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Seismic reliability analysis of shield tunnel faces under multiple failure modes by pseudo-dynamic method and response surface method 被引量:7
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作者 ZHANG Jia-hua XU Peng +1 位作者 SUN Wang-cheng LI Bo 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第5期1553-1564,共12页
In order to investigate the stability problem of shield tunnel faces subjected to seismic loading,the pseudodynamic method(P-DM)was employed to analyze the seismic effect on the face.Two kinds of failure mechanisms of... In order to investigate the stability problem of shield tunnel faces subjected to seismic loading,the pseudodynamic method(P-DM)was employed to analyze the seismic effect on the face.Two kinds of failure mechanisms of active collapse and passive extrusion were considered,and a seismic reliability model of shield tunnel faces under multifailure mode was established.The limit analysis method and the response surface method(RSM)were used together to solve the reliability of shield tunnel faces subjected to seismic action.Comparing with existing results,the results of this work are effective.The effects of seismic load and rock mass strength on the collapse pressure,extrusion pressure and reliability index were discussed,and reasonable ranges of support pressure of shield tunnel faces under seismic action were presented.This method can provide a new idea for solving the shield thrust parameter under the seismic loading. 展开更多
关键词 shield tunnel face pseudo-dynamic method seismic effect multi-failure mode support pressure range
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Optimal arrangement for pressure measurement points in working chamber of earth pressure balance shield 被引量:4
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作者 刘畅 屈福政 +1 位作者 李守巨 孟庆琳 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第7期1883-1891,共9页
