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机器视觉下多特征组合的围岩风化程度判定方法 被引量:1
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作者 毛勤平 刘军成 +2 位作者 杨晓秋 刘学增 桑运龙 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第4期673-681,共9页
针对围岩风化程度判定存在主观性强、准确率低的问题,开展基于图像识别和机器学习的围岩风化程度定量化判别技术研究。依托大广复线扩容工程搜集隧道施工期间掌子面的图像,采用数字图像处理技术对掌子面图像颜色信息、表面纹理信息、节... 针对围岩风化程度判定存在主观性强、准确率低的问题,开展基于图像识别和机器学习的围岩风化程度定量化判别技术研究。依托大广复线扩容工程搜集隧道施工期间掌子面的图像,采用数字图像处理技术对掌子面图像颜色信息、表面纹理信息、节理信息进行自动化提取。基于提取的指标参数,借助机器学习方法进行指标筛选,并建立围岩风化程度预测模型。通过研究可以得到:1)对预测模型准确率贡献度由大到小的指标分别为颜色、完整性和纹理,各单一指标预测模型准确率分别为71.91%、70.78%、47.19%;2)多指标组合模型相较单一指标模型判定准确率更高,采用颜色、纹理、完整性3个指标的组合模型,准确率达到86.52%;3)对13个二级指标进行特征筛选,剔除5个贡献度较低的纹理特征指标,采用剩余的8个关键指标构建预测模型,预测精度仍能达到85%,满足工程需求。研究结果表明:掌子面图像的颜色、纹理、完整性信息能够有效表征围岩风化程度,建立在这些指标之上的机器学习预测模型能够稳定有效地对掌子面的风化程度进行判定。 展开更多
关键词 隧道工程 围岩风化程度 机器学习 数字图像处理技术
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基于环向变形测量的盾构隧道结构内力反演分析
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作者 肖明清 薛光桥 +3 位作者 张忆 王帅鹏 吴鑫林 陈稳 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第4期110-118,共9页
盾构隧道穿越不均匀地层过程中,地质条件复杂,结构受力大,且其整体刚度小,抗变形能力较弱,需对盾构隧道变形和受力情况监测,保证隧道结构及运营安全,但传统的监测手段既无法保证在结构受力变形较大的部位监测,也无法实现长期健康监测。... 盾构隧道穿越不均匀地层过程中,地质条件复杂,结构受力大,且其整体刚度小,抗变形能力较弱,需对盾构隧道变形和受力情况监测,保证隧道结构及运营安全,但传统的监测手段既无法保证在结构受力变形较大的部位监测,也无法实现长期健康监测。为研究盾构隧道结构变形和结构受力的长期监测方法,依托江阴靖江长江隧道工程,选取与结构健康监测同一断面布设监测点位,通过自主研发的基于精密测量的盾构隧道结构内力反演分析软件对现场实测数据进行内力反演,并结合健康监测数据进行内力推算,得到两种监测方法计算的弯矩值,针对两组弯矩值进行对比分析研究,提出一种基于ATS激光跟踪技术的盾构隧道精密测量方法。结果表明:精密测量方法可以在任意时间对任意断面进行监测,能够实现在隧道全生命周期内针对最危险、最需要监测的部位的长期监测,精度可达0.01 mm,精密测量监测数据与结构健康监测数据在空间分布上保持一致,弯矩值较为接近,最大拉应力和压应力比值分别为96%、90%,验证了实测数据的精确性、准确性及可靠性,为今后盾构隧道长期监测提供一种新方法,能够更加精确地了解和评价隧道的结构健康状态。 展开更多
关键词 盾构隧道 健康监测 精密测量 内力反演 ATS激光跟踪技术
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设置中隔墙的盾构隧道收敛变形移动测量点云数据融合方法
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作者 王嘉烨 刘新根 +1 位作者 刘学增 庞高兆 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第6期1202-1209,共8页
