隧道穿越上软下硬地层引起的地面沉降规律研究 被引量：1

1

作者 岳强 陈新 +7 位作者 杨馨茹 张琳 左言华 兄广为 丁红军 刘浩 杨永军 于广明 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第8期82-87,94,共7页

[目的]上软下硬地层盾构施工具有较大难度,盾构机对软岩与硬岩的切削效果与盾构机推进受到的阻力不同,将使地层受到较大扰动,引起较大地面沉降,影响城市建(构)筑物安全与隧道安全施工,故有必要对其进行深入研究。[方法]以某市隧道工程为... [目的]上软下硬地层盾构施工具有较大难度,盾构机对软岩与硬岩的切削效果与盾构机推进受到的阻力不同,将使地层受到较大扰动,引起较大地面沉降,影响城市建(构)筑物安全与隧道安全施工,故有必要对其进行深入研究。[方法]以某市隧道工程为例,进行上软下硬地层隧道盾构施工引起的地面沉降规律研究。引入地层复合比,推导隧道断面软硬岩不同占比施工引起的地面最大沉降值计算公式;以地层复合比为变量,采用Midas有限元软件建立地层复合比分别为0、25%、50%、75%和100%的隧道开挖模型;根据数值计算结果分析地层复合比对地面沉降的影响,并将地面最大沉降理论计算值、数值模拟值与现场监测值作对比分析。[结果及结论]最终研究成果可为上软下硬地层中隧道施工引起的地面沉降问题提供借鉴。 展开更多

关键词 上软下硬地层 盾构施工 地层复合比 地面沉降 数值模拟

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基于显示机器学习模型的土压实参数预测及不确定性

2

作者 李建旺 祁文睿 +4 位作者 丁新渊 周航宇 刘烨 秦溯 谢良甫 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第19期8207-8217,共11页

土压实参数的准确预测对岩土工程中提高土体承载力、降低可压缩性具有实际意义,现有模型在预测进度和工程适用性上存在一定局限性,且忽略了对模型预测不确定性的量化。针对具有广泛性和代表性的226组土击实试验数据,采用遗传编码算法(ge... 土压实参数的准确预测对岩土工程中提高土体承载力、降低可压缩性具有实际意义,现有模型在预测进度和工程适用性上存在一定局限性,且忽略了对模型预测不确定性的量化。针对具有广泛性和代表性的226组土击实试验数据,采用遗传编码算法(genetic programming,GP)对两个重要土压实参数(最优含水量和最大干密度)进行了建模预测,分别得到了最优含水量和最大干密度的最优显示模型并将预测结果与现有预测模型所得结果进行了对比分析,结合分位数回归方法和不确定度统计量量化了GP模型。结果表明,压实参数受细粒含量和塑限的影响最大,而碎石量和液限对其影响最小,因此在实际工程中,可通过优先调整土体中的细粒土含量和塑限达到最优击实效果。此外分位数回归方法(quantile regression,QR)提供了90%置信度且平均预测区间值(mean prediction interval,MPI)均小于0.3,同时绝大多数数据均落在不确定带范围内,说明GP算法具有较强的预测能力和较高的预测精度,这种可解释的显示模型更便于工程应用。 展开更多

关键词 最优含水量 最大干密度 遗传编码算法 预测 不确定性分析

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局部超载作用下邻近支挡结构土压力分析 被引量：1

3

作者 李明宇 辛勇慧 +4 位作者 魏艳卿 郭院成 陶云超 赵红艳 杜宁 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2022年第2期102-107,114,共7页