In order to exactly provide scientific basis for pressure dynamic balance control of working chamber of earth pressure balance shield (EPBS),study on optimal arrangement of pressure measurement points in working chamb... In order to exactly provide scientific basis for pressure dynamic balance control of working chamber of earth pressure balance shield (EPBS),study on optimal arrangement of pressure measurement points in working chamber was conducted. Based on mathematical description of optimal arrangement for pressure measurement points,fuzzy clustering analysis and discriminant analysis were used to divide pressure regions of nodes on bulkhead. Finally,the selection method of optimal measurement points was proposed,and by selecting d6.28 m EPBS as study object,the case study was conducted. By contrast,based on optimal arrangement scheme of pressure measurement points,through adopting weighted algorithm,the absolute error mean of equivalent pressure of working chamber is the smallest. In addition,pressure curve of optimal arrangement points presents parabola,and it can show the state of pressure distribution on bulkhead truly. It is concluded that the optimal arrangement method of pressure measurement points in working chamber is effective and feasible,and the method can provide basis for realizing high precision pressure control of EPBS. 展开更多
关键词 tunnelING earth pressure balance shield working chamber optimal arrangement discrete element method
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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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硬质岩层盾构掘进引起国保单位白塔振动预测与控制技术 被引量:2
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作者 蔡袁强 谢况琴 +5 位作者 袁宗浩 孙宏磊 黄勇 曹秒凤 曹志刚 梁旭 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第5期1064-1072,共9页
硬质岩层盾构掘进施工引起的环境振动会对邻近文物建筑产生不利影响。针对硬质岩层盾构掘进振源特性复杂和文物保护单位容许振动指标严苛的难题,基于之江路输水管廊隧道近距离侧穿白塔工程,系统介绍了一种基于实测与模拟相结合的振动反... 硬质岩层盾构掘进施工引起的环境振动会对邻近文物建筑产生不利影响。针对硬质岩层盾构掘进振源特性复杂和文物保护单位容许振动指标严苛的难题,基于之江路输水管廊隧道近距离侧穿白塔工程,系统介绍了一种基于实测与模拟相结合的振动反分析法,在此基础上开展了硬岩地层盾构掘进引起白塔振动响应预测分析,并分别从盾构施工参数和PVC空心减振屏障两方面进行白塔减隔振技术研究。结论如下:硬质岩层盾构掘进振源主要由盾构掘进过程中的刀盘转动、滚刀切削坚硬岩体诱发;盾构施工参数中掘进速度与振动响应表现出较好的相关性,降低盾构机掘进速度,振动响应全频段显著下降;PVC空心桩对中高频段具有较好的减振效果,在白塔范围内平均减振率可达50%。 展开更多