为解决设置中隔墙的单洞双线大直径盾构隧道左、右线激光扫描点云数据配准难、收敛变形移动测量精度低的技术难题,构建基于盾构隧道管片环缝自动识别的点云数据定位算法,提出基于隧道结构特征点和距离最小偏差的盾构隧道管片环整体-局... 为解决设置中隔墙的单洞双线大直径盾构隧道左、右线激光扫描点云数据配准难、收敛变形移动测量精度低的技术难题,构建基于盾构隧道管片环缝自动识别的点云数据定位算法,提出基于隧道结构特征点和距离最小偏差的盾构隧道管片环整体-局部动态迭代点云自动配准方法,实现隧道左、右线对应管片整环点云数据精准融合。对融合后的管片整环点云数据进行除噪、距离最小二乘法椭圆拟合处理,可获得设有中隔墙的盾构隧道整体水平收敛变形值。集成点云数据融合算法,研制搭载三维激光扫描仪的轨道交通隧道结构检测车TDV-SD及配套数据处理软件,并进行工程试点应用与人工对比验证。结果表明:时速为20 km时,隧道水平收敛变形检测车移动测量与人工测量绝对值最大偏差为2.0 mm,与外直径比值为0.16‰,二者测量结果具有较好的一致性,移动测量精度可基本满足大直径盾构隧道管片收敛变形影响评价指标的行业要求,验证了左、右线管片点云数据融合算法的可行性。 展开更多
关键词 单洞双线盾构隧道 大直径盾构隧道 中隔墙 移动测量 收敛变形 数据配准融合
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Status and Development of Rapid Detection Technology for Tunnel Structural Defects
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作者 LIU Xuezeng FANG Maoliu +3 位作者 WU Dexing LI Yinping LIU Xingen LI Gang 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第4期657-676,I0005-I0024,共40页
Based on inspection data,the authors analyze and summarize the main types and distribution characteristics of tunnel structural defects.These defects are classified into three types:surface defects,internal defects,an... Based on inspection data,the authors analyze and summarize the main types and distribution characteristics of tunnel structural defects.These defects are classified into three types:surface defects,internal defects,and defects behind the structure.To address the need for rapid detection of different defect types,the current state of rapid detection technologies and equipment,both domestically and internationally,is systematically reviewed.The research reveals that surface defect detection technologies and equipment have developed rapidly in recent years.Notably,the integration of machine vision and laser scanning technologies have significantly improved detection efficiency and accuracy,achieving crack detection precision of up to 0.1 mm.However,the non-contact rapid detection of internal and behind-the-structure defects remains constrained by hardware limitations,with traditional detection remaining dominant.Nevertheless,phased array radar,ultrasonic,and acoustic vibration detection technologies have become research hotspots in recent years,offering promising directions for detecting these challenging defect types.Additionally,the application of multisensor