引大济湟工程TBM挤压大变形卡机计算分析与综合防控 被引量：41

1

作者 黄兴 刘泉声 +2 位作者 彭星新 雷广峰 魏莱 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2962-2972,共11页

针对青海省引大通河济湟水河(引大济湟)工程频繁遭遇挤压大变形和卡机灾害难题,基于挤压大变形本构模型和全断面隧道掘进机(TBM)卡机事故预测分析理论,提出了挤压大变形和卡机计算方法,进行了引大济湟工程TBM掘进围岩挤压大变形与卡机计... 针对青海省引大通河济湟水河(引大济湟)工程频繁遭遇挤压大变形和卡机灾害难题,基于挤压大变形本构模型和全断面隧道掘进机(TBM)卡机事故预测分析理论,提出了挤压大变形和卡机计算方法,进行了引大济湟工程TBM掘进围岩挤压大变形与卡机计算,结果表明:(1)TBM穿越F5断层区段时,当扩挖间隙为10 cm时,开挖卸荷后护盾所受摩阻力将达到推进系统提供的最大推力,易发生卡机事故;(2)挤压变形、围岩-护盾接触面积和护盾所受摩阻力随停机时间不断增大,停机1 d内增大的速率越来越大,停机后7 d起,围岩流变速率和护盾所受摩阻力增加速率均减缓,直到停机后13 d时,围岩-护盾相互作用达到平衡,护盾所受摩阻力趋于稳定。同时为了防止和控制卡机事故,对该工程后续施工提出了最佳扩挖间隙和许可停机时间等卡机综合防控的3个对策:即扩挖间隙至少要增大到15 cm,此时停机初始时刻不发生卡机,许可停机时间为2 d;扩挖间隙增大到18 cm时,许可停机时间为4 d;扩挖间隙增大到20 cm时,就选取的围岩条件下,停机7 d内TBM基本不发生卡机,7 d后也很容易克服卡机。提出的卡机防控措施对引大济湟工程TBM安全高效掘进具有一定的指导意义,并得到工程实际控制对策的验证。 展开更多

关键词 引大济湟 隧道掘进机(TBM) 挤压大变形 卡机 防控

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复杂地层水下盾构隧道工程难点及关键技术研究与展望 被引量：25

2

作者 唐少辉 张晓平 +5 位作者 刘浩 张亮亮 张健 陈鹏 白坤 吴柯 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期1477-1487,共11页

国家经济一体化需求推动了城市交通网络的蓬勃发展,众多水下盾构隧道工程应运而生。特别是进入21世纪以来,一系列长距离越江跨海隧道的建成和投运标志着我国水下盾构施工成套关键技术取得了显著进步。为促进复杂困难地层盾构掘进技术发... 国家经济一体化需求推动了城市交通网络的蓬勃发展,众多水下盾构隧道工程应运而生。特别是进入21世纪以来,一系列长距离越江跨海隧道的建成和投运标志着我国水下盾构施工成套关键技术取得了显著进步。为促进复杂困难地层盾构掘进技术发展,推动越江跨海隧道施工效率提升,本文以近年来已建和在建的代表性大型水下隧道工程为研究对象,从隧道地质环境、盾构施工技术、工程项目管理等多个角度出发,概述了南京长江隧道、济南黄河隧道、南京地铁10号线越江隧道、苏通GIL综合管廊工程、厦门地铁2号线海底隧道等长距离高水压盾构隧道的工程问题和技术难点,梳理了高磨蚀性砂卵石地层、高黏粒粉质黏土地层、高水压强渗透性地层、江底富含沼气地层、海域密集孤石群地层等复杂地质条件下的水下隧道施工成套关键技术,分析了越江跨海隧道工程地质环境复杂化、盾构设备多样化、掘进施工智能化的未来发展趋势。相关研究成果可为后续复杂地质条件下水下盾构隧道工程的勘察、设计、施工等提供理论依据和技术支撑。 展开更多

关键词 水下隧道 泥水盾构 复杂地质 工程难点 关键技术

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国产再制造TBM在软岩隧道中的防卡机改造研究 被引量：1