局部超载作用下的支挡结构土压力问题是制约高密度城区发展的常见问题之一。为了探讨局部超载对邻近支挡结构土压力的影响规律,以及现有计算理论的合理性与适用性,通过模型试验针对支挡结构不同位移模式下局部超载对其土压力的影响进行... 局部超载作用下的支挡结构土压力问题是制约高密度城区发展的常见问题之一。为了探讨局部超载对邻近支挡结构土压力的影响规律,以及现有计算理论的合理性与适用性,通过模型试验针对支挡结构不同位移模式下局部超载对其土压力的影响进行研究,分析支挡结构土压力分布、大小与位移模式的关系,并将试验结果与现有理论计算结果进行对比。研究表明:对于无黏性土,在邻近局部超载影响下,支挡结构的土压力分布形态及大小与各点位置处的位移量有关,随着位移量的增加呈指数函数降低;局部超载对土压力的主要影响范围与规范算法相一致,但规范与现有简化土压力计算法在某些区域范围内存在不适宜性,且不适宜区域与支挡结构的位移模式有关;弹性法土压力计算值能够包络邻近局部超载支挡结构各种位移模式下的土压力,其分布形态与实测值相一致,偏于安全,但在局部超载主要影响范围以外偏大,可进行修正折减。 展开更多

关键词 支挡结构 局部超载 土压力 模型试验 理论计算

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松软土层地铁盾构隧道下穿既有铁路沉降规律及对策

4

作者 田书广 《中国铁路》 北大核心 2025年第3期71-82,共12页

盾构隧道下穿铁路等构筑物一直是城市地铁建设中不可回避的问题。以苏州市轨道交通盾构区间下穿京沪铁路为工程背景,基于理论计算、数值模拟和现场监测组合手段,研究双洞隧道开挖对既有铁路的沉降变形影响。结果表明,结合Peck经验公式... 盾构隧道下穿铁路等构筑物一直是城市地铁建设中不可回避的问题。以苏州市轨道交通盾构区间下穿京沪铁路为工程背景,基于理论计算、数值模拟和现场监测组合手段,研究双洞隧道开挖对既有铁路的沉降变形影响。结果表明,结合Peck经验公式、叠加原理、地层损失率λ(y)和复合地层主要影响角建立的复合地层埋深下双洞隧道开挖地表动态沉降预测模型可以预测任一点由盾构施工引起的三维地表沉降;通过Winker弹性地基梁理论得出了地面最大沉降值是轨面沉降值的1.29倍,数值计算结果与理论计算吻合较好。采用袖阀管注浆加固盾构下穿铁路区间段的所有土层来降低铁路受盾构掘进的影响,注浆加固后的铁路轨面沉降变形大小控制在1.5~2.5 mm,加固效果较好。研究成果可为类似工程中的沉降变形预测及控制提供参考。 展开更多

关键词 双洞盾构隧道 下穿 铁路路基 Winker理论 变形控制

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基于概率神经网络和层次分析法的硐室群施工风险评估 被引量：2

5

作者 宗志栓 张逸飞 +4 位作者 林作忠 陈晨 杨航 邱泽刚 申玉生 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第3期177-185,共9页

地下硐室群施工风险研究尚处于起步阶段,为快速准确评判风险因素,预防施工安全事故,利用概率神经网络(PNN)和层次分析法(AHP)建立风险评估模型,并研发硐室群施工风险评估软件。通过统计分析硐室群施工风险因素,设置工程地质、自然、设... 地下硐室群施工风险研究尚处于起步阶段,为快速准确评判风险因素,预防施工安全事故,利用概率神经网络(PNN)和层次分析法(AHP)建立风险评估模型,并研发硐室群施工风险评估软件。通过统计分析硐室群施工风险因素,设置工程地质、自然、设计施工和管理4个一级风险因素,23个风险控制指标,建立针对硐室群施工的风险指标体系。收集典型样本数据后,基于PNN对施工风险等级进行评判,同时采用AHP定量分析风险因素权重,迅速捕捉风险点,采取风险控制措施并优化施工方案。运用研发软件对重庆轨道交通18号线歇台子站硐室群施工进行风险评价,得到风险概率等级为Ⅳ,在施工过程中需要重点监测和控制地下水、围岩等级和支护及时性等带来的影响,实例评价结果与现场情况相吻合,验证了该评估软件的有效性和实用性。研究表明:针对硐室群施工建立的指标体系和评估方法能有效预测风险级别,实时指导施工过程,确保地下硐室群施工安全。 展开更多

