护结构和新型让压支护结构的数值计算模型,对两种支护结构的支护效果进行了对比研究。结果表明:不同地层中围岩压... 为解决分层岩土地层隧道中出现的应力及变形分布不协调的问题,提出了一种针对分层岩土地层的新型支护结构,并构建了常规支护结构和新型让压支护结构的数值计算模型,对两种支护结构的支护效果进行了对比研究。结果表明:不同地层中围岩压力变化均表现为快速增长-缓慢增长-趋于稳定3个变化阶段,最终围压和变形分布均呈现出“黄土侧大,岩石侧小”的分布形态;新型让压支护结构减弱了围岩位移分布向黄土侧偏移的效果,上部导坑的围岩竖向位移和水平位移也均小于常规支护结构;新型让压支护结构拱架受力和变形整体小于常规支护结构,且降低了两侧导坑的变形差异,而缓冲让压结构的设置使分层岩土界面处支护结构受力和变形减小,实现了缓冲让压支护效果。总体上,新型让压支护结构在分层岩土地层隧道中具有良好的支护效果。 展开更多
关键词 隧道工程 分层岩土地层 新型支护结构 变形控制
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肋式支护结构支护性能分析与位移预测
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作者 王彬铧 张爱军 +1 位作者 付小蝶 刘宏泰 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期186-193,201,共9页
肋式支护结构是由钢板桩和与钢板桩刚性连接的肋板组成的新型基坑支护结构,已有工程案例证明其支护性能较好,然而其支护机理尚缺乏深入研究及试验佐证。运用有限元数值分析方法研究了肋式支护结构在基坑开挖过程中的变形和受力特征以及... 肋式支护结构是由钢板桩和与钢板桩刚性连接的肋板组成的新型基坑支护结构,已有工程案例证明其支护性能较好,然而其支护机理尚缺乏深入研究及试验佐证。运用有限元数值分析方法研究了肋式支护结构在基坑开挖过程中的变形和受力特征以及基坑的稳定性,与实测数值进行了对比;分析计算了不同肋板宽度和间距对结构水平位移和稳定性的影响规律,提出了肋式支护结构最大水平位移预测公式,可用来预估实际支护结构的可能位移值。研究结果表明:对于同一个实例工程,相较于传统钢板桩结构,采用肋式支护结构时结构位移和内力显著减小,在肋板宽度为1.60 m、肋板间距为0.80 m时板桩最大水平位移可减小71.56%,板桩弯矩分布得以改变,桩身弯矩大幅减小,基坑稳定性更高;增设肋板不仅使结构抗弯刚度大幅提高,而且能够产生较大的锚固拉力来抵抗前排钢板桩所受的主动土压力。 展开更多
关键词 基坑支护 肋式支护结构 组合支护 土体位移预测 数值模拟 Plaxis 3D
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拉桩支护结构变形及工作机制试验研究
3
作者 兰斌鹏 王延平 +2 位作者 王卫国 王义军 赵跃 《岩土力学》 北大核心 2025年第2期551-562,共12页
深基坑拉桩支护结构是由前排桩、后拉桩、冠梁以及连系梁构成的三维空间结构体系。既有工程案例已经表明拉桩支护结构具有较好的抗倾覆、控制水平侧向变形的服役性能,但相应的理论支撑及成体系性研究较少。为深入探究拉桩支护结构体系... 深基坑拉桩支护结构是由前排桩、后拉桩、冠梁以及连系梁构成的三维空间结构体系。既有工程案例已经表明拉桩支护结构具有较好的抗倾覆、控制水平侧向变形的服役性能,但相应的理论支撑及成体系性研究较少。为深入探究拉桩支护结构体系变形性状、内力演化特征以及工作机制,进行了拉桩支护结构室内缩尺试验。结果表明:前排桩桩身水平侧向位移分布曲线呈上凸状,桩身弯矩分布曲线呈反S状,桩身轴力分布曲线呈梭子状,桩身轴力为压力;后拉桩弯矩分布曲线呈弓状,桩身轴力分布曲线呈勺子状,上部为轴向拉力,下部为轴向压力;冠梁水平侧向位移分布曲线呈短冠梁的正弦函数状,轴力分布曲线呈明显M状,M状曲线的双峰处对应的区域为不带后拉桩的前排桩桩顶冠梁,亦是冠梁薄弱点。拉桩支护结构的空间特点可形成较为稳定的拉压结合的大三角内嵌两个小三角式、三向门式框架结构,随之产生的后拉桩效应与空间变形协调效应分别具有锚拉前排桩、遮蔽土压力的能力和控制支护桩桩顶倾角差异过大与冠梁水平侧向变形差异过大的能力。 展开更多