关键词 硬质岩层 盾构掘进 振动反分析 白塔 放大效应 PVC空心桩
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基于复杂施工条件的盾构法隧道通用管片拼装点位优选方法 被引量:1
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作者 胡珉 赵鹏鹏 吴秉键 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第1期77-84,共8页
管片拼装是盾构法隧道施工中的关键环节,合理的拼装点位选择对于隧道质量和施工效率至关重要。为此提出一种基于情境的管片拼装点位优选方法,通过设计点位生成器、模拟预测器和评价优选器,建立分级筛选的随境选择模型。该方法依据盾构... 管片拼装是盾构法隧道施工中的关键环节,合理的拼装点位选择对于隧道质量和施工效率至关重要。为此提出一种基于情境的管片拼装点位优选方法,通过设计点位生成器、模拟预测器和评价优选器,建立分级筛选的随境选择模型。该方法依据盾构与隧道的空间位置关系及其纠偏能力,将复杂工况划分为不同的施工情境,并针对每种情境设定相应的优化目标和权重系数。将管片拼装要求、盾尾间隙及油缸行程差等因素作为约束条件纳入优化目标中,使得管片拼装点位选择更加灵活全面和客观合理。通过上海12标右线工程仿真试验分析,证明随境选择模型在提高点位选择精度和合理性方面具有优势,与综合法、偏差法相比,随境法在不同施工情境下选择最优拼装点位时具有更好的有效性、准确性和通用性。 展开更多
关键词 管片拼装 盾构隧道 点位优选 施工情境 优化目标
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高山峡谷地区隧道洞口适宜性评价与应用研究 被引量:1
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作者 刘伟 许广春 +1 位作者 石崎材 宋树宝 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第3期60-64,74,共6页
研究目的:青藏高原高山峡谷地区隧道洞口选址面临着极为复杂的地质和环境挑战,需规避不良地质灾害和洪水位,选择围岩稳定的位置,并考虑施工难度,以降低工程风险及成本。本文基于现场地质勘察、无人机测绘等综合勘察技术,结合模糊综合评... 研究目的:青藏高原高山峡谷地区隧道洞口选址面临着极为复杂的地质和环境挑战,需规避不良地质灾害和洪水位,选择围岩稳定的位置,并考虑施工难度,以降低工程风险及成本。本文基于现场地质勘察、无人机测绘等综合勘察技术,结合模糊综合评判法和修正灰色聚类分析法构建隧道洞口选址综合评价方法,利用量化评价方法为隧道洞口的选址提供科学依据。研究结论:(1)考虑岩性、坡度、坡面走向、高程、与山脊线距离、仰坡危岩体规模、与断层距离、与现有公路距离、与对岸相应位置间最短距离9个指标建立评价体系;(2)结合现场地质勘察、专家系统和洞口适宜性定量评价建立隧道洞口选址综合评价方法;(3)相较于单一方法,综合考虑模糊综合评判法和修正灰色聚类分析法的隧道洞口选址评价方法更能反映实际工程特征,提出切实可行的洞口选址建议;(4)本研究成果可应用于山区公路隧道建设。 展开更多
关键词 隧道洞口选址 适宜性评价 模糊综合评判法 修正灰色聚类分析法
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基坑连续破坏对邻近盾构隧道影响研究
7
作者 郑刚 韩思佳 +5 位作者 孙基斌 程雪松 刘永超 张雁 任东帅 骆天逸 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第S2期1-6,共6页
基坑垮塌触发既有邻近隧道破坏的灾变机理等相关问题亟待深化研究。针对基坑垮塌对相邻隧道结构的影响进行研究,首先建立了基于耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法的数值模型,研究了不同位置条件下基坑垮塌对邻近盾构隧道不同结构的影响。结果... 基坑垮塌触发既有邻近隧道破坏的灾变机理等相关问题亟待深化研究。针对基坑垮塌对相邻隧道结构的影响进行研究,首先建立了基于耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法的数值模型,研究了不同位置条件下基坑垮塌对邻近盾构隧道不同结构的影响。结果表明:①基坑产生局部破坏后,相邻隧道结构的荷载模式发生改变,隧道结构产生向基坑靠近和整体沉降的过量变形,隧道结构中部分接头的内力超过相应的承载能力,对隧道结构的安全状态造成威胁;②既有隧道与基坑距离越近对结构安全性能的影响越大,且隧道埋深越浅隧道接头受破坏程度越严重,位于隧道结构底部的接头工作性能受影响最大;③在实际工程中,应将基坑破坏对隧道产生的不利影响传播路径进行隔断,可以考虑对土体进行加固或者增加隔离措施。 展开更多