关键词 硐室群 概率神经网络 层次分析法 风险评价 软件开发

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富水弱胶结砂岩破坏特性与优化措施 被引量：4

6

作者 李安云 康鑫 +2 位作者 李森 谢雄耀 任杨 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第13期5336-5343,共8页

敞开式隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)以其速度快、强度低、效益好等特点在地下工程施工中得到广泛应用,同时随着中国加大西部地区基础设施和能源的开发力度,施工过程中将面临越来越多弱胶结砂岩地层,在该地层应用敞开式TBM难... 敞开式隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)以其速度快、强度低、效益好等特点在地下工程施工中得到广泛应用,同时随着中国加大西部地区基础设施和能源的开发力度,施工过程中将面临越来越多弱胶结砂岩地层,在该地层应用敞开式TBM难度极大,施工中经常发生冒顶、片帮、撑靴力不足的情况。为了早日投产,可可盖煤矿将在全世界范围内首次应用敞开式TBM进行斜井掘进,针对施工中穿越洛河组地层围岩强度低、胶结弱、涌水量大的情况,在已有研究基础上,借助现场实测、室内试验等多种研究手段,对洛河组富水弱胶结砂岩矿物成分及含量、孔隙结构等物理特性及微观结构进行了研究。试验结果表明该组岩层孔隙率达到25.6%,透水性强,且含有15%左右的黏土矿物,具有一定膨胀性,建议注浆时采用超强渗透性的纳米级注浆材料,改善注浆效果。在此基础上进行了不同含水率、不同围压下的三轴压缩试验,试验结果表明提高径向应力对控制围岩具有明显效果,创新性地提出了“超前加固+锚网索+纳米级浆液注浆”的支护优化措施,数值模拟与现场应用结果表明优化后围岩破碎变形得到显著改善,实际掘进速度从10 m/d提高到17 m/d,极大提升了掘进效率与安全性。 展开更多

关键词 弱胶结砂岩 物理特性 力学特性 数值模拟 敞开式TBM

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软土小净距并行盾构隧道后行掘进对先行隧道的影响 被引量：4

7

作者 刘汝辉 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第3期61-68,共8页

针对软土小净距并行盾构隧道后行隧道掘进对先行隧道影响,以宁波市区软土为背景,建立三维数值分析模型,通过实测数据验证了模型的采用参数、边界条件和掘进过程的合理性,计算了不同净距下,后行隧道掘进时先行隧道的位移和管片内力。结... 针对软土小净距并行盾构隧道后行隧道掘进对先行隧道影响,以宁波市区软土为背景,建立三维数值分析模型,通过实测数据验证了模型的采用参数、边界条件和掘进过程的合理性,计算了不同净距下,后行隧道掘进时先行隧道的位移和管片内力。结果表明:双线并行时,后行隧道掘进时主要引起先行隧道产生刚性位移,并导致先行隧道管片内力出现较大增幅,引入了最大弯矩、最大轴力净距影响系数以量化后行隧道掘进对先行隧道管片内力的影响。后行隧道掘进会对其前方2~3倍洞径和后方2倍洞径范围内的先行隧道产生影响。通过宁波城市轨道交通6号线望春桥站至天一家园西站区间小净距段管片设计选型对结论进行了应用验证,成果可为类似工程建设提供指导。 展开更多