关键词 拉桩支护结构 变形特征 工作机制 试验研究
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软土地区水泥土墙后插微型桩复合支护结构加固机理及应用分析 被引量:1
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作者 邹振 蒋楠 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期52-56,共5页
水泥土墙后插微型桩为一种较为新型的支护结构型式,目前规范中暂无该类支护结构计算方法,且在工程应用与研究中较少。为此,描述了水泥土墙内置微型桩支护体系布置形式,采用有限元数值建模计算分析方法研究了水泥土墙后插微型桩复合支护... 水泥土墙后插微型桩为一种较为新型的支护结构型式,目前规范中暂无该类支护结构计算方法,且在工程应用与研究中较少。为此,描述了水泥土墙内置微型桩支护体系布置形式,采用有限元数值建模计算分析方法研究了水泥土墙后插微型桩复合支护结构加固机理,提出了后插微型桩复合支护结构体系稳定性理论计算方法,并结合深圳市某软土地区堤防工程进行了应用实例计算分析及监测数据验证。结果表明,微型桩主要承受轴向荷载,直至支护体系破坏桩身弯矩和剪力仍较小,其加固作用类似于锚栓;建立的复合支护结构计算简图及稳定性计算公式可实现支护结构稳定性计算;现场监测数据的反馈可得出该新型复合支护结构体系安全可靠;水泥土墙后置深层微型桩应用于软土地区堤防工程中综合性价比高,较大提高了水泥土墙抗滑移、抗倾覆能力,降低了工程造价,具有一定的推广价值。 展开更多
关键词 水泥土墙后插微型桩 加固机理 计算公式 复合支护结构 工程实例 监测数据
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滑坡生态-支护结构联合防护机理研究
5
作者 林程 张桂荣 +3 位作者 孔洋 汪璋淳 张贤 李欣然 《水利水运工程学报》 北大核心 2025年第3期95-106,共12页
考虑三峡库区典型堆积层滑坡的滑坡体物质组成,以黏性土与砂土混合物为滑体介质制作滑坡模型,人工设置软弱滑面,研究降雨入渗导致的滑坡变形过程中生态-支护结构联合防护体系的受力、变形与桩身弯矩分布规律,以及边坡渗流场变化,揭示浅... 考虑三峡库区典型堆积层滑坡的滑坡体物质组成,以黏性土与砂土混合物为滑体介质制作滑坡模型,人工设置软弱滑面,研究降雨入渗导致的滑坡变形过程中生态-支护结构联合防护体系的受力、变形与桩身弯矩分布规律,以及边坡渗流场变化,揭示浅表层生态植被防护结构与深层抗滑桩等支挡结构之间的受力分配模式。结果表明:在持时为8h、降雨强度为18mm/h的连续降雨条件下,采用生态-支护结构联合防护体系的生态边坡相较于仅采用抗滑桩的边坡更晚达到整体饱和,边坡上植被的截留作用与“薄膜”排水作用削弱了坡面雨水入渗,延缓边坡变形进程;滑带附近孔隙水压力增大、滑带处土体力学性能降低是降雨中后期引起边坡变形(表现为桩顶位移、桩身弯矩)的主要因素;纯桩边坡中桩顶最终位移远大于生态边坡中抗滑桩桩顶位移,同时生态边坡最大弯矩值相较于纯桩边坡明显减小,表明边坡植被承担了部分由降雨引起的下滑力,与深层抗滑桩结构形成双重防护作用,提高了边坡整体稳定性。在极端降雨冲刷试验中,两种边坡的承受能力与破坏机制不同:纯桩边坡历时60min完全破坏,表现为暴雨冲蚀引起的局部浅层滑动破坏;生态边坡历时150min局部破坏,表现为边坡下部崩塌破坏。研究结果可为滑坡生态防护工程设计提供技术支撑。 展开更多
关键词 堆积层滑坡 降雨 生态-支护结构
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隧道超挖处充填参数对围岩及支护结构的影响研究
6
作者 蒋坪临 廖秋林 +3 位作者 胡皓 江玉生 武福美 江华 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期315-326,共12页