关键词 基坑破坏 盾构隧道 耦合欧拉-拉格朗日方法 影响规律
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高速铁路单洞双线盾构隧道的振动和传播规律分析
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作者 肖明清 薛光桥 +3 位作者 何应道 徐晨 徐巍 王春晖 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第5期1-8,42,共9页
针对高速铁路单洞双线盾构隧道的振动传播问题,建立轨道-隧道-场地的2.5维有限元-基本解耦合模型,采用有限元模拟轨道与盾构隧道结构,结合弹性空间格林函数表征围岩介质。通过计算移动轮轨力作用下的动力响应,结合弹性波理论分析振动传... 针对高速铁路单洞双线盾构隧道的振动传播问题,建立轨道-隧道-场地的2.5维有限元-基本解耦合模型,采用有限元模拟轨道与盾构隧道结构,结合弹性空间格林函数表征围岩介质。通过计算移动轮轨力作用下的动力响应,结合弹性波理论分析振动传播规律。结果表明:隧道上方场地的竖向振动由顶部纵波主导,两侧竖向振动由横波控制;当土层波阻抗从隧道围岩向地表递减时,隧道顶部扩散的柱面纵波经土层界面后趋近平面波特性,侧方横波经界面透射后竖向位移分量显著降低。单洞双线隧道振动分布呈现显著频率相关性:低频振动(0~20 Hz)在隧道正上方地表响应最大,高频振动(40~80 Hz)在偏离隧道中心线一定距离处达到峰值。隧道结构对20 Hz以上振动产生遮挡效应,导致下方围岩振动向上绕射衰减。地表竖向位移分布由频率相关的隧道辐射模式控制,分层土中的波阻抗变化使纵波成为地表振动主导成分。研究揭示了单洞双线盾构隧道振动传播的三维空间特性,明确了低频振动集中传播与高频振动侧向辐射的差异化规律,为城市高铁隧道减振设计提供理论依据。 展开更多
关键词 盾构隧道 环境振动 2.5维有限元-基本解 弹性波 单洞双线隧道 高速铁路
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盾构隧道施工诱发邻近单桩的振动响应规律
9
作者 赵广资 李克金 +3 位作者 李春林 仇晖 马悦 汪优 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第2期295-303,共9页
为了探究盾构施工引起的不同桩-隧间距下的单桩动力响应规律,依托济南地铁4号线某工区,采用离散元与有限差分耦合法(DEM-FDM),结合现场实测数据,建立隧道结构-土体-桩二维动力耦合模型。利用DEM模拟岩土材料的特性,结合FDM对混凝土结构... 为了探究盾构施工引起的不同桩-隧间距下的单桩动力响应规律,依托济南地铁4号线某工区,采用离散元与有限差分耦合法(DEM-FDM),结合现场实测数据,建立隧道结构-土体-桩二维动力耦合模型。利用DEM模拟岩土材料的特性,结合FDM对混凝土结构的高效动力计算,模拟距隧道18 m范围内不同桩-隧间距下的单桩动力响应工况,并对盾构施工振动时程数据和频谱特征进行监测与分析。研究结果表明:1)盾构隧道施工引起的邻近桩振动响应随桩-隧间距的增加呈现出幂函数或指数型衰减规律,其中,桩顶的衰减较不显著,桩底及与隧道同埋深的部位衰减较为显著;2)基于桩-隧间距的不同,影响范围可分为强影响范围(<3 m)、中强影响范围(3~9 m)、中弱影响范围(9~12 m)、弱影响范围(>12 m)4部分;3)随着桩-隧距离的增加,振动信号中的高频成分逐渐消失,而低频成分则能够传播较远距离,仍会引起桩的伴随振动;4)盾构施工振动产生的能量90%以上集中在0~64 Hz,低频段振动对结构的影响更加显著。 展开更多
关键词 硬岩地层 盾构隧道 施工振动 离散元与有限差分耦合 桩-隧间距 动力响应
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考虑随机场的地铁致地表振动概率密度演化分析
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作者 郑中元 杜牧青 刘新源 《兰州理工大学学报》 北大核心 2025年第1期116-122,共7页