3

作者 张晓平 刘勇斌 +3 位作者 张春瑜 李馨芳 王红武 刘泉声 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第2期402-414,共13页

为提升再制造敞开式TBM在软岩隧道中的防卡机脱困能力,以大凉山1号隧道平导为例,通过工程实践对比分析再制造TBM防卡机改造的必要性,提出针对主驱动、支护系统和刀盘扩挖系统的防卡机改造方案。工程实践表明:1)通过更换主驱动减速机,再... 为提升再制造敞开式TBM在软岩隧道中的防卡机脱困能力,以大凉山1号隧道平导为例,通过工程实践对比分析再制造TBM防卡机改造的必要性,提出针对主驱动、支护系统和刀盘扩挖系统的防卡机改造方案。工程实践表明:1)通过更换主驱动减速机,再制造TBM的额定转矩和脱困转矩可提高38%;2)护盾和管棚钻机的改造可实现利用护盾导向孔快速施作超前管棚,一体化齿圈可确保管棚钻机和应急喷射混凝土设备的快速移动和准确定位,形成以护盾、锚杆、钢筋排、应急喷射混凝土和钢拱架相结合的连续封闭支护体系;3)提出边滚刀外移和预留扩挖刀箱的扩挖方案,结合主驱动抬升技术可满足再制造TBM在软弱围岩洞段长距离连续扩挖掘进的需求。通过软弱围岩洞段防卡机处置案例及其整体应用效果,验证了上述防卡机改造方案的可行性及有效性。 展开更多

关键词 敞开式TBM 再制造 防卡机 结构改造 软岩 公路隧道

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基于无人机摄影测量技术的钢板桩顶水平位移监测研究

4

作者 解玄 张晓平 +4 位作者 唐少辉 胡敏 王怀义 王夏扬 万忠山 《工程地质学报》 北大核心 2025年第2期679-689,共11页

传统基于全站仪的单点监测方式具有无法反映钢板桩顶整体水平变形、需要布设基准网、人工作业量大等不足之处。无人机摄影测量技术可以直观地反映真实地物信息,具有高精度、高效率,一体化、全自动等优越性能。本文依托湖北省嘉鱼县三湖... 传统基于全站仪的单点监测方式具有无法反映钢板桩顶整体水平变形、需要布设基准网、人工作业量大等不足之处。无人机摄影测量技术可以直观地反映真实地物信息,具有高精度、高效率,一体化、全自动等优越性能。本文依托湖北省嘉鱼县三湖连江大道项目工程,提出了一种基于无人机摄影测量技术的钢板桩顶水平位移监测方法。通过采用无人机摄影测量技术建立钢板桩的实景三维模型,并基于不同时期测点的距离变化监测钢板桩顶水平位移,分析了基坑钢板桩顶水平位移随时间变化的特征规律。研究结果表明,钢板桩顶水平位移量呈现出两端小、中间大的整体趋势。基坑中部水平位移量分别为左端和右端水平位移量的5.85倍和2.09倍。基坑开挖阶段对钢板桩顶水平位移影响较大,平均位移速率高达73.5 mm·d^(-1),加装腰梁和横向支撑结构后钢板桩顶平均水平位移速率降低至18.3 mm·d^(-1),较之于加装之前减小了75.2%。研究成果可为后续类似地质条件下钢板桩的水平位移监测提供借鉴与参考。 展开更多

关键词 摄影测量 无人机 钢板桩 变形监测

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基于流形元模型的高速远程滑坡碎屑流运动规律与拦挡结构减灾效果研究 被引量：7