fusion technology in rapid detection equipment has further enhanced detection capabilities.Devices such as cameras,3D laser scanners,infrared thermal imagers,and radar demonstrate significant advantages in rapid detection.Future research in tunnel inspection should prioritize breakthroughs in rapid detection technologies for internal and behind-the-structure defects.Efforts should also focus on developing multifunctional integrated detection vehicles that can simultaneously inspect both surface and internal structures.Furthermore,progress in fully automated,intelligent systems with precise defect identification and real-time reporting will be essential to significantly improve the efficiency and accuracy of tunnel inspection. 展开更多
关键词 TUNNEL structural defect inspection techniques inspection equipment rapid inspection
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妈湾跨海通道工程隧道选线快速评价模型研究 被引量:4
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作者 陈小平 辛理敏 +2 位作者 孔祥岁 刘学增 师刚 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2018年第10期1630-1636,共7页
为解决滨海地区跨海隧道选线难题,依托妈湾跨海通道工程,在分析影响海底隧道建设安全的地质因素的基础上,从隧道线位地质适应性角度出发,综合考虑地质条件、设计方案、施工方法等因素,基于打分制提出选线快速评价模型。模型包含平面曲... 为解决滨海地区跨海隧道选线难题,依托妈湾跨海通道工程,在分析影响海底隧道建设安全的地质因素的基础上,从隧道线位地质适应性角度出发,综合考虑地质条件、设计方案、施工方法等因素,基于打分制提出选线快速评价模型。模型包含平面曲率半径、纵坡坡度、抗浮安全系数、隧道埋深、与平面控制因素水平距离、差异沉降6项评价指标。选线快速评价模型前5项指标不满足设计要求时采用一票否决制,差异沉降指标考虑地下水位、土层性质、土层厚度、先期固结压力、车辆荷载等因素的影响,依据分层总和法计算隧道沉降;同时,结合经验法推导出沉降曲率半径计算公式,并将沉降曲率半径划分为5个等级,从而构建出妈湾跨海通道工程隧道选线快速评价模型,并将其嵌入到三维参数化选线分析平台,实现隧道地质参数快速选取和隧道线位快速评价。采用选线快速评价模型对妈湾跨海通道3条盾构线位进行选线评价,评分分数分别为79. 3、71. 3、84. 1,对隧道选线设计具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 海底隧道 选线设计 选线评价 差异沉降 曲率半径 数字化平台
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隧道衬砌裂缝特征对承载力的影响分析 被引量:1
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作者 刘学增 李振 +2 位作者 杨芝璐 桑运龙 孙州 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期37-45,共9页