地基土作为地铁运行振动波传播的重要媒介,土壤性质的空间变异性对振动响应有重要影响.以往的车致环境振动研究中,地基土常选用为确定性参数,本文将随机场理论引入到土壤性质变化的动力分析中,对地基土横截面进行参数随机性赋值,基于概... 地基土作为地铁运行振动波传播的重要媒介,土壤性质的空间变异性对振动响应有重要影响.以往的车致环境振动研究中,地基土常选用为确定性参数,本文将随机场理论引入到土壤性质变化的动力分析中,对地基土横截面进行参数随机性赋值,基于概率密度演化理论对盾构隧道内地铁列车引起的环境振动开展研究,获得了地表振动响应的上下限和概率密度分布信息.结果表明:土体随机特性对地表振动位移和加速度的标准差影响显著,距离轨道中心线距离越近,土体随机场的干扰越小,振动位移和加速度的概率密度分布越集中;土体随机场使得地表振动响应呈现出正态分布特性;地表振动响应的最大值出现在地铁列车经行的中间时刻. 展开更多
关键词 概率密度演化理论 随机场 地基土 盾构隧道 地铁
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含承压溶洞地层的盾构隧道掌子面最小防突岩体厚度预测
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作者 侯艳娟 董思宇 +5 位作者 杨子怡 骆建军 娄在明 毛露露 夏武 王茉言 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第10期256-264,共9页
掌子面突涌水是岩溶区盾构隧道施工中的易发灾害,而保障掌子面防突岩体的安全厚度能够有效预防此类灾害的发生。依托深惠城际铁路龙岭工作井-坪地站工程区间,提炼出6个影响掌子面防突岩体安全的因素并借助3DEC软件在三维层面建立数值模... 掌子面突涌水是岩溶区盾构隧道施工中的易发灾害,而保障掌子面防突岩体的安全厚度能够有效预防此类灾害的发生。依托深惠城际铁路龙岭工作井-坪地站工程区间,提炼出6个影响掌子面防突岩体安全的因素并借助3DEC软件在三维层面建立数值模型,对掌子面前方含承压溶洞工况下的最小防突岩体厚度展开正交试验研究。研究结果表明:通过多元回归拟合以及机器学习对试验结果进行分析,得到考虑承压溶洞的盾构隧道掌子面最小防突岩体厚度的预测模型;将预测计算结果与现有理论公式计算结果进行对比,平均预测精度超90%;以塑性区分布为初始判据,结合实际工程中易探测的拱顶位移值等因素,可综合判断隧道掌子面突涌水发生时刻;相比于有限元与二维离散元,三维离散元有效表征了结构面与水压耦合效应。研究成果可为岩溶区盾构隧道安全设计与灾害防控提供指导。 展开更多
关键词 岩溶区盾构隧道 最小防突岩体厚度 机器学习 正交试验 离散元 流固耦合
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气压辅助掘进盾构开挖面失稳机制及土拱效应三维物质点法研究
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作者 王树英 刘霆宇 +1 位作者 郑响凑 张涛 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第11期2264-2273,共10页
开挖面失稳坍塌是隧道施工安全的重大威胁,而厘清开挖面失稳破坏全过程演化机理是制定灾害防控与大变形处治措施的前提。采用三维物质点法对气压辅助掘进盾构开挖面失稳机制进行研究。对比盾构隧道开挖面稳定性模型试验与物质点模拟所... 开挖面失稳坍塌是隧道施工安全的重大威胁,而厘清开挖面失稳破坏全过程演化机理是制定灾害防控与大变形处治措施的前提。采用三维物质点法对气压辅助掘进盾构开挖面失稳机制进行研究。对比盾构隧道开挖面稳定性模型试验与物质点模拟所得极限支护力、地表沉降以及地应力分布结果,验证物质点法模拟隧道开挖面失稳大变形的可行性。随后建立工程尺度气压辅助掘进盾构模型,探讨埋深、气压支护、刀盘开口型式对开挖面坍塌、地层变形响应及土拱动态演化的影响。研究结果表明:气压支护及刀盘可减缓坍塌速率与最终坍塌量,而较大埋深下早期坍塌速率更快;随着开挖面坍塌,地层协同变形并产生土拱,当土拱发育至地表附近并消散后,地表迅速发生塌陷。物质点法可动态捕捉气压辅助掘进盾构开挖面失稳破坏全过程特征,为类似工程灾后行为预测提供参考。 展开更多
关键词 盾构隧道 物质点法 气压辅助掘进 开挖面失稳 土拱
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浅埋砂土地层盾构带压进舱施工作业开挖面稳定性研究
13
作者 葛俊 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第1期92-96,共5页