5

作者 郜颖超 位伟 姜清辉 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期40-48,共9页

高速远程滑坡碎屑流具有极高的动能和超远移动距离,是一种危害范围广、破坏力极大的地质灾害。为完善高速远程滑坡减灾体系,研究碎屑流拦挡结构的减灾作用,采用数值流形方法对牛圈沟强震诱发滑坡所形成的高速碎屑流运动过程进行模拟,分... 高速远程滑坡碎屑流具有极高的动能和超远移动距离,是一种危害范围广、破坏力极大的地质灾害。为完善高速远程滑坡减灾体系,研究碎屑流拦挡结构的减灾作用,采用数值流形方法对牛圈沟强震诱发滑坡所形成的高速碎屑流运动过程进行模拟,分析其堆积状态及运动特性。通过数值试验研究了碎屑流运动路径上植被覆盖、拦挡墙高度、位置及布置方式对高速远程滑坡碎屑流堆积状态的影响,并对拦挡墙的减灾作用进行评价。模拟结果表明:尽管在碎屑流运动路径上增加植被覆盖可降低碎屑流运动距离,为达到更好的拦截碎屑流的效果,仍需在运动路径上布置拦挡墙,以有效降低碎屑流的沿程位移及远程堆积量;当拦挡墙布置于不同位置时,对滑坡碎屑流有不同的截流阻滑作用,并确定了拦挡墙的最优位置;相对于增加拦挡墙高度,设置多排拦挡墙可更加有效地拦截碎屑流,以减少对下游的危害。 展开更多

关键词 高速远程滑坡 拦挡结构 数值流形方法

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基于碳化-固化技术的武汉东湖淤泥耐久性演变微观机制 被引量：20

6

作者 王东星 肖杰 +1 位作者 李丽华 肖衡林 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期3045-3053,共9页

引入活性MgO-粉煤灰固化材料,采用碳化-固化联合技术处理武汉东湖疏浚淤泥,通过无侧限抗压强度、X射线衍射、扫描电镜和压汞试验,研究持续浸水、干湿循环和冻融循环等复杂环境下碳化-固化淤泥力学性质和微观结构演变。结果表明:活性MgO... 引入活性MgO-粉煤灰固化材料,采用碳化-固化联合技术处理武汉东湖疏浚淤泥,通过无侧限抗压强度、X射线衍射、扫描电镜和压汞试验,研究持续浸水、干湿循环和冻融循环等复杂环境下碳化-固化淤泥力学性质和微观结构演变。结果表明:活性MgO-粉煤灰固化淤泥经碳化处理后具备更优异的水稳性,浸水破坏后碳化淤泥试样整体抗压强度高于固化试样,提升幅度约为29%;碳化试样强度随干湿循环次数增加呈缓慢增加趋势,而固化试样则表现为先上升后下降;随着冻融循环次数增加,碳化前后试样抗压强度变化一致,即快速达到峰值后缓慢减小至保持不变。微观分析表明:起骨架支撑作用的棱柱形碳酸镁石、起填充与黏结作用的花骨状和片状的水碳镁石和球碳镁石为主要碳化产物,骨架-填充-黏结协同作用使碳化试样强度高,水稳定性好,抗干湿冻融能力强;持续浸水促使球碳镁石和水碳镁石向碳酸镁石转化,大孔隙增多;干湿循环促使碳酸镁石向球碳镁石和水碳镁石转化;冻融作用下试样碳化产物之间无明显转化。 展开更多

关键词 疏浚淤泥 活性MgO-粉煤灰 碳化-固化 耐久性 微观机制

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裂隙冻胀压力及对岩体造成的劣化机制初步研究 被引量：40

7

作者 刘泉声 黄诗冰 +1 位作者 康永水 刘建平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1530-1542,共13页

岩体在冻融循环下裂隙中会经历冻胀力的萌生、发展与消散,裂隙冻胀扩展和岩体冻胀损伤程度受冻胀力控制,基于热力学、渗流理论、界面力学和弹性理论建立了柱形封闭裂隙中冻胀力演化模型,对考虑水分迁移和不迁移两种情况下的冻胀力量值... 岩体在冻融循环下裂隙中会经历冻胀力的萌生、发展与消散,裂隙冻胀扩展和岩体冻胀损伤程度受冻胀力控制,基于热力学、渗流理论、界面力学和弹性理论建立了柱形封闭裂隙中冻胀力演化模型,对考虑水分迁移和不迁移两种情况下的冻胀力量值进行了研究。结果表明:不考虑水分迁移作用下冻胀力随裂隙饱和度g和岩石弹性模量sE增加而迅速增大,当sE>10 GPa且g>94%时产生的冻胀力超过15 MPa,足以驱动任何岩体冻胀开裂,不同岩石裂隙冻胀开裂存在一个对应的临界饱和度ming;考虑岩石的透水性,渗透率低于5×10^(-14) cm^2的低渗透性岩石中裂隙水冻结会产生较大的冻胀水压力,容易引起裂隙冻胀扩展;而在渗透率大于10^(-12) cm^2的高渗透性岩石中,饱和裂隙水冻结难以形成有害的冻胀水压,裂隙冻胀开裂主要是冻结后期在冰-岩界面间的微观未冻水膜中产生的分离压力引起。 展开更多