为明确松动荷载作用下,衬砌裂缝特征对结构承载性能的影响,通过1∶10模型试验和数值分析研究了带裂缝结构的受力变形特征、破坏模式和极限承载能力。结果表明:对于预制裂缝长度不超过L/3(试件纵向长度)、深度不超过0.7 H(试件厚度)的试... 为明确松动荷载作用下,衬砌裂缝特征对结构承载性能的影响,通过1∶10模型试验和数值分析研究了带裂缝结构的受力变形特征、破坏模式和极限承载能力。结果表明:对于预制裂缝长度不超过L/3(试件纵向长度)、深度不超过0.7 H(试件厚度)的试件,裂缝发展存在阶段性特征,试件破坏由拱腰失效引起,属于延性破坏。对于预制裂缝长度不低于2 L/3或深度不低于0.9 H的试件,裂缝发展过程不存在阶段性特征,试件破坏由拱顶失效引起,属于脆性破坏;随裂缝长度和深度增加,结构极限承载力降低。当预制裂缝长度为L/3且深度为0.3 H、0.7 H、0.9 H,以及长度为2 L/3且深度为0.3 H、0.7 H时,试件极限承载力依次为完整试件的86.96%、78.26%、73.91%、69.57%、60.87%。相比于裂缝深度,纵向长度对结构承载性能影响更明显,可作为裂缝评价的重要指标;提出了基于裂缝特征的衬砌承载力预测公式,可明确带裂衬砌的极限承载力,为结构性能评估、加固时机及加固参数的选取提供依据。 展开更多
关键词 隧道工程 极限承载力 模型试验 裂缝特征 扩展有限元
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大直径盾构隧道单环结构安全性评价分析 被引量:1
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作者 鲁志鹏 付佳卉 +4 位作者 张心源 张忆 吴鑫林 陈稳 杨芝璐 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第11期117-125,共9页
为研究基于多项指标的大直径盾构隧道单环结构安全性能的评价方法,依托江阴靖江长江隧道建设工程,通过有限元模拟与现场实测数据结合对盾构隧道顶部加载过程中的结构失稳破坏过程进行研究,得到结构收敛变形和内力特征发展规律,选取收敛... 为研究基于多项指标的大直径盾构隧道单环结构安全性能的评价方法,依托江阴靖江长江隧道建设工程,通过有限元模拟与现场实测数据结合对盾构隧道顶部加载过程中的结构失稳破坏过程进行研究,得到结构收敛变形和内力特征发展规律,选取收敛变形、钢筋拉应力、钢筋压应力、环向螺栓应力和纵缝张开量为评价指标并确定了各指标相关性,提出基于评价指标相关曲线的指标权重计算方法。结果表明:盾构隧道断面结构破坏过程可以依据结构内力关键节点值总结为弹性受力阶段、裂缝损伤缓慢发展阶段、大面积损伤发展阶段和加速失稳阶段;隧道断面地质条件对结构内力状态有一定影响,同一埋深下,砂土层隧道拱顶沉降远大于黏土层,且水压力对接头螺栓具有一定的保护作用;对评价指标分别进行健康状态分级,绘制内力指标与收敛变形的健康状态评估值关系曲线,通过最小二乘法拟合得到收敛变形、钢筋拉应力、钢筋压应力、环向螺栓应力、纵缝张开量的权重比例为0.48∶0.05∶0.23∶0.13∶0.11,初步建立了适用于大直径盾构隧道的单环结构安全性能评估计算公式。 展开更多
关键词 大直径盾构隧道 单环结构 安全评价 有限元模拟 指标相关性
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基于LSTM-DNN(长短期记忆-深度神经网络)融合模型的土压平衡盾构土仓压力预测方法 被引量:2
8
作者 王伯芝 黄永亮 +6 位作者 陈文明 丁爽 刘浩 刘学增 彭子晖 吴炜枫 王嘉烨 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第12期39-45,共7页
[目的]土仓压力是土压平衡盾构施工安全评估的关键参数,准确预测土仓压力有助于施工技术人员及时采取管控措施,进而保障地铁隧道的建设安全性。因此,有必要对土压平衡盾构土仓压力预测方法进行研究。[方法]提出一种多分支的LSTM(长短期... [目的]土仓压力是土压平衡盾构施工安全评估的关键参数,准确预测土仓压力有助于施工技术人员及时采取管控措施,进而保障地铁隧道的建设安全性。因此,有必要对土压平衡盾构土仓压力预测方法进行研究。[方法]提出一种多分支的LSTM(长短期记忆)-DNN(深度神经网络)融合模型。LSTM分支通过回溯历史数据提取其时序演变特征,DNN分支提取掘进状态特征,将两者组合后通过全连接层进行融合,实现对土仓压力的预测。依托济南轨道交通1号线实际盾构隧道数据对模型进行验证,并与LSTM模型、DNN模型进行了对比分析。[结果及结论]基于LSTM-DNN融合算法建立的土仓压力预测模型可以高效收敛,且所提模型在训练集和验证集上的预测效果良好。在后续的100步测试中,由LSTM-DNN融合模型得出的土仓压力预测值较好地反映了真实值的变化趋势,其平均偏差为7.65 kPa,相对误差为6.09%,预测精度较高。 展开更多
关键词 城市轨道交通 土仓压力预测 长短期记忆 深度神经网络
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基于WaveNet网络的盾构刀盘扭矩超前预测方法 被引量:2
9
