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汕头海湾隧道超大直径泥水盾构针对性设计及不良地质施工技术 被引量：19
1
作者 王发民 孙振川 +3 位作者 张良辉 李凤远 张兵 王国安 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2020年第5期735-746,共12页
为应对海域环境土-岩-孤石复合地层超大直径泥水盾构施工存在的重难点及风险,以汕头海湾隧道为工程依托,对泥水盾构的刀盘刀具、冲刷系统、主驱动等进行针对性设计以提高设备适应性,并在孤石处理、刀具配置、掘进参数、施工管理等方面... 为应对海域环境土-岩-孤石复合地层超大直径泥水盾构施工存在的重难点及风险,以汕头海湾隧道为工程依托,对泥水盾构的刀盘刀具、冲刷系统、主驱动等进行针对性设计以提高设备适应性,并在孤石处理、刀具配置、掘进参数、施工管理等方面采取针对性施工方案。通过采取以上措施,实现了降低刀具损坏、控制管片上浮、提高施工效率的效果,保障盾构安全、快速通过了不良地质地层。 展开更多
关键词 汕头海湾隧道 海域复合地层 超大直径泥水盾构 过海公路隧道 盾构设计 刀具配置 管片上浮 掘进参数
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超大直径盾构在海域软土地层掘进推进系统参数控制方法研究——以汕头海湾隧道工程为例 被引量：11
2
作者 陈桥 孙振川 +3 位作者 张兵 王超峰 杨将晓 王发民 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2020年第1期126-133,共8页
为确保超大直径泥水盾构在海域软土地层掘进时盾构姿态满足施工需求,同时改善管片结构受力,减少管片崩角、破损的情况,结合汕头海湾隧道工程,建立盾构主机受力平衡方程,掌握在总推力一定的情况下各个分区压力、推力变化规律,分析推进系... 为确保超大直径泥水盾构在海域软土地层掘进时盾构姿态满足施工需求,同时改善管片结构受力,减少管片崩角、破损的情况,结合汕头海湾隧道工程,建立盾构主机受力平衡方程,掌握在总推力一定的情况下各个分区压力、推力变化规律,分析推进系统各个分区输出不同推力时管片结构受力及变化情况,最终总结形成一种推进系统参数控制方法。利用该方法确定当总推力在50000 kN左右时,分区推力的建议控制范围和优选方案。 展开更多
关键词 超大直径盾构 海域软土地层 推进系统 参数控制
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盾构隧道安全疏散通道加压送风计算分析 被引量：2
3
作者 孔少波 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期804-812,共9页
为防止盾构隧道行车道发生火灾时烟气侵入人员疏散通道,可通过在盾构隧道疏散通道内设置独立机械加压送风系统保证疏散通道内正压状态进行防烟,提高人员疏散安全性。分别利用风速法和压差法对某隧道工程疏散通道加压送风系统送风量进行... 为防止盾构隧道行车道发生火灾时烟气侵入人员疏散通道,可通过在盾构隧道疏散通道内设置独立机械加压送风系统保证疏散通道内正压状态进行防烟,提高人员疏散安全性。分别利用风速法和压差法对某隧道工程疏散通道加压送风系统送风量进行试算,并采用FDS(Fire Dynamics Simulator)软件对疏散前室送风、疏散通道单侧送风及疏散通道双侧送风3种加压送风方式进行模拟分析,对比不同加压送风方式下各疏散口风速、温度、能见度的情况。结果表明,通过风速法计算得到的加压送风量要大于压差法。采用前室加压送风会造成较强的气流扰动,导致疏散口附近风速及温度剧烈波动,部分烟气进入前室,不利于人员疏散。采用疏散通道加压送风时,疏散口处风速稳定。但采用单侧加压送风时,火源下游疏散口处会有部分烟气积聚,影响人员疏散。采用双侧加压送风时烟气积聚少,疏散口附近温度、能见度等安全指标均在临界范围内,防烟效果良好,可以保证人员疏散安全。因此,建议采用纵向疏散通道加压送风,送风量建议采用风速法计算,当采用纵向疏散通道双侧加压送风时,建议在风速法得出的送风量基础上增加10%作为安全值。 展开更多