关键词 裂隙岩体 冻胀力 水分迁移 分离压力 劣化机制

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特大断面浅埋暗挖隧道十字岩柱开挖技术模型试验研究 被引量：21

8

作者 刘泉声 彭星新 +3 位作者 雷广峰 王俊涛 张静 肖龙鸽 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2780-2788,共9页

特大断面浅埋暗挖隧道是一种新型隧道,目前尚无相应的设计施工技术规范与标准可循。以重庆市轨道交通3号线红旗河沟车站隧道为工程背景,结合以前施工方法的优缺点,提出了一种新的施工方法十字岩柱法。为了解这种施工方法在施工过程中隧... 特大断面浅埋暗挖隧道是一种新型隧道,目前尚无相应的设计施工技术规范与标准可循。以重庆市轨道交通3号线红旗河沟车站隧道为工程背景,结合以前施工方法的优缺点,提出了一种新的施工方法十字岩柱法。为了解这种施工方法在施工过程中隧道围岩位移和应力的变化情况,采用地质力学模型试验方法进行研究。试验对监测断面的位移和应力进行系统监测,全方位地了解各开挖步隧道围岩各处的应力与位移变化情况。选取工程背景现场的地质参数,采用ABAQUS软件建立数值分析模型,将数值计算与试验实测结果进行对比,两者的位移与应力变化规律基本一致,这表明模型试验实测的数据比较准确地揭示了隧道围岩位移及应力变化规律。其研究工作可对今后类似工程的施工提供经验和指导。 展开更多

关键词 隧道工程 特大断面 超浅埋 十字岩柱 模型试验

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深井煤矿硐室底臌控制对策与监测分析 被引量：14

9

作者 刘泉声 黄诗冰 +2 位作者 崔先泽 龚光庆 陈根生 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期3506-3515,共10页

针对淮南矿区顾北煤矿-648 m水平绞车房硐室底板突出严重,容易发生拉剪破坏的特点,首先采用FLAC3D对绞车房硐室支护前的围岩变形和应力分布特征进行了模拟分析:变截面处和底角应力集中明显,在高应力作用下底角剪切滑移和底板折断隆起是... 针对淮南矿区顾北煤矿-648 m水平绞车房硐室底板突出严重,容易发生拉剪破坏的特点,首先采用FLAC3D对绞车房硐室支护前的围岩变形和应力分布特征进行了模拟分析:变截面处和底角应力集中明显,在高应力作用下底角剪切滑移和底板折断隆起是造成底臌的根本原因。基于分步联合支护理论,对绞车房硐室底板支护方案进行了优化,并对绞车房硐室表面与深部位移、锚索受力和基础内部应力进行了全方位监测,结果表明:原支护方案下巷道底板变形较大,巷道底角发生剪切滑移诱使巷道断面圆形化,注浆花管和底角地梁可以较好地抵抗底角处的剪切滑移;巷道底板变形量受地应力方位影响较大,采用新的底板联合支护方式不仅可以很好地满足绞车房硐室对底板变形的要求,还能加强两帮稳定性,同时保证了绞车房基础稳定。 展开更多