[目的]解决浅埋砂土地层盾构带压进舱施工作业过程中开挖面稳定性问题。[方法]综合采用数值模拟、理论解析和工程验证的方法对盾构带压进舱施工作业过程中的极限支护压力进行研究。首先,采用数值模拟方法对浅埋砂土地层主动破坏现象进... [目的]解决浅埋砂土地层盾构带压进舱施工作业过程中开挖面稳定性问题。[方法]综合采用数值模拟、理论解析和工程验证的方法对盾构带压进舱施工作业过程中的极限支护压力进行研究。首先,采用数值模拟方法对浅埋砂土地层主动破坏现象进行研究,得到了相应的极限支护压力和破坏区形状;然后,基于数值模拟结果,构建了适用于浅埋砂土地层的破坏模式,并求解了相应的极限支护压力;最后,将本模型应用于杭州地铁5号线工程的盾构带压进舱施工作业,并对地面沉降情况进行了监测。[结果及结论]极限支护压力随着埋深的增大近似线性增大,随着内摩擦角的增大近似指数形式减小;失稳模式浅埋砂土地层呈现下部楔形体和上部倒圆台的形状,其中上部破坏区进一步分为破坏核心区和扰动区;通过与数值模型、文献模型对比发现,所提出的楔形体+倒圆台组合破坏模式能较好地描述因浅埋砂土地层无法成拱而导致破坏区可达地面的现象;杭州地铁5号线工程盾构带压进舱施工作业过程中,引起地面最大沉降值为9.5 mm,影响范围为隧道轴线两侧10 m范围内。 展开更多
关键词 地铁 浅埋隧道 砂土地层 盾构 带压进舱 开挖面稳定性 极限平衡法
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考虑乘客自主选择的区段交替响应式城乡公交调度
14
作者 姜晓红 李家伟 +2 位作者 华晶雯 仲韫豪 邢吉平 《交通运输系统工程与信息》 北大核心 2025年第2期201-213,共13页
为有效应对农村地区公交服务覆盖率低导致居民出行不便的问题,增强乘客作为出行主体的选择权,本文提出一种利用现有城乡公交固定线路资源,考虑乘客自主选择的区段交替响应式调度方法。该方法将乡村运营区段划分为两个交替响应的小区段,... 为有效应对农村地区公交服务覆盖率低导致居民出行不便的问题,增强乘客作为出行主体的选择权,本文提出一种利用现有城乡公交固定线路资源,考虑乘客自主选择的区段交替响应式调度方法。该方法将乡村运营区段划分为两个交替响应的小区段,通过向量积法确定需求响应站点;设计两阶段调度模型,采用即时处理订单的方式实现实时响应,将已被服务的需求响应站点设为“临时固定站点”加速模型求解;并构建涵盖从出行需求产生到选择出发时间、上车站点、服务车次,以及拒单后二次选择等全过程的自主选择机制。以江苏省宿迁市泗阳县4路城乡公交为例,设计不同客流强度下的数值实验。实验结果表明:区段交替响应在大客流场景下,每个需求响应站点的平均下车人数为3.76人;不同客流强度下,自主选择机制使15.79%~34.50%的乘客做出个性化选择,至高提升13.51%的票价收入;通过收取服务票价的方式均衡额外成本,平均每增加1%的行驶距离可提升1.53%的票价收入。结果表明:区段交替响应可有效集中出行时间相似且到达站点在同一个区段内的乘客,减少运营成本;考虑乘客自主选择可完整刻画乘客出行全过程行为,并提高系统收入。 展开更多
关键词 智能交通 区段交替响应 两阶段调度 城乡公交 乘客选择 向量积法
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考虑土拱效应的盾构隧道施工地表沉降预测 被引量:4
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作者 胡达 肖超 +4 位作者 梁小强 孔纲强 黎永索 蒋磊 杨仙 《工程地质学报》 北大核心 2025年第2期783-793,共11页
城市地铁盾构隧道施工时,其上覆土体会产生应力转移和位移传递,为准确预测深埋盾构隧道施工过程中引起的地表沉降,基于能量法考虑“土拱效应”影响下的地层损失计算模型,开展了盾构施工地表沉降预测方法研究。首先,综合考虑隧道施工方... 城市地铁盾构隧道施工时,其上覆土体会产生应力转移和位移传递,为准确预测深埋盾构隧道施工过程中引起的地表沉降,基于能量法考虑“土拱效应”影响下的地层损失计算模型,开展了盾构施工地表沉降预测方法研究。首先,综合考虑隧道施工方法及“土拱效应”等因素,对Loganathan公式进行优化改进,采用Terzaghi理论计算土拱作用下的土体回弹变形,建立考虑土拱效应的圆形盾构隧道施工地表沉降预测模型;其次,基于弹性Maxwell-Betti功互换定理,考虑圆形盾构隧道衬砌支护作用,通过构建两组不同受力状态下的弹性力学模型计算模型,推导出能量法理论下隧道施工引起的地层损失理论解析式;最后,针对5个典型盾构隧道工程案例进行对比研究和预测分析。结果表明:考虑土拱效应的预测方法更加有效,预测结果更接近实际监测沉降值,验证了该方法在盾构隧道工程中具有较好的适应性和可靠性。 展开更多
关键词 盾构隧道 能量法 地表沉降 土拱效应 地层损失