关键词 软土 小净距 盾构隧道 管片内力 管片位移

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闻喜县隧道盾构施工中废旧泥浆的全利用研究 被引量：2

8

作者 杨云 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第S01期283-288,共6页

为使废旧泥浆能够再次被有效利用,在此以闻喜县隧道盾构废旧泥浆为研究对象。采用控制变量法,系统研究pH、黏土、膨润土、羧甲基纤维素及碳酸钠等多因素对废弃泥浆粘度、含砂率、密度、失水量及成膜性能的有效。结果表明,当在废弃泥浆... 为使废旧泥浆能够再次被有效利用,在此以闻喜县隧道盾构废旧泥浆为研究对象。采用控制变量法,系统研究pH、黏土、膨润土、羧甲基纤维素及碳酸钠等多因素对废弃泥浆粘度、含砂率、密度、失水量及成膜性能的有效。结果表明,当在废弃泥浆中加入1.6%的膨润土、6.4%的黏土、0.6%的CMC等其它外加剂时,废弃泥浆的性能可以达到标准泥浆的性能,具有优良的携渣和成膜能力,从而达到废弃泥浆再利用的目的。 展开更多

关键词 废旧泥浆 控制变量法 多因素 成膜

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隧道Park收敛模式正交下穿既有隧道影响分析 被引量：5

9

作者 靳军伟 付柏毅 +2 位作者 陈允斌 刘钢立 李明宇 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2022年第1期76-82,共7页

针对传统力控制方法分析隧道正交下穿引起的地表和既有隧道变形过程复杂的问题,基于Park收敛模型,采用位移控制方法对隧道开挖引起的地表沉降以及既有隧道拱底变形进行研究。首先,通过将工程实例地表沉降数据、所提方法以及传统力控制... 针对传统力控制方法分析隧道正交下穿引起的地表和既有隧道变形过程复杂的问题,基于Park收敛模型,采用位移控制方法对隧道开挖引起的地表沉降以及既有隧道拱底变形进行研究。首先,通过将工程实例地表沉降数据、所提方法以及传统力控制方法的结果进行对比,验证位移控制方法在研究新建隧道垂直下穿既有隧道问题中的合理性,然后使用Park的4种隧道收敛模式作为新建隧道的边界条件进行进一步分析。结果表明:在给定隧道拱顶位移g的情况下,Park的4种收敛模式引起的地表沉降槽、隧道拱底变形的形状和数值均存在一定差异;相同土体损失和g值时,收敛模式对地表沉降和隧道拱底变形的影响由大到小依次为圆形非均匀收敛、椭圆形收敛、椭圆形非均匀收敛、均匀收敛,其中椭圆形收敛与椭圆形非均匀收敛的影响较为接近,均匀收敛与实际的拟合效果最差。隧道正交下穿既有隧道导致的地表沉降与地层中既有隧道变形模式不同,当隧道间距一定时,地表沉降为高斯曲线,而隧道变形可能表现为"W"形。 展开更多

关键词 隧道开挖 位移控制方法 数值分析 隧道收敛模式 既有隧道

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盾构隧道带榫环缝受力和变形修正计算方法 被引量：3

10

作者 李明宇 吴龙骥 +1 位作者 赵世永 靳军伟 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期486-493,共8页

目的研究附加荷载作用下地铁盾构隧道带榫环缝的变形演化规律及其受力特征,分析螺栓受力特点,给出一种环间变形控制指标。方法建立一种双面弹性地基梁-纵向等效连续化修正模型,可得到纵向连接螺栓受弯引起的拉应力;研究有榫环缝受剪时... 目的研究附加荷载作用下地铁盾构隧道带榫环缝的变形演化规律及其受力特征,分析螺栓受力特点,给出一种环间变形控制指标。方法建立一种双面弹性地基梁-纵向等效连续化修正模型,可得到纵向连接螺栓受弯引起的拉应力;研究有榫环缝受剪时阶段性变形特征及纵向螺栓受力特点,对环缝处错台量和张开量的界限值进行探讨。结果以纵向连接螺栓受拉屈服强度时推算出的环缝错台量和张开量的界限值分别约为4.3 mm和0.4 mm,小于工程实测值与验收标准规定的错台量和张开量界限值。结论以纵向连接螺栓受拉屈服作为运营地铁盾构隧道衬砌结构的环间变形控制指标是安全且可行的;通过灵敏度分析发现凹凸榫间的物理间隙对笔者提出的环间变形控制指标影响最大。 展开更多