关键词 底臌 应力集中 位移监测 锚索拉力 混凝土应力

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非连续变形分析的精度改进方法及研究趋势 被引量：7

10

作者 刘泉声 蒋亚龙 何军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1746-1761,共16页

由石根华提出的非连续变形分析(DDA)方法理论严密且计算较为高效,在模拟块体滑移、转动和张开等大变形、大位移问题方面具备独特优势,因而在岩土工程领域得到了广泛运用。然而DDA方法在提出初期不可避免地存在一些精度问题,对此石根华... 由石根华提出的非连续变形分析(DDA)方法理论严密且计算较为高效,在模拟块体滑移、转动和张开等大变形、大位移问题方面具备独特优势,因而在岩土工程领域得到了广泛运用。然而DDA方法在提出初期不可避免地存在一些精度问题,对此石根华及国内外学者就问题产生原因和改进方法开展了大量研究工作。基于部分相关成果的研究学习,对改进原始DDA计算精度的各类方法进行归纳探讨,主要包括:(1)DDA块体内部应力位移场的精度控制;(2)块体接触问题处理方法的改进;(3)人为参数的合理选取;(4)能量耗散机制的考虑;(5)人工边界的改进等方面。对以上方法的改进效果和计算效率进行了简要分析和讨论,在此基础上对DDA的研究热点和发展趋势进行了概述,为该方法的进一步发展和完善提供思路。 展开更多

关键词 非连续变形分析(DDA) 精度 应力场 接触 人为参数 能量耗散 人工边界 研究趋势

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楔刀作用下软硬互层岩体贯入破坏试验研究 被引量：4

11

作者 刘泉声 刘琪 +3 位作者 刘学伟 孙磊 张晓波 纪杰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1849-1855,共7页

隧道工程TBM施工中广泛遇到软硬复合地层,TBM刀具作用下软硬互层岩体破坏特征与均质岩体存在较大差异。采用RMT-301刚性试验机,对不同软硬互层组合下的类岩石板状试样进行了楔刀贯入破坏试验,并对试验过程进行了声发射和高速摄像监测,... 隧道工程TBM施工中广泛遇到软硬复合地层,TBM刀具作用下软硬互层岩体破坏特征与均质岩体存在较大差异。采用RMT-301刚性试验机,对不同软硬互层组合下的类岩石板状试样进行了楔刀贯入破坏试验,并对试验过程进行了声发射和高速摄像监测,探讨了掘进轴向上软硬互层因素对TBM刀具破岩效果的影响。试验结果表明:刀具破岩的难易不仅与刀具直接作用层岩石性质有关,同时还受作用层与承压层岩石强度比值的影响;板状试样的剥落破坏区反映了刀具作用下试样的压塑区,作用层相同而承压层岩石越软时,作用层岩石将在垂直于刀具贯入方向上具有更大的破碎范围;板状试样的声发射事件平面定位点具有聚集分布的特点,聚集区亦表现出随承压层材料由相对较硬到相对较软而有垂直于刀具加载方向发展的趋势,表明声发射平面定位结果的聚集分布较好地反映了试样内部的损伤劣化情况。 展开更多

关键词 隧道掘进机 声发射 高速摄像 软硬互层 应力分布

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后祠隧道爆破振动现场监测与控制技术 被引量：6

12

作者 张晓波 刘泉声 +2 位作者 田永超 苏兴矩 钟元庆 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第34期113-120,共8页

新(扩)建隧道爆破施工不可避免地对既有隧道的通行安全产生影响。依托福建漳龙高速公路后祠隧道扩建工程,对隧道改扩建工程爆破施工的振动监测以及控制技术进行研究。通过现场监测与数值模拟相结合的方法,研究了爆破施工对既有隧道的振... 新(扩)建隧道爆破施工不可避免地对既有隧道的通行安全产生影响。依托福建漳龙高速公路后祠隧道扩建工程,对隧道改扩建工程爆破施工的振动监测以及控制技术进行研究。通过现场监测与数值模拟相结合的方法,研究了爆破施工对既有隧道的振动影响,并对现有的爆破施工方案进行优化。研究结果表明:现有方案下新建隧道爆破施工不会危及左侧老洞的安全,新、扩建隧道爆破施工对既有隧道产生的振动响应存在一定的不同,建议掏槽孔各孔间延时时间定为15 ms,既有右侧隧道原位扩建时应当首先开挖左侧岩体。 展开更多