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超大直径隧道机械法横通道施工下的结构响应 被引量:1
16
作者 郑镇跡 谢典延 +2 位作者 邱桐 苏栋 陈湘生 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第7期3194-3207,共14页
为揭示机械法横通道施工全过程对超大直径盾构隧道结构的力学扰动机制,以广州海珠湾隧道区间横通道工程为例,详细介绍国内首个机械法横通道与超大直径盾构主隧道同步施工的工艺设计。在此基础上,进一步建立精细化的三维仿真模型并结合... 为揭示机械法横通道施工全过程对超大直径盾构隧道结构的力学扰动机制,以广州海珠湾隧道区间横通道工程为例,详细介绍国内首个机械法横通道与超大直径盾构主隧道同步施工的工艺设计。在此基础上,进一步建立精细化的三维仿真模型并结合现场实测数据验证,深入分析横通道机械顶管法施工全过程对超大直径盾构隧道结构体系的力学扰动特性。研究结果表明:预制箱涵在顶进过程中产生了向靠背侧3.1 mm的水平附加变形;破洞后,钢套筒在洞门上下全切环与两侧半切环接缝处出现局部应力集中,最大应力达266.3 MPa;施工过程中,主隧道管片受力和变形均表现出显著的阶段性变化:顶切阶段,反力架上部传力构件处管片出现约3.06 MPa的局部拉应力,同时该处正弯矩增至670.9 kN·m;破洞及拆撑完成后,洞门两侧应力集中现象明显,最大压应力增至22.91 MPa。此外,切削侧负弯矩减少54.1%;施工过程中,全切环管片轴力逐步下降,最终拱顶轴力损失46.3%、切削侧几乎降至0,而半切环拱顶和拱腰轴力却增加20.85%和36.5%;通道破洞施工导致主隧道各部位变形增大,拱顶变形增幅为26.7%~50.1%,而靠背侧及切削侧分别增大11.9%~43.6%、28.1%~65.9%。研究结果为理解机械顶管法横通道施工对超大直径盾构隧道的影响机理提供重要的依据,并为今后同类工程的设计与施工提供参考。 展开更多
关键词 超大直径 盾构隧道 机械法 横通道 结构响应
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砂土地层盾构隧道下穿既有管道掌子面被动极限支护压力计算 被引量:2
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作者 张潜 路志旺 +3 位作者 崔鼎 赵威 叶友林 商诗健 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第6期1112-1119,共8页
为探究砂土地层盾构隧道垂直下穿既有管道过程中掌子面前方土体的被动失效区及极限支护压力的影响因素,首先,基于数值模拟方法,分析隧道掌子面与既有管道之间水平间距对前方土体被动失稳区及其极限支护压力的影响规律。在此基础上,将所... 为探究砂土地层盾构隧道垂直下穿既有管道过程中掌子面前方土体的被动失效区及极限支护压力的影响因素,首先,基于数值模拟方法,分析隧道掌子面与既有管道之间水平间距对前方土体被动失稳区及其极限支护压力的影响规律。在此基础上,将所得数值模拟最不利工况下的掌子面前方土体被动失效区域特征与极限平衡理论框架相结合,提出一种适用于隧道垂直下穿既有管道的三维极限平衡理论模型,该模型由上部倒棱台、既有管道和下部对数螺旋楔形体3部分组成,并系统推导相应工况下掌子面被动极限支护压力的计算公式。最后,通过理论解与数值模拟结果的对比,验证所提理论模型的准确性与适用性。研究结果表明:1)当既有管线位于掌子面前方约隧道直径的水平距离处时,其对掌子面极限支护压力及前方土体破坏模式的影响程度最大;2)土体内摩擦角、管道埋深及管隧间距对掌子面被动极限支护压力影响显著;3)当内摩擦角较大时,支护压力随管隧间距呈正相关增长;4)在小内摩擦角条件下,管隧间距变化对支护压力的敏感性显著降低。 展开更多
关键词 盾构隧道 被动失稳 极限支护压力 极限平衡法 下穿既有管道
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纵向槽钢对隧道力学性能影响的计算方法
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作者 江学辉 罗如平 +2 位作者 罗文俊 邓文武 胡瑞奇 《铁道学报》 北大核心 2025年第4期165-173,共9页