关键词 地铁 纵向等效连续化模型 理论分析 盾构隧道 双面弹性地基梁

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土压平衡盾构掘进参数相关性分析及预测模型 被引量：32

11

作者 李锟 田管凤 +3 位作者 马宏伟 杨晓林 蒲宝军 江运陈 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第9期3814-3821,共8页

为了研究盾构机在特定地层条件正常掘进状态下的掘进参数选取和预测,以深圳地铁16号线天健花园站—龙城中路站左线土压平衡盾构施工区间的微风化灰岩地层段为背景,对其掘进参数进行数理统计、Pearson相关性分析及建立预测模型。考虑了... 为了研究盾构机在特定地层条件正常掘进状态下的掘进参数选取和预测,以深圳地铁16号线天健花园站—龙城中路站左线土压平衡盾构施工区间的微风化灰岩地层段为背景,对其掘进参数进行数理统计、Pearson相关性分析及建立预测模型。考虑了施工工艺等因素对数据的影响;对6个主要掘进参数的相关性进行了定量分析;用多元线性回归和随机森林方法对主要掘进参数进行建模预测。研究结果表明,在该地层条件下的推进速度平均值为15.81 mm/min、总推进力平均值为12 973.69 kN等;计算出6个掘进参数间的Pearson相关系数,其中总推进力和刀盘转矩的相关系数r为0.569,存在显著的中等正相关关系;运用相关系数r、平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)3个指标对模型进行对比评估,结果表明随机森林模型预测性能更优。 展开更多

关键词 土压平衡盾构 微风化灰岩地层 掘进参数 数据预处理 数理统计 Pearson相关性分析 多元线性回归 随机森林

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基于实测数据的地铁隧道长期沉降预测模型研究 被引量：14

12

作者 李翔宇 李新源 +2 位作者 李明宇 聂俊霞 冯晓波 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2021年第2期186-193,共8页

基于上海地铁二号线的实测沉降数据,运用遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)对传统BP神经网络进行了优化,以弥补BP神经网络在网络结构、权值和阈值选择上的随机性以及容易局部收敛等缺陷,据此提出了两种新型隧道长期沉降预测模型,即GA-BP神... 基于上海地铁二号线的实测沉降数据,运用遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)对传统BP神经网络进行了优化,以弥补BP神经网络在网络结构、权值和阈值选择上的随机性以及容易局部收敛等缺陷,据此提出了两种新型隧道长期沉降预测模型,即GA-BP神经网络和PSO-BP神经网络模型;并对比研究了经验曲线、BP神经网络、GA-BP神经网络以及PSO-BP神经网络等模型方法的优缺点及预测效果.研究发现,以上各神经网络模型均取得了较为满意的预测结果,其中PSO-BP神经网络模型的预测精度最佳,且运算速度最快,是文中所提方法中最适用的盾构隧道长期沉降预测模型. 展开更多

关键词 盾构隧道 长期沉降预测模型 GA-BP神经网络模型 PSO-BP神经网络模型 经验曲线模型

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地铁车站坑中坑开挖施工中支护体系转换对周围环境的影响 被引量：6