隧道超挖会对隧道的围岩及支护结构产生不利影响,超挖出现后如何选取合适的支护参数来填充超挖空隙处减少超挖带来的影响具有实际意义。本文依托重庆市郊铁路璧铜线云雾山隧道工程,运用解析法和数值模拟方法研究了超挖隧道无支护状态的... 隧道超挖会对隧道的围岩及支护结构产生不利影响,超挖出现后如何选取合适的支护参数来填充超挖空隙处减少超挖带来的影响具有实际意义。本文依托重庆市郊铁路璧铜线云雾山隧道工程,运用解析法和数值模拟方法研究了超挖隧道无支护状态的围岩应力分布以及超挖空隙处3种不同填充参数方案:全部覆盖混凝土、喷射等厚混凝土空隙注浆、扩大钢拱架增大断面的围岩及支护结构受力和位移分布,并与按设计轮廓线开挖理想无超挖隧道的围岩及支护结构的受力和位移分布进行了对比分析,得出了以下结论:塑性区半径与开挖半径呈线性关系,超挖隧道各处开挖半径不均会导致塑性区的形状不均匀。超挖会导致支护结构的受力增大,支护结构在承受不均匀超挖导致的偏压荷载时敏感。对不同支护参数的超挖隧道模拟结果表示不同支护参数在不同方面各有优势,应该结合实际现场情况,选择合理的填充参数方案。 展开更多
关键词 超挖隧道 超挖处支护参数 填充超挖空隙 围岩及支护结构
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超高性能混凝土加固深埋软岩隧道的支护结构参数研究
7
作者 吕芳 冯斌 滑杰 《混凝土》 北大核心 2025年第6期230-233,239,共5页
以M隧道为研究对象,采用有限元数值分析方法对超高性能混凝土加固深埋软岩隧道的支护结构参数优化进行了研究,结果表明,随着锁脚锚管的长度增大,墙中部位和拱顶的收敛变形表现为逐渐增大的趋势,受锁脚锚管长度的影响最大的是左拱腰、右... 以M隧道为研究对象,采用有限元数值分析方法对超高性能混凝土加固深埋软岩隧道的支护结构参数优化进行了研究,结果表明,随着锁脚锚管的长度增大,墙中部位和拱顶的收敛变形表现为逐渐增大的趋势,受锁脚锚管长度的影响最大的是左拱腰、右拱腰部位收敛变形,其收敛变形随锁脚锚管长度的增大具有较好的控制效果。在锁脚锚管长度从4.5 m提高到7.5 m时,围岩塑性区分布表现为逐渐减小的趋势;左拱腰和右拱腰部位的塑性区范围主要受锁脚锚管长度显著影响,随着锁脚锚管长度的增加,这两个部位的围岩塑性区范围会相应减小。当锁脚锚管长度从5.5 m增加到6.5 m时,最大拉应力均在墙中部位出现,在锁脚锚管长度为5.5 m时,拱腰部位初期支护具有最小应力。在钢拱架间距从0.55 m提高到0.65 m时,墙中是洞周围岩塑性区增大最大的部位;在钢拱架间距从0.65 m提高到0.75 m时,增大较为明显的是洞周围岩的塑性区。支护结构参数为锁脚锚管长度5.5 m,钢拱架间距0.65 m。 展开更多
关键词 隧道 超高性能混凝土 支护结构 参数优化 深埋软岩
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高地应力软弱地层TBM隧道新型预应力管-索支护结构
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作者 何骏扬 毕浪 +5 位作者 余涛 范磊 文建华 王建锋 姚志刚 方勇 《铁道建筑》 北大核心 2025年第6期114-120,共7页
受开挖空间限制,高地应力软弱围岩地层的围岩稳定性控制是TBM(Tunnel Boring Machine)隧道施工中的重要挑战。本文以高黎贡山隧道工程为背景,通过理论分析、数值模拟分析了在软弱围岩条件下,新型预应力管-索支护结构在TBM隧道中的应用... 受开挖空间限制,高地应力软弱围岩地层的围岩稳定性控制是TBM(Tunnel Boring Machine)隧道施工中的重要挑战。本文以高黎贡山隧道工程为背景,通过理论分析、数值模拟分析了在软弱围岩条件下,新型预应力管-索支护结构在TBM隧道中的应用效果。结果表明,预应力管-索支护结构能够形成双层预应力承载拱,充分发挥主动支护和被动支护作用,进而有效降低软弱围岩变形。正交试验表明,施加在管-索结构上的预应力对隧道稳定性影响最大,杆件长度、支护间距、支护范围的影响依次减弱。通过单因素试验发现,在高地应力软弱围岩条件下,相较于无锚杆支护和有锚杆支护两种工况,预应力管-索支护时的拱顶位移分别减小约61%和37%。当依托工程管-索结构预应力为150 kN、管-索间距为0.8 m、拱顶支护范围在180°时,既能起到较好的支护效果,又能很好地控制工程成本。 展开更多