作者 王伯芝 丁爽 +5 位作者 黄永亮 陈文明 谢浩 彭子晖 吴炜枫 王嘉烨 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第7期27-33,42,共8页
[目的]刀盘扭矩是表征盾构掘进安全和设备运行状态的关键参数,为了解决刀盘扭矩预测难、掘进参数难以及时修正的问题,提出一种基于WaveNet网络的盾构刀盘扭矩超前预测方法。[方法]介绍了工况数据的预处理方法,并提出基于WaveNet网络的... [目的]刀盘扭矩是表征盾构掘进安全和设备运行状态的关键参数,为了解决刀盘扭矩预测难、掘进参数难以及时修正的问题,提出一种基于WaveNet网络的盾构刀盘扭矩超前预测方法。[方法]介绍了工况数据的预处理方法,并提出基于WaveNet网络的初始静态模型基本架构和构建方式;提取初始50 m掘进距离内的盾构施工监控历史数据,并构建训练集;基于当前状态前20个施工步的盾构监控数据,超前预测5个施工步后的刀盘扭矩;随着盾构掘进距离的增加,每隔5个施工步就利用新产生的数据集重新训练和更新模型,提出刀盘扭矩超前预测的长期动态模型;以济南轨道交通1号线玉符河站—王府庄站区间盾构隧道左线数据为例,对刀盘扭矩预测效果进行分析及验证。[结果及结论]前50 m掘进距离超前预测的刀盘扭矩值与实际值变化趋势基本一致,且其平均相对误差为10.07%,初始静态模型具有较高的预测精度。随着掘进距离的增加,初始静态模型相对误差从10%上升至30%左右,而连续更新的长期动态模型相对误差始终稳定在10%左右。长期动态模型每次的更新时间基本分布在1~6 s,平均耗时为3.92 s,可满足模型高效动态更新的需求。 展开更多
关键词 城市轨道交通 WaveNet网络 刀盘扭矩预测
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基于光纤光栅传感器的水下盾构隧道健康监测与安全评价 被引量:1
10
作者 沙莎 刘学增 王帅鹏 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第S01期485-495,共11页
为保证水下盾构隧道在施工和运营过程中的结构安全性,依托江苏某过江隧道建设工程,选取最危险、薄弱的典型断面安装光纤光栅传感器,建立隧道结构健康监测系统,实时掌握水下盾构隧道受力变形规律,及时判断隧道结构健康状况。首先,该系统... 为保证水下盾构隧道在施工和运营过程中的结构安全性,依托江苏某过江隧道建设工程,选取最危险、薄弱的典型断面安装光纤光栅传感器,建立隧道结构健康监测系统,实时掌握水下盾构隧道受力变形规律,及时判断隧道结构健康状况。首先,该系统对采集的健康监测数据进行异常数据的识别、剔除和补全等预处理;然后,结合温度、土压力和渗压等外部因素对监测数据进行关联性分析,研究外部因素对隧道结构受力变形的影响规律;最后,以管片收敛变形和钢筋应力为评价指标,对隧道结构安全性进行评价,并通过计算结构安全系数验证结构安全性评价结果。研究结果表明:1)拉依达准则和箱形图法能够有效识别异常数据,且识别的异常数据基本能通过估计邻域法的检验;2)对土压力和渗压分别与钢筋应力进行灰色关联分析,发现钢筋应力受土压力影响较大,管片变形受渗压作用更明显;3)以管片收敛变形和钢筋应力为评价指标,对单环监测断面进行安全性能评价,确定结构安全等级为1级,结构完好。通过钢筋应力推算结构弯矩和轴力,计算最危险管片结构安全系数为4.20,满足规范要求,安全评价结果准确,结构性能安全。 展开更多
关键词 水下盾构隧道 结构健康监测 光纤光栅传感器 数据预处理 关联分析 安全评价
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盾构隧道管片环间自适应快速连接件力学性能研究
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作者 赵明应 肖明清 +2 位作者 薛光桥 刘学增 付佳卉 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第S2期168-178,共11页
为解决盾构隧道管片环间快速连接件容差性能差、抗拉力受限等问题,提出一种可自动适应误差、高抗拉力的环间快速连接件,通过开展连接件抗拉力学性能试验与数值模拟分析,得到连接件抗拉承载能力、抗拉刚度及结构破坏形态等主要力学性能,... 为解决盾构隧道管片环间快速连接件容差性能差、抗拉力受限等问题,提出一种可自动适应误差、高抗拉力的环间快速连接件,通过开展连接件抗拉力学性能试验与数值模拟分析,得到连接件抗拉承载能力、抗拉刚度及结构破坏形态等主要力学性能,验证自适应误差功能下连接件拉拔性能完好性,为快速连接件的推广与应用提供研究基础。结果表明:1)通过试验得到雌连接件插入力最大值为66.02 kN,拉拔承载力为521.49 kN,整体纵向拉拔刚度为1.72×10^(7) N/m;雄连接件结构单独的拉拔承载力为508.77 kN,纵向拉拔刚度为1.81×10^(7) N/m。2)拉拔试验破坏位置基本发生在连接件锚固结构,主要受力结构均未发生明显变形破坏。3)数值模拟结果展示了连接件主要受力结构的拉拔破坏形式,连接杆发生大面积应力屈服,雄、雌连接件内部结构应力未达到屈服强度或发生局部屈服,验证了连接件受力薄弱部位为连接杆位置。4)对比雄连接件不同滑动偏移情况下的拉拔模拟结果,验证了连接件在自适应误差情况下整体拉拔性能的完好性。 展开更多