13

作者 赵世永 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第3期1154-1159,共6页

为了解决地铁隧道明挖施工中坑中坑分区开挖和内支撑转换对周边环境影响的问题,依托郑州地铁5号线西沙区间明挖段二期工程,对坑中坑分区开挖和内支撑体系转化过程中基坑围护结构和周边环境的变形规律进行了研究。并初步得到:调整各小基... 为了解决地铁隧道明挖施工中坑中坑分区开挖和内支撑转换对周边环境影响的问题,依托郑州地铁5号线西沙区间明挖段二期工程,对坑中坑分区开挖和内支撑体系转化过程中基坑围护结构和周边环境的变形规律进行了研究。并初步得到:调整各小基坑宽度、开挖和换撑顺序对围护结构和周边环境的影响非常显著。而改变各小基坑共用围护墙插入深度对围护结构和周边环境的影响相对较弱。实际工程中,当一侧小基坑外周边环境保护要求较高时,建议偏向该侧设置中隔墙。如果无法调整中隔墙位置和小基坑开挖深度,而小基坑宽度大的一侧坑外周边环境保护要求又较高,建议先开挖宽度小、深度浅的小基坑,后开挖宽度大、深度深的小基坑,这样可以减小对围护结构和周边环境的影响。 展开更多

关键词 基坑工程 地铁车站 坑中坑 基坑开挖 支护体系 数值模拟

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盾构机中心刀座的裂纹萌生寿命预测 被引量：1

14

作者 杨云 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2020年第10期143-147,共5页

盾构机施工过程中刀盘受到交变载荷作用导致中心刀座疲劳损伤,严重情况下损伤扩展会引起刀盘断裂,极易导致安全事故。为了精确科学地解决重载状态下中心刀座疲劳损伤寿命预测的问题,在分析滚刀破岩机理的基础上,基于中心刀座有限元模型... 盾构机施工过程中刀盘受到交变载荷作用导致中心刀座疲劳损伤,严重情况下损伤扩展会引起刀盘断裂,极易导致安全事故。为了精确科学地解决重载状态下中心刀座疲劳损伤寿命预测的问题,在分析滚刀破岩机理的基础上,基于中心刀座有限元模型,对刀座满载工况进行静力学分析并结合Q345材料疲劳特性S-N曲线和疲劳损伤累积准则,建立了中心刀座疲劳寿命(裂纹萌生寿命)预测模型;根据掘进参数,计算中心刀座疲劳寿命掘进里程,实现了中心刀座疲劳裂纹萌生的寿命预测。结果表明:中心刀座的损伤位置主要出现在其两侧焊缝处及中心刀座与刀轴的接触面处,预测的损伤位置与施工统计结果一致;以最大损伤位置计算的中心刀座疲劳寿命掘进里程为13.51 km。相关分析结果为中心刀座设计、施工检测等提供了科学依据。 展开更多

关键词 盾构机 中心刀座 裂纹萌生 寿命预测

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无黏性土颗粒起动临界水力梯度的计算模型 被引量：1

15

作者 赵耀威 李达 +1 位作者 高笑娟 焦雷 《人民黄河》 CAS 北大核心 2023年第11期59-64,69,共7页

为了得到颗粒起动流失的临界水力梯度,研究基于变截面孔隙管道的几何边界条件,分别对一般存在状态的可动颗粒和临界存在状态的阻塞颗粒进行起动流失的运动力学分析,考虑两种状态下可能影响颗粒起动的不同因素,建立了预测颗粒起动流失临... 为了得到颗粒起动流失的临界水力梯度,研究基于变截面孔隙管道的几何边界条件,分别对一般存在状态的可动颗粒和临界存在状态的阻塞颗粒进行起动流失的运动力学分析,考虑两种状态下可能影响颗粒起动的不同因素,建立了预测颗粒起动流失临界水力梯度的理论计算模型,并通过已有试验资料验证了模型预测临界水力梯度的有效性。从孔隙管道中颗粒可能存在的实际状态出发,引入相对遮挡度、相对暴露度和应力状态等关键影响因子进行力学分析,探究了渗流方向、相对遮挡度以及相对暴露度等参数对临界水力梯度的影响规律,结果表明建立的计算模型对临界水力梯度预测具有有效性和优越性。 展开更多

关键词 颗粒起动流失 临界水力梯度 渗流方向 相对遮挡度 相对暴露度

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