关键词 高地应力软弱地层 TBM隧道 管-索支护结构 数值模拟 正交试验 单因素试验
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煤矿巷道支护结构优化设计与工程管理策略
9
作者 曲升级 许田枝 《工矿自动化》 北大核心 2025年第S1期180-182,187,共4页
随着煤矿开采深度和强度的不断增加,传统的巷道支护技术存在支护强度不足、支护方式单一、难以适应复杂地质条件等问题,巷道变形、坍塌事故时有发生。针对上述问题,分析了巷道支护设计的理论基础与关键影响因素,结合宏岩煤矿和龙顶山煤... 随着煤矿开采深度和强度的不断增加,传统的巷道支护技术存在支护强度不足、支护方式单一、难以适应复杂地质条件等问题,巷道变形、坍塌事故时有发生。针对上述问题,分析了巷道支护设计的理论基础与关键影响因素,结合宏岩煤矿和龙顶山煤矿工程案例,验证了联合支护方案在控制围岩变形、优化应力分布中的有效性。从施工组织、质量控制、安全管理3个方面提出巷道工程管理策略,为提升巷道稳定性、安全性和经济性提供了参考。 展开更多
关键词 煤矿巷道 支护结构 联合支护 围岩压力 巷道工程管理
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滇中芹河隧洞软岩破碎段围岩大变形与支护结构相互作用研究 被引量:5
10
作者 付敬 吴帆 +1 位作者 张雨霆 覃然 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第3期171-177,185,共8页
软岩大变形是滇中引水工程建设中较为突出的工程地质问题之一,以大楚段芹河隧洞4#支洞为研究对象开展软岩大变形特征及承载结构受力研究。4#支洞在施工过程中发生影响洞室稳定的问题,洞周围岩大变形不同程度侵限,导致钢拱架扭曲断裂、... 软岩大变形是滇中引水工程建设中较为突出的工程地质问题之一,以大楚段芹河隧洞4#支洞为研究对象开展软岩大变形特征及承载结构受力研究。4#支洞在施工过程中发生影响洞室稳定的问题,洞周围岩大变形不同程度侵限,导致钢拱架扭曲断裂、喷混凝土掉落现象时有发生。为了充分认识隧洞变形特征、破坏模式及成因机制,结合工程地质勘察、现场监控量测、数值反演及施工模拟分析等手段和方法对其进行综合研究。研究成果表明:破碎软岩洞段施工期围岩监测变形量大、变形速率较快,变形具有明显的时效性;围岩完整性差,洞周变形差异大;围岩以剪切破坏为主;围岩时效变形对支护结构受力影响大,部分承载结构受力超限,导致局部结构破坏。可见,针对破碎的软岩隧洞施工,需要采取超前注浆、减少减小施工扰动、及时跟进初期支护、尽快封闭成环,加强施工期围岩变形监测,选取合理的衬砌支护时机,实时指导和优化隧洞支护结构施工设计。 展开更多
关键词 破碎软岩 大变形 支护结构 蠕变 拱架断裂
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基于离心机和数值模拟的深基坑开挖支护结构受力和变形研究 被引量:3
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作者 孙慧 李从安 +1 位作者 李波 王志鹏 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期114-118,共5页
依据实际基坑开挖和支护结构工程特性进行模型概化,得出适合的离心模型试验方案,采用离心模型试验分析超深基坑开挖过程支护结构工程的受力和变形分布规律特征。同时建立三维有限元模型对圆形基坑开挖过程中支护结构的变形进行数值模拟... 依据实际基坑开挖和支护结构工程特性进行模型概化,得出适合的离心模型试验方案,采用离心模型试验分析超深基坑开挖过程支护结构工程的受力和变形分布规律特征。同时建立三维有限元模型对圆形基坑开挖过程中支护结构的变形进行数值模拟,并将试验和数值计算结果进行对比分析。结果表明:支护结构水平位移模式为两头小,中间大的“涨肚型变形”;并且随着基坑深度的加深,地下连续墙水平位移最大值点逐渐下移;地表沉降呈凹槽形沉降形式,随着开挖的进行,沉降槽底部向着远离基坑的方向发展;地连墙背后土压力变化值呈非线性,开挖初期,土压力沿深度变化很小,但随着开挖的进行,土压力变化量逐渐增大;数值分析与离心模型试验的开挖支护结构变形特征结果较相近。研究成果可为基坑开挖设计切实有效的支护结构提供科学依据。 展开更多