关键词 新(扩)建隧道 爆破振动 现场监测 数值模拟 爆破方案优化

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粉质黏土地层超大直径泥水盾构隧道地表变形与施工参数相关关系研究 被引量：16

13

作者 吴柯 张晓平 +5 位作者 刘浩 孙文昊 张心悦 张亮亮 张健 李春林 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期1555-1566,共12页

本文以粉质黏土地层超大直径泥水盾构隧道为工程背景,分析了地表变形特征随盾构掘进参数的变化规律。并针对粉质黏土地层隧道施工监测数据进行分析,提出了超大直径泥水盾构下穿建构筑物的施工关键控制参数。研究结果表明:不同施工参数... 本文以粉质黏土地层超大直径泥水盾构隧道为工程背景,分析了地表变形特征随盾构掘进参数的变化规律。并针对粉质黏土地层隧道施工监测数据进行分析,提出了超大直径泥水盾构下穿建构筑物的施工关键控制参数。研究结果表明:不同施工参数对地表变形的影响存在显著差异,注浆量相对最大,刀盘扭矩和贯入度相对次之,刀盘推力、泥水压力、注浆压力和掘进速度相对最小。注浆量对地表变形的影响随隧道埋深的变化而变化,当隧道埋深小于一倍洞径时,注浆量对地表变形影响相对较大;当隧道埋深大于一倍洞径时,注浆量对地表变形影响相对较小。刀盘推力与泥水压力、注浆压力以及水土压力之间存在较好的相关关系。当泥水压力比水土压力约大0.1 MPa,注浆压力比水土压力约大0.3 MPa时,盾构下穿建构筑物造成的地表变形相对较小,盾构地质适应性得以显著优化。相关研究成果可为后续粉质黏土地层超大直径盾构隧道地表变形分析和施工参数优化等提供理论依据和技术支撑。 展开更多

关键词 泥水盾构 粉质黏土 地表变形 施工参数

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一种测量岩石压缩裂纹扩展过程声波波速的连续测量方法 被引量：10

14

作者 张晓平 王思敬 刘泉声 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期91-96,共6页

中低围压或单轴压缩荷载条件下,可以将脆性岩石材料的裂纹扩展过程划分为原生裂纹压密、新生裂纹起裂并稳定扩展、不稳定裂纹扩展和交互贯通以及峰后5个主要发展阶段。含预制裂纹试样的直接观测法、应变监测、声发射(AE)监测、声波波速... 中低围压或单轴压缩荷载条件下,可以将脆性岩石材料的裂纹扩展过程划分为原生裂纹压密、新生裂纹起裂并稳定扩展、不稳定裂纹扩展和交互贯通以及峰后5个主要发展阶段。含预制裂纹试样的直接观测法、应变监测、声发射(AE)监测、声波波速测试、CT(computerized tomography)扫描、微电镜观察等间接监测方法被用来研究裂纹起裂和扩展过程。本文基于在中、低围压以及单轴压缩荷载条件下,脆性岩石材料首先产生张拉裂纹,并优先沿加载方向发育的规律,提出采用声波波速连续测量方法进行岩石加载过程波速的连续观测,有助于分析裂纹扩展过程中声波波速的变化,为研究裂纹扩展过程提供一种间接测量手段。 展开更多

关键词 岩石压缩试验 张拉裂纹 裂纹扩展 声波波速

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刮刀磨损实时监测系统研发及室内验证试验研究 被引量：2

15

作者 黄涛 刘泉声 +2 位作者 黄兴 张晓平 路新景 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2018年第A02期364-372,共9页