关键词 盾构隧道 环间自适应快速连接件 抗拉承载力 抗拉刚度
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盾构隧道结构三维参数化设计方法及平台研制
12
作者 刘新根 蔡荣 +1 位作者 刘学增 丁爽 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第11期2241-2250,共10页
为解决当前盾构隧道三维正向设计地层-结构模型脱节、建模仿真效率低、数据跨系统调用丢失严重等问题,首先,提出基于地层层序全自动界定和子钻孔递归的三维地层建模方法,采用差异化建模技术在不同区域创建差异化三维地层模型;然后,提出... 为解决当前盾构隧道三维正向设计地层-结构模型脱节、建模仿真效率低、数据跨系统调用丢失严重等问题,首先,提出基于地层层序全自动界定和子钻孔递归的三维地层建模方法,采用差异化建模技术在不同区域创建差异化三维地层模型;然后,提出基于布尔运算和虚拟钻孔探针的三维地层模型与隧道结构数物模型耦合方法,以及三维地层模型几何边界自动提取与有限元网格重构方法,构建基于三维精细化几何模型二维映射和轮廓拾取的二维自动出图方法;最后,集成盾构隧道结构三维参数化设计方法,开发集三维地层建模分析、结构三维设计、数值分析、自动出图为一体的盾构隧道三维参数化设计平台(FDP-ST3D)。FDP-ST3D已在济南地铁S1线、苏州轨道交通S1线、深圳市妈湾跨海通道工程盾构段、苏通GIL管廊隧道等工程中试点应用,应用表明:该平台数据传递高效准确、复用率高,管片结构二维出图只需要15 min,相比人工出图,设计效率与准确性显著提高。 展开更多
关键词 盾构隧道管片 三维参数化 地质模型 数字数值 二维出图
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混凝土裂缝深度的激光超声探测方法 被引量:13
13
作者 刘学增 段俊铭 +2 位作者 桑运龙 赖浩然 周若阳 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期839-847,共9页
为探究激光超声技术检测混凝土裂缝深度的可行性,首先,建立平面应变的有限元模型,研究激光激发的表面波与混凝土表面裂缝的作用规律;其次,分析表面波与裂缝前沿(波与裂缝最先作用的纵向边沿)作用的散射回波特征,讨论裂缝深度对散射回波... 为探究激光超声技术检测混凝土裂缝深度的可行性,首先,建立平面应变的有限元模型,研究激光激发的表面波与混凝土表面裂缝的作用规律;其次,分析表面波与裂缝前沿(波与裂缝最先作用的纵向边沿)作用的散射回波特征,讨论裂缝深度对散射回波特征点时间差的影响;最后,在自主研制的激光超声试验平台上,采用激光扫描混凝土表面激发声场、表面波探头接收信号的方法,分析裂缝深度分别为1,2和3 cm混凝土试块的时域波形信号。研究结果表明:裂缝前沿棱角作为一个次声源与表面波作用时发生明显反射,并在时域波形信号中产生了滞后于反射表面波的波峰波谷特征点波形;波峰波谷特征点到达时间差随裂缝深度增大呈线性增长,由此可根据裂缝前沿与表面波作用产生的散射回波特征实现混凝土裂缝深度的定量检测;物理试验中混凝土裂缝与表面波作用表现出相同规律,并结合数值模拟结果建立了检测裂缝深度的线性公式,试验检测裂缝精度最高可达90%。 展开更多
关键词 混凝土裂缝 深度检测 激光超声 表面波 数值模拟与试验
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基于地层损失的复合地层盾构隧道施工沉降研究 被引量:7
14
作者 肖明清 龚彦峰 +1 位作者 周坤 刘新根 《城市轨道交通研究》 北大核心 2017年第8期113-117,174,共6页
盾构隧道施工诱发地面沉降的影响因素较多,但主要因素可归结为地层损失引起的地层变形。基于现有地层损失的理论,对引起地层损失的注浆过程进行模拟,依此研究复合地层盾构隧道施工对地层沉降的影响。研究结果表明:隧道贯通时,土体最大... 盾构隧道施工诱发地面沉降的影响因素较多,但主要因素可归结为地层损失引起的地层变形。基于现有地层损失的理论,对引起地层损失的注浆过程进行模拟,依此研究复合地层盾构隧道施工对地层沉降的影响。研究结果表明:隧道贯通时,土体最大沉降和隆起区域分别位于隧道拱顶和拱底;浆液的硬化会对地表和拱顶的沉降速率产生影响,当浆液弹性模量达到最终硬化的75%时,地表和拱顶的沉降速率达到最大值并开始逐步减小;地表和拱顶沉降随浆液的逐步硬化而趋于稳定,且拱顶沉降趋于稳定的速率更快。 展开更多