关键词 深基坑 开挖 支护结构 变形 离心机 数值模拟
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基于人工神经网络的深基坑支护结构侧移预测 被引量:9
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作者 徐长节 李欣雨 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1735-1744,共10页
为了更精准地预测基坑开挖引起的支护结构侧移,采用支持向量机模型、传统人工神经网络模型及2种考虑时序性输入的循环神经网络模型,建立了不同基坑支护结构最大侧移、同一基坑不同工况支护结构侧移的预测模型.结果显示,人工神经网络可... 为了更精准地预测基坑开挖引起的支护结构侧移,采用支持向量机模型、传统人工神经网络模型及2种考虑时序性输入的循环神经网络模型,建立了不同基坑支护结构最大侧移、同一基坑不同工况支护结构侧移的预测模型.结果显示,人工神经网络可以根据工程实测数据实时更新和预测支护结构变形,有助于及时规划工程下一步施工工艺.在支护结构不同工况侧移的预测上,考虑了时序性输入的循环神经网络模型效果优于传统人工神经网络模型. 展开更多
关键词 基坑工程 变形预测 机器学习 支护结构
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弹性环梁支撑下圆形深基坑支护结构变形解析解 被引量:9
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作者 欧阳煜 高云飞 任凯凯 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期128-139,共12页
将环梁和支护结构分别视为弹性圆环和弹性圆柱薄壳,基于环梁和圆柱壳的变形协调,得到了具有任意数目弹性环梁支撑圆形深基坑支护结构变形的解析解.在验证解析解合理性和可靠性的基础上,针对某一实际圆形基坑工程,比较了在刚性和弹性环... 将环梁和支护结构分别视为弹性圆环和弹性圆柱薄壳,基于环梁和圆柱壳的变形协调,得到了具有任意数目弹性环梁支撑圆形深基坑支护结构变形的解析解.在验证解析解合理性和可靠性的基础上,针对某一实际圆形基坑工程,比较了在刚性和弹性环梁支撑下支护结构变形和内力的差异,并分析了支护结构底部边界条件、环梁弹性模量、尺寸和数量以及位置等参数对支护结构变形和内力分布的影响.研究结果表明:相对于刚性环梁支撑,弹性环梁支撑处内力变化较小,环梁弹性模量和尺寸的改变只对基坑挖掘面以上支护结构变形和内力影响显著,而对挖掘面以下的支护结构变形和内力几乎没有影响.该研究成果为圆形基坑支护结构设计提供了理论依据和指导. 展开更多
关键词 圆形深基坑 支护结构 柱壳理论 弹性环梁支撑 解析解
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深基坑桩-撑-土组合支护结构的受力特性与优化设计 被引量:8
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作者 林宇亮 程勇 +4 位作者 刘玮 王斌 高文慧 李柔锋 李志宏 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2162-2174,共13页