为实现复合式TBM(全断面硬岩掘进机)和盾构刮刀磨损的实时监测,研发一种新型刮刀磨损实时监测系统。系统由磨损感知模块、数据读取及发送模块、无线接收网关、上位机软件4个部分组成。其中磨损感知模块由14个等阻值耐高温碳膜电阻并联组... 为实现复合式TBM(全断面硬岩掘进机)和盾构刮刀磨损的实时监测,研发一种新型刮刀磨损实时监测系统。系统由磨损感知模块、数据读取及发送模块、无线接收网关、上位机软件4个部分组成。其中磨损感知模块由14个等阻值耐高温碳膜电阻并联组成,为该系统的核心。系统通过贴合于试验刀具表面的磨损感知模块实时感知刮刀的磨损量,并由数据读取及发送模块将信号发出,经无线网关接收数据后传送至上位机软件。根据理论推导提出刮刀磨损量监测计算公式,并进行室内验证试验,试验结果表明:刮刀磨损感知模块在磨损过程中信号稳定且不失真,磨损量误差控制在1 mm以内,室内环境下无线传输距离达30 m。监测系统能实现刮刀磨损的实时监测,具有较高的精度,对复合式TBM和盾构刮刀磨损实时监测工程难题的解决起到了推动作用。 展开更多

关键词 TBM 盾构 刮刀磨损 实时监测 感知模块 室内试验

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TBM掘进中滚刀受力实时监测方法研究 被引量：8

16

作者 王少华 刘泉声 +1 位作者 黄兴 张晓波 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2019年第2期309-316,共8页

由于掘进环境过于恶劣,TBM(tunnel boring machine)滚刀受力实时监测问题一直难以解决。文章根据对滚刀部件特征和荷载传递规律的分析,在C型垫块中嵌入应变计,提出有效的监测方法,并通过C型垫块的标定试验以及回转破岩试验,验证该监测... 由于掘进环境过于恶劣,TBM(tunnel boring machine)滚刀受力实时监测问题一直难以解决。文章根据对滚刀部件特征和荷载传递规律的分析,在C型垫块中嵌入应变计,提出有效的监测方法,并通过C型垫块的标定试验以及回转破岩试验,验证该监测方法的有效性和可行性。结果表明:1)在不同贯入度下,根据受力监测方法得到的垂向荷载与油缸荷载大小稍有差别,但两者的变化趋势几乎是一致的,说明该监测方法具有可行性和有效性; 2)随着贯入度的增大,滚刀所受法向力和侧向力也在增大。 展开更多

关键词 TBM 滚刀受力 监测方法 标定试验 回转破岩试验

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基于边界跟踪和神经网络的煤岩界面识别方法研究 被引量：12

17

作者 吴德忠 刘泉声 +2 位作者 黄兴 高峰 殷欣 《煤炭工程》 北大核心 2021年第6期140-146,共7页

为实现煤岩界面精准识别,采集了鄂尔多斯李家壕煤矿矿区巷道掘进面原始图像,提出了基于机器学习的分类算法和基于数字图像处理的边界提取算法,该算法为提取连续单像素宽度边界提供了良好的基础。据此提出一种基于边界跟踪算法和人工神... 为实现煤岩界面精准识别,采集了鄂尔多斯李家壕煤矿矿区巷道掘进面原始图像,提出了基于机器学习的分类算法和基于数字图像处理的边界提取算法,该算法为提取连续单像素宽度边界提供了良好的基础。据此提出一种基于边界跟踪算法和人工神经网络的煤岩界面识别方法,从而为巷道掘进机和采煤机滚筒空间位置的调整提供依据。采用文章提出的方法对从陕西神木榆家梁采煤工作面采集的原始图像进行验证,提取到的煤岩边界与真实的煤岩界面基本吻合,验证了该方法的有效性和可靠性。 展开更多

关键词 煤岩识别 边界跟踪 神经网络 形态学处理

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TBM净掘进速率预测模型及多指标评价方法研究 被引量：5