关键词 盾构隧道施工 复合地层 地层损失 沉降预测
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双侧卸载工况下盾构隧道错缝拼装结构变形特征 被引量:6
15
作者 刘学增 赖浩然 +3 位作者 桑运龙 张强 张竹清 刘金栋 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1398-1405,共8页
依托厦门地铁2号线区间隧道,采用相似模型试验和有限元数值模拟分析了隧道双侧卸载工况下结构的受力变形特征、破坏形式及损伤过程,得到盾构隧道管片错缝拼装结构在双侧卸载工况下的变形控制指标.结果表明,管片混凝土裂缝宽度达到设计... 依托厦门地铁2号线区间隧道,采用相似模型试验和有限元数值模拟分析了隧道双侧卸载工况下结构的受力变形特征、破坏形式及损伤过程,得到盾构隧道管片错缝拼装结构在双侧卸载工况下的变形控制指标.结果表明,管片混凝土裂缝宽度达到设计允许值0.15 mm时的收敛变形值为3.29‰D(D为隧道直径);螺栓屈服时收敛变形值为10.67‰D,结构破坏形式表现为由管片开裂、螺栓屈服直到变形过大并垮塌. 展开更多
关键词 盾构隧道 卸载工况 相似模型试验 数值分析 变形特征
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富水地区深基坑封底榫槽关键参数研究 被引量:2
16
作者 张芳 韩林芳 +4 位作者 赵怡琳 桑运龙 刘学增 高尚 杨研 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2022年第11期1913-1920,共8页
为解决富水地区高承压水环境条件下深基坑抗浮稳定性技术难题,提出在封底与地下连续墙之间设置榫接结构的新思路,采用理论分析的手段,研究榫槽几何参数及布置方式对承载性能的影响,得出几何参数设计原则及双榫的参数设计步骤。同时,利... 为解决富水地区高承压水环境条件下深基坑抗浮稳定性技术难题,提出在封底与地下连续墙之间设置榫接结构的新思路,采用理论分析的手段,研究榫槽几何参数及布置方式对承载性能的影响,得出几何参数设计原则及双榫的参数设计步骤。同时,利用上述方法对上海某富水地区基坑风井封底进行双榫设计,并通过数值模拟方法对榫槽设计的合理性进行验证。结果表明:1)榫槽底部长度、榫槽宽度、榫槽侧向接触面高度是影响榫槽抗剪承载力的关键几何参数,且各参数之间不是独立的,而是存在相互影响、相互制约的关系;2)当封底受力不均衡时,对称分布的双榫几何稳定性更高;3)深基坑数值模拟结果显示,在榫接结构作用下封底稳定且受力合理,验证了榫槽设计方法的合理性,为基坑抗浮提供了一种新方法。 展开更多
关键词 富水地区 深基坑 封底 榫槽 参数设计
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胶州湾第二海底隧道跨断裂带抗错方案研究 被引量:5
17
作者 陈立保 孙文昊 +1 位作者 孙州 武哲书 《铁道标准设计》 北大核心 2021年第10期116-122,166,共8页
以胶州湾第二海底隧道工程为例,结合穿越活动断裂带的相关类似工程,通过数值模拟方法研究沧口断裂带断层错动位移对主线钻爆法隧道结构应力、变形影响规律,对比分析不同衬砌模宽、剪切缝宽度、剪切缝模量比以及柔性层厚度的抗错效果,明... 以胶州湾第二海底隧道工程为例,结合穿越活动断裂带的相关类似工程,通过数值模拟方法研究沧口断裂带断层错动位移对主线钻爆法隧道结构应力、变形影响规律,对比分析不同衬砌模宽、剪切缝宽度、剪切缝模量比以及柔性层厚度的抗错效果,明确了断层错动引起的隧道结构破坏范围,提出活动断裂带大错断量作用下钻爆法隧道的合理抗震设防区域及抗错措施。研究表明:(1)抗震设防区域可设置为上盘左边界4D至下盘右边界4D范围;(2)建议采用衬砌模宽6 m,剪切缝宽度0.5 m,剪切缝弹性模量50 MPa及柔性层厚度45 cm的隧道进行抗错断设计。 展开更多
关键词 海底隧道 钻爆法 错动断层 抗错设计 剪切缝宽度 设防区域
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不同变形条件下盾构隧道粘钢加固效果的模型试验研究 被引量:16
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作者 刘学增 赖浩然 +2 位作者 桑运龙 段俊铭 丁爽 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2115-2123,共9页