依托某高层建筑深基坑工程,通过现场试验获得不同施工阶段组合支护结构及基坑关键部位的变形规律。基于土体硬化模型建立深基坑组合支护体系的三维数值模型,对基坑开挖施工进行全过程模拟,分析支护结构体系的桩身弯矩、桩身位移和土压... 依托某高层建筑深基坑工程,通过现场试验获得不同施工阶段组合支护结构及基坑关键部位的变形规律。基于土体硬化模型建立深基坑组合支护体系的三维数值模型,对基坑开挖施工进行全过程模拟,分析支护结构体系的桩身弯矩、桩身位移和土压力分布规律。针对反压土的顶宽、高度、坡度以及斜支撑的间距、直径等影响因素设计正交试验,对围护桩受力变形的影响参数进行敏感性分析,并提出优化建议。研究结果表明:围护桩最大位移与最大正弯矩随反压土顶宽、高度、斜支撑直径的增大而减小,随着反压土坡度、斜支撑间距的增大而增大。桩身变形影响因素敏感性从大至小依次为反压土坡高、顶宽、反压土坡度、斜支撑间距和斜支撑直径;对组合支护体系进行设计时,建议在确定土坡自稳角度的前提下,尽量增大反压土土坡高度。 展开更多
关键词 基坑工程 组合支护结构 反压土 斜支撑 受力特性 优化设计
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不等跨十车道四连拱隧道施工全过程支护结构受力特征现场测试研究 被引量:1
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作者 阳军生 汤冲 +3 位作者 柏署 谢亦朋 李雨哲 杨磊 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2030-2040,共11页
多连拱隧道开挖洞室多、跨度大,施工过程中荷载转换频繁,支护结构受力特征复杂,对多连拱隧道支护结构受力开展现场测试研究具有重要意义。依托长沙观音岩不等跨四连拱隧道工程,选取典型断面对各洞室初支钢拱架、二次衬砌结构进行施工全... 多连拱隧道开挖洞室多、跨度大,施工过程中荷载转换频繁,支护结构受力特征复杂,对多连拱隧道支护结构受力开展现场测试研究具有重要意义。依托长沙观音岩不等跨四连拱隧道工程,选取典型断面对各洞室初支钢拱架、二次衬砌结构进行施工全过程应力监测,以获得复杂施工步序下支护结构受力特征。测试结果表明:观音岩隧道施工中,先行主洞较后行洞室承担的围岩压力更大,右主洞、左右辅洞开挖顺序居后,施工扰动次数较少,支护结构内力较小;各洞室中,初支钢拱架内力整体均呈“左小右大”的非对称分布特征,其最大轴向压力402.71 kN、最大弯矩7.97kN·m出现在左主洞的右拱脚处,二衬内力整体非对称程度较低,只以左主洞呈显著非对称分布,其余洞室呈整体对称分布;先行左主洞支护结构的内力扰动主要由受后行邻洞的开挖影响所产生,后行右主洞、左辅洞开挖支护阶段,左主洞初支钢拱架、二衬结构绝大部分位置其内力增量超过总增量的一半;采用“先主后辅,左主先行”施工方案,施工全过程支护结构的安全性均满足规范要求,支护结构设计和施工措施合理。研究成果可为复杂条件下多连拱隧道的设计与施工提供借鉴。 展开更多
关键词 四连拱隧道 支护结构 现场测试 受力特征 安全性评价
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煤矿复杂地层TBM掘进巷道新型装配式支护结构工程实践 被引量:6
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作者 唐永志 唐彬 +2 位作者 程桦 王传兵 王要平 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期68-75,共8页
TBM(Tunnel Boring Machine)全断面掘进机已在煤矿深井巷道掘进工程中成功应用,取得了显著的社会经济效益。但仍存在影响其进一步推广应用的技术瓶颈。针对当前支护结构与支护技术难以同时满足支护效率、支护强度和施工成本方面的要求,... TBM(Tunnel Boring Machine)全断面掘进机已在煤矿深井巷道掘进工程中成功应用,取得了显著的社会经济效益。但仍存在影响其进一步推广应用的技术瓶颈。针对当前支护结构与支护技术难以同时满足支护效率、支护强度和施工成本方面的要求,TBM难以充分发挥其速度优势的技术瓶颈,研究团队研发了新型钢管片型装配式支护结构。开展了新型装配式支护结构大比尺模型试验,获得新型支护结构在受载条件下变形破坏规律,根据试验结果优化新型支护结构型式。基于新型钢管片支护下TBM掘进巷道数值模拟评估新型支护结构可靠性。最后开展工业性试验,现场验证新型钢管片式支护结构用于煤矿TBM掘进巷道的可行性。试验结果表明,巷道围岩最大拉应变为803×10-6,钢管片支护结构变形量小于1 mm。新型支护结构安装速度快,可在90 min内掘进1.5 m并完成一环管片的安装工作,显著提高了TBM掘进巷道的支护强度和TBM掘进作业线的地层适应性。为未来进一步提高煤矿巷道掘进速度、保障煤矿采掘接替提供技术参考。 展开更多