为解决纵向槽钢模型试验成本高、周期长、效率低等问题,提出纵向槽钢作用下的盾构隧道力学性能计算方法。建立纵向槽钢作用下的应变-应力平衡方程并考虑盾构隧道管片间的接缝,从而推导出盾构隧道刚度和管片接缝张开量理论解。通过与隧... 为解决纵向槽钢模型试验成本高、周期长、效率低等问题,提出纵向槽钢作用下的盾构隧道力学性能计算方法。建立纵向槽钢作用下的应变-应力平衡方程并考虑盾构隧道管片间的接缝,从而推导出盾构隧道刚度和管片接缝张开量理论解。通过与隧道管片接缝张开量及等效抗弯刚度的经典理论计算结果进行对比,验证所提计算方法的可靠性,并进一步分析纵向槽钢数量、截面面积、弹性模量及隧道结构设计参数对隧道力学性能的影响。计算结果表明:纵向槽钢数量、截面面积、弹性模量与隧道等效抗弯刚度呈线性正比例,与管片接缝张开量呈线性反比例,且隧道结构本身的设计参数对隧道管片接缝张开量、等效刚度有显著的影响,应依据隧道结构本身设计参数选择合适的纵向槽钢加固方案。该计算方法可快速准确地评估纵向槽钢对盾构隧道的影响,可用于隧道加固工程。 展开更多
关键词 纵向槽钢 盾构隧道 隧道刚度 管片接缝张开量 计算方法
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基于不完全土拱效应盾构隧道土压力计算方法
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作者 王道远 马涛 +5 位作者 张高翔 贺少辉 惠云杰 马济文 宋宝禄 袁金秀 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第2期57-62,共6页
研究目的:盾构隧道在黏土地层和砂土地层掘进时开挖面及隧顶具有完全不同的破坏模式,基于非垂直滑裂面假定,考虑不完全土拱效应、主应力偏转等因素,推导了黏土地层圆形盾构隧道垂直土压力和竖向支护土压力计算公式。通过算例验证了计算... 研究目的:盾构隧道在黏土地层和砂土地层掘进时开挖面及隧顶具有完全不同的破坏模式,基于非垂直滑裂面假定,考虑不完全土拱效应、主应力偏转等因素,推导了黏土地层圆形盾构隧道垂直土压力和竖向支护土压力计算公式。通过算例验证了计算方法的合理性,并对参数进行了敏感性分析。研究结论:(1)当埋深较小时,隧顶垂直土压力曲线呈现线性变化特征;(2)当埋深较大时,土拱效应导致土压力曲线呈现非线性变化特征,即先增大后减小的分布规律;(3)隧顶垂直土压力随内摩擦角的增大而增大,随主应力偏转角度、滑裂面角度、黏聚力的增大而减小;(4)各参数敏感性关系为:黏聚力>主应力偏转角度>滑裂面角度>内摩擦角;(5)本研究成果可为完善盾构隧道设计计算理论体系提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 盾构 松动土压力 不完全土拱效应 主应力偏转 计算方法
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基于2.5D FEM-MFS的高铁盾构隧道车致振动传播机制及环境响应研究
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作者 徐晨 肖明清 +3 位作者 薛光桥 何应道 徐巍 王春晖 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第7期1260-1271,共12页
为在城市密集区的高铁选线及环境振动评价提供理论依据,明确高铁盾构隧道车致振动对沿线环境的振动影响特征与规律,采用基于2.5D有限元-基本解方法(2.5D FEM-MFS)的车致环境振动预测模型,以设计车速为350 km/h、外径为13.8 m的高铁盾构... 为在城市密集区的高铁选线及环境振动评价提供理论依据,明确高铁盾构隧道车致振动对沿线环境的振动影响特征与规律,采用基于2.5D有限元-基本解方法(2.5D FEM-MFS)的车致环境振动预测模型,以设计车速为350 km/h、外径为13.8 m的高铁盾构隧道为研究对象,通过轮轨耦合动力学与波数域场耦合分析,揭示典型工况高铁盾构隧道车致振动振源及传播规律。研究结果表明:1)高铁盾构隧道振动呈现显著的频段分化特征,30 Hz以下低频振动以围岩剪切波形式传播(波速为734 m/s),30~70 Hz频段为管片-围岩协同振动,80 Hz以上高频振动由管片弯曲波主导(波速为1 066 m/s或2 000 m/s);2)隧道内Z振级从轨道板处80.9 d B衰减至拱顶47.6 d B,隧道拱顶两侧因高阶振型出现55 d B局部放大;3)地表振动呈现非单调空间衰减特性,存在局部振动放大现象,最大Z振级46.7 d B出现在距隧道中线32 m处,满足Ⅰ类振动功能区限值要求,最大速度为1.73μm/s,满足VC-E级精密仪器容许标准;4)与典型地铁环境振动工况相比,高铁盾构隧道内具有Z振级较低、地表环境振动高频分频振级较低,但随距离衰减缓慢的特征。 展开更多
关键词 高铁地下线 盾构隧道 环境振动 2.5D有限元-基本解方法
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