由于上方堆土、邻近基坑开挖等周边工程的影响,地铁隧道结构产生较大变形已成为常见问题,粘钢加固作为控制地铁变形的常用手段,然而目前对于粘贴钢板加固效果的评价分析尚不明确。通过1∶5的室内模型试验研究了隧道不同变形条件下粘钢... 由于上方堆土、邻近基坑开挖等周边工程的影响,地铁隧道结构产生较大变形已成为常见问题,粘钢加固作为控制地铁变形的常用手段,然而目前对于粘贴钢板加固效果的评价分析尚不明确。通过1∶5的室内模型试验研究了隧道不同变形条件下粘钢加固后结构的承载性能、荷载位移关系以及结构的破坏模式,分析了粘钢加固效果以及合理的加固时机。试验结果表明:①隧道结构变形分别为7.4‰D,15‰D和20‰D时(D为隧道外径)采取粘钢加固,加固后结构的破坏荷载相对原结构的破坏荷载分别增加了54.2%,49.6%和26.7%,结构失稳时的竖向收敛分别为60.78,58.74,62.15 mm,水平扩张分别为48.46,56.28,61.68 mm,说明粘钢可以提升结构承载力,但未对结构失稳时的位移量产生较大影响,从而为基于位移变化判断结构服役性能提供了依据;②结构变形10‰D至15‰D作为加固时机较为合理;③钢板与混凝土结合面的开裂与剥离是粘钢加固结构破坏的主要因素,关键部位为拱顶正弯矩区附近接头处。上述研究结论可为盾构隧道粘钢加固设计及时机的选择提供理论基础。 展开更多
关键词 盾构隧道 变形特征 粘钢加固 相似模型试验 加固效果 加固时机
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软土盾构隧道基底加固对长期沉降的影响分析 被引量:9
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作者 龚彦峰 王爱武 +2 位作者 周坤 刘新根 陈瑜嘉 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2017年第10期19-25,共7页
在富水软弱地层中,如何预测及控制地层扰动引起的长期固结沉降一直是盾构隧道施工面临的重要问题之一。基于FEM-FDM水土完全耦合理论,利用同济曙光三维有限元软件,分析了珠海某隧道软土区段局部加固对盾构施工引起的土体工后长期固结沉... 在富水软弱地层中,如何预测及控制地层扰动引起的长期固结沉降一直是盾构隧道施工面临的重要问题之一。基于FEM-FDM水土完全耦合理论,利用同济曙光三维有限元软件,分析了珠海某隧道软土区段局部加固对盾构施工引起的土体工后长期固结沉降的影响规律。数值计算结果表明:地层及隧道拱顶长期沉降槽随埋深增大逐渐变深变窄;盾构隧道基底加固分别使地表及隧道拱顶的最大沉降量减小34.2%和27%,且使二者更快趋于稳定,但对隧道结构变形的影响并不明显;加固会使隧道竖向应力有所增大,但不会改变其沿隧道轴向的分布规律;有基底加固时隧道拱腰处的超孔隙水压力消散更快,使得固结沉降更快趋于稳定。 展开更多
关键词 隧道工程 软弱地层 固结沉降 水土耦合 盾构施工
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盾构隧道钢板加固黏结面作用机制与参数影响分析 被引量:4
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作者 刘学增 李振 杨芝璐 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3987-3999,共13页
钢板加固为盾构常用的加固方法,但是目前对钢板与管片黏结面作用机制认识不足,导致钢板加固设计盲目性较强。为此,采用ABAQUS软件中的cohesive单元和trace单元来模拟钢板加固及黏结面损伤行为,建立可反映钢板-管片黏结面损伤特征的钢板... 钢板加固为盾构常用的加固方法,但是目前对钢板与管片黏结面作用机制认识不足,导致钢板加固设计盲目性较强。为此,采用ABAQUS软件中的cohesive单元和trace单元来模拟钢板加固及黏结面损伤行为,建立可反映钢板-管片黏结面损伤特征的钢板加固衬砌三维实体非线性模型,并通过模型试验验证其合理性。结合数值计算和理论分析,揭示外荷载作用下钢板-混凝土黏结面的作用机制,定量分析加固参数对黏钢加固效果的影响,提炼钢板加固效果的关键影响因素。研究结果表明:当钢板-混凝土黏结面出现损伤时,结构承载能力损失65%以上;当黏结损伤区域面积占比超过8%时,结构承载能力损失80%以上并且承载力急剧减小;当黏结损伤区域面积占比超过56%时,结构基本丧失承载能力。加固结构的承载能力对钢板厚度最敏感,抗剪黏结强度次之;加固结构的延性对抗剪黏结强度最敏感,钢板厚度次之;钢板厚度和抗剪黏结强度对加固结构各项性能的综合影响最大,应作为钢板加固设计关键参数。 展开更多
关键词 盾构隧道工程 钢板加固 黏结面 评价指标 敏感性
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