关键词 巷道掘进 全断面掘进机 复杂地层 TBM掘进 装配式支护结构
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地下交通枢纽多级基坑组合支护结构体系设计及变形特性研究 被引量:4
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作者 刘腾 李兆平 +2 位作者 赵天标 王全贤 崔向阳 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第8期122-129,共8页
北京地铁M3线星火站地下枢纽是高铁星火站地下综合枢纽的一个组成部分,采用明挖法施工。因枢纽基坑内部主体结构使用功能的不同需求,基坑采用三级布置形式,基坑一侧邻近既有高铁星火站,另一侧为城市道路,基坑开挖受四层地下水影响。为... 北京地铁M3线星火站地下枢纽是高铁星火站地下综合枢纽的一个组成部分,采用明挖法施工。因枢纽基坑内部主体结构使用功能的不同需求,基坑采用三级布置形式,基坑一侧邻近既有高铁星火站,另一侧为城市道路,基坑开挖受四层地下水影响。为了解决地铁M3线星火站地下枢纽多级基坑支护结构设计遇到的困难,开展基坑组合支护结构体系研究。首先分析枢纽基坑的空间布局特点、周边环境情况及地下水赋存特征,讨论常规支护结构体系存在的问题,基于分级支护和分级止水理念,研发基坑组合支护结构体系,详细给出各级基坑支护结构体系布置、结构参数及多级基坑开挖支护步序;然后采用数值模拟方法建立多级基坑开挖支护的三维数值计算模型,分析各级基坑的坑底隆起和围护结构变形;最后结合各级基坑围护结构变形实测结果,探讨基坑组合支护结构的变形特性。数值模拟和现场实测结果表明:各级基坑的坑底隆起及围护结构变形均满足控制值要求。 展开更多
关键词 地下交通枢纽 基坑 支护结构 施工步序 变形特性 数值模拟 现场监测
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高应力炭质板岩隧道开挖支护结构受力评价研究 被引量:3
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作者 胡涛涛 高咸超 +2 位作者 王青松 谢江胜 涂鹏 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第4期1689-1698,共10页
为探究高应力下炭质板岩隧道开挖过程中围岩位移、支护结构内力变化规律,依托渭武高速木寨岭公路隧道,采用有限差分软件FLAC3D建立三台阶七步开挖法下炭质板岩隧道的数值模型,提出强、中、弱3种支护方案;分析开挖距离对围岩位移、支护... 为探究高应力下炭质板岩隧道开挖过程中围岩位移、支护结构内力变化规律,依托渭武高速木寨岭公路隧道,采用有限差分软件FLAC3D建立三台阶七步开挖法下炭质板岩隧道的数值模型,提出强、中、弱3种支护方案;分析开挖距离对围岩位移、支护结构内力等因素的影响,并对支护设计参数合理性评价。研究结果表明:开挖过程中围岩累计沉降和收敛变形量比较:强支护<中支护<弱支护;开挖相同距离下,随着支护强度上升,支护提供的弹性抗力越强,围岩沉降和收敛变形减小;以强支护为例,支护结构轴力呈现先增大后减小的趋势,最终轴力不断上升但趋势变缓的特征,开挖距离50 m趋于稳定;支护设计参数评价时,开挖距离(50 m)结束,强、中、弱3种方案钢架受压安全系数最小值分别为3.903、3.718、3.264,#1拱顶处强支护钢架较喷射混凝土先破坏,混凝土安全系数最小值分别为3.491、2.987、2.666,#2左拱腰处喷射混凝土较钢架先破坏,故选择中支护方案,材料I25b×C25、初衬厚度26 cm、钢架距离0.8 m。研究成果可为类似软岩隧道开挖和支护结构的设计提供一定参考。 展开更多