18

作者 张全太 刘泉声 黄兴 《煤炭工程》 北大核心 2021年第5期107-113,共7页

为了建立巷道TBM(全断面隧道掘进机)施工净掘进速率预测模型,基于马来西亚Pahang-Selangor隧洞通过室内试验和现场记录获取的100组岩体力学和TBM掘进参数,采用统计回归分析、人工神经网络、机器学习和多算法融合等方法建立了17个TBM净... 为了建立巷道TBM(全断面隧道掘进机)施工净掘进速率预测模型,基于马来西亚Pahang-Selangor隧洞通过室内试验和现场记录获取的100组岩体力学和TBM掘进参数,采用统计回归分析、人工神经网络、机器学习和多算法融合等方法建立了17个TBM净掘进速率(PR)预测模型,提出了一种新的归一多指标模型评价方法,对模型的各个评价指标依次进行倾向一致性转换、归一化、求和与排序,同时使用归一法和已有的排名法对比分析17个模型的预测性能,结果表明:多算法融合提高了人工神经网络和分类与回归树模型的预测能力,略微降低了支持向量回归模型的预测能力;分类与回归树模型和基于分类与回归树的多算法融合模型预测能力最好,更适用于PR预测;提出的归一法为不同模型的多指标综合评价提供了量化方法,克服了排名法在模型预测能力差别较小时无法精确识别的不足。 展开更多

关键词 TBM净掘进速率预测 多指标评价 多算法融合 贝叶斯优化

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富含生物成因气体地层盾构掘进克泥效的密封阻隔效应研究 被引量：1

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作者 李馨芳 张晓平 +5 位作者 唐少辉 王浩杰 李方毅 刘浩 李春林 陈鹏 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期1721-1730,共10页

富含生物成因气体地层盾构隧道施工风险高,气体极易通过开挖舱、泥浆管、盾尾间隙和管片节间渗入盾构和隧道内部,引发燃爆事故威胁施工安全。为了密封阻隔生物成因气体的泄漏通道,克泥效被用于填充中盾和洞壁之间的开挖间隙。本研究针... 富含生物成因气体地层盾构隧道施工风险高,气体极易通过开挖舱、泥浆管、盾尾间隙和管片节间渗入盾构和隧道内部,引发燃爆事故威胁施工安全。为了密封阻隔生物成因气体的泄漏通道,克泥效被用于填充中盾和洞壁之间的开挖间隙。本研究针对盾构掘进过程中生物成因气体的密封阻隔问题,提出了一种克泥效密封阻隔生物成因气体试验装置与方法,研究了克泥效注入厚度与气体击穿时间的相关关系,揭示了生物成因气体在克泥效中的渗透扩散机制,并依托苏通GIL综合管廊工程验证了克泥效密封阻隔生物成因气体的作用效果。研究结果表明:气体击穿时间随克泥效注入厚度的增加近似线性增长;当克泥效注入厚度为30 mm时,平均击穿时间为51.5 min,超过单环管片拼装所需最长时间50 min,满足苏通GIL综合管廊工程施工需求。现场气体监测结果表明,相较于注入克泥效填充开挖间隙之前,注入克泥效后CH_(4)和CO浓度均在允许范围内,克泥效有效阻隔了生物成因气体进入盾构隧道内部。相关研究结果可为类似工程地质条件下生物成因气体防治提供理论依据和技术支撑。 展开更多

关键词 盾构隧道 生物成因气 阻隔作用 克泥效厚度 击穿时间

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利用石墨烯进行高地应力测量的仿真研究 被引量：1

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作者 张晓平 张梦 +2 位作者 刘泉声 吴顺川 彭俊 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第6期12-15,共4页

采用高性能的石墨烯压力传感器进行地应力测量研究。利用COMSOL软件对高应力作用下的石墨烯薄膜进行模拟分析,将模拟结果与不同理论计算结果进行对比,验证未考虑石墨烯薄膜破坏时COMSOL模拟结果的可靠性。用COMSOL软件分析单层和多层石... 采用高性能的石墨烯压力传感器进行地应力测量研究。利用COMSOL软件对高应力作用下的石墨烯薄膜进行模拟分析,将模拟结果与不同理论计算结果进行对比,验证未考虑石墨烯薄膜破坏时COMSOL模拟结果的可靠性。用COMSOL软件分析单层和多层石墨烯薄膜在高应力作用下的变形及受力特性,讨论石墨烯薄膜是否破坏,并将未破坏阶段内的模拟结果与理论结果进行对比,验证对石墨烯薄膜进行模拟分析的可靠性。通过研究石墨烯薄膜在高应力条件下的有效性,为深部高地应力测量提供一种新的方法。 展开更多

关键词 石墨烯薄膜 地应力测量 有限单元法 挠度及变形分析

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