关键词 炭质板岩 围岩位移 支护结构内力 数值模拟 合理性评价
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高层建筑深基坑支护结构位移动态监测方法 被引量:14
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作者 王贵美 周建亮 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期717-721,共5页
针对高层建筑深基坑支护结构位移监测时,位移轨迹、位移速率以及位移时间变化监测准确性较差问题,本文研究了高层建筑深基坑支护结构位移动态监测方法。对支护结构位移影响因素进行具体分析,生成了影响指标;再对基坑数据进行采集,建立... 针对高层建筑深基坑支护结构位移监测时,位移轨迹、位移速率以及位移时间变化监测准确性较差问题,本文研究了高层建筑深基坑支护结构位移动态监测方法。对支护结构位移影响因素进行具体分析,生成了影响指标;再对基坑数据进行采集,建立数据集并进行降维处理;计算获取目标函数,结合影响指标建立时间序列模型,依据对模型的计算建立动态变量矩阵;通过对矩阵的计算获取动态监测数据的统计量,完成支护结构的动态监测。研究结果表明:运用该方法进行监测时,位移移动轨迹监测误差为0.1,位移速率保持在0.9 mm/d以下,且与实际位移速率基本一致,纵向位移量达到202 mm,且与实际沉降量一致。本文方法能够有效应用于高层建筑深基坑支护结构的位移动态监测,为保障高层建筑的稳定性和安全性提供重要的技术支持。 展开更多
关键词 高层建筑 深基坑 支护结构 位移 动态监测 影响因素 数据降维 监测方法
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TBM隧道围岩-支护动态相互作用机制研究 被引量:2
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作者 周振梁 谭忠盛 +1 位作者 李林峰 雷可 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期284-294,共11页
TBM法隧道支护相较矿山法隧道具有施作滞后、时效敏感的特点,现有理论成果难以准确描述TBM隧道围岩-支护动态相互作用过程。基于TBM隧道围岩-支护相互作用特点和支护结构刚度发展特征,引入虚拟支护力模拟开挖面空间支撑效应,建立综合考... TBM法隧道支护相较矿山法隧道具有施作滞后、时效敏感的特点,现有理论成果难以准确描述TBM隧道围岩-支护动态相互作用过程。基于TBM隧道围岩-支护相互作用特点和支护结构刚度发展特征,引入虚拟支护力模拟开挖面空间支撑效应,建立综合考虑TBM隧道支护结构施作时机和时效特性的围岩-支护相互作用力学模型,通过数值模拟和现场测试对理论模型进行验证。分析掘进速度、锚杆砂浆硬化速度、喷混施作时机、喷混硬化速度等因素对洞周位移和初支结构支护力的影响规律,并给出相应的支护建议。研究结果表明:通过TBM隧道围岩-支护动态相互作用模型可得到任意时刻及断面的洞周位移和锚杆、钢拱架及喷混支护力的解析解。锚杆和钢拱架施作后围岩变形速率明显降低,喷混施作前围岩变形已经稳定,喷混的作用主要是防止掉块并作为安全储备。提高砂浆硬化速度可提升锚杆的支护力,及时施作喷混可显著提高初支结构支护力并改善锚杆和钢拱架的受力状态,加快喷混硬化速度可提高整体支护效果并减小钢拱架和锚杆承担的围岩压力。正常施工条件下,可通过降低TBM掘进速度、选用快硬锚杆水泥砂浆来提高初支的支护性能。当穿越围岩破碎稳定性差的区段时,应在距开挖面距离不大于3倍洞径处施作喷混,并选用硬化速度快的喷混材料进一步提高支护体系承载能力。研究结果可为进一步优化TBM隧道支护设计与施工提供理论依据。 展开更多
关键词 TBM隧道 支护结构 力学模型 洞周位移 支护
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