关键词 安全工程 盾构隧道 疏散通道 加压送风 烟气控制
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基于模糊层次分析的公路隧道结构安全评估技术 被引量：32
4
作者 胡群芳 周博文 +1 位作者 王飞 牛紫龙 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期41-49,共9页
针对公路隧道运营时的结构安全问题,通过对隧道结构典型风险事件进行专项分析,结合结构设计、结构现状及病害、养护维修等方面的综合考虑,提出了长大公路隧道结构安全的评价指标,并根据评价指标建立隧道评价指标的分级标准。运用层次分... 针对公路隧道运营时的结构安全问题,通过对隧道结构典型风险事件进行专项分析,结合结构设计、结构现状及病害、养护维修等方面的综合考虑,提出了长大公路隧道结构安全的评价指标,并根据评价指标建立隧道评价指标的分级标准。运用层次分析法和模糊原理,采用了乘积标度法与熵权法结合的组合权重法,再结合变权重方法,确定了指标体系中的各个指标的权重,并以此为基础,最终建立了公路隧道结构安全等级状态的评估体系和分级标准。 展开更多
关键词 隧道结构 层次分析法 模糊评价 安全评估 风险评价
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砂土地层泥水盾构开挖面孔隙变化特征理论研究 被引量：12
5
作者 毛家骅 袁大军 +1 位作者 杨将晓 张兵 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2283-2292,共10页
为保证开挖面的稳定,泥水盾构压力舱中的泥浆必须及时在开挖面土体表层形成泥膜,泥浆压力才能有效平衡地层中的水土压力。在考虑泥浆渗滤效应的基础上,建立了砂土地层泥水盾构开挖面泥浆恒压渗透模型,分析了渗透时间、泥浆浓度、泥浆压... 为保证开挖面的稳定,泥水盾构压力舱中的泥浆必须及时在开挖面土体表层形成泥膜,泥浆压力才能有效平衡地层中的水土压力。在考虑泥浆渗滤效应的基础上,建立了砂土地层泥水盾构开挖面泥浆恒压渗透模型,分析了渗透时间、泥浆浓度、泥浆压力和地层初始孔隙率对土体孔隙率及泥浆成膜的影响。结合刀具周期性切削作用,总结了泥浆反复渗透引起的开挖面表层土体孔隙率变化规律。基于刀盘、刀具布置形式和盾构掘进参数,分析了盾构掘进期间开挖面支护机制。结果表明:在无刀具切削作用时,泥浆渗透规律主要受到泥浆和地层特性影响;在刀具周期性切削作用下,在相同的切削深度下,刀具切削周期越短,泥膜在开挖面上越难形成;刀具较小的纵向切入速度有利于开挖面上更快形成泥膜;适当减少刀盘上同一轨迹刀具布置数量,降低盾构掘进速度和刀盘转动速度,有利于盾构掘进期间开挖面上泥膜存在面积的增大,对开挖面稳定起到积极作用。 展开更多
关键词 泥水盾构 孔隙特征 理论分析 开挖面 泥膜 砂土地层
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稳态渗流条件下盾构隧道松动土压力计算模型研究 被引量：8
6
作者 王将 袁大军 +2 位作者 金大龙 牛紫龙 张兵 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2019年第A01期92-98,共7页
越江海或地下水丰富的盾构隧道在长期使用过程中渗水情况时有发生,由此引起的渗流场对隧道顶部荷载的影响是不容忽视的,但现有的松动土压力计算理论很少考虑渗流效应,对此提出了稳态渗流条件下的盾构隧道松动土压力计算模型.考虑盾构隧... 越江海或地下水丰富的盾构隧道在长期使用过程中渗水情况时有发生,由此引起的渗流场对隧道顶部荷载的影响是不容忽视的,但现有的松动土压力计算理论很少考虑渗流效应,对此提出了稳态渗流条件下的盾构隧道松动土压力计算模型.考虑盾构隧道处于稳态渗流状态,基于复变函数的映射变换,推导了隧道覆土内的孔隙水压力与渗流力表达式;引入小主应力轴旋转理论,得出了相应的侧压力系数计算公式;基于太沙基土拱效应分析模型,在渗流作用与主应力轴旋转效应分析的基础上,采用极限平衡法建立了竖向应力的微分方程,给出了盾构隧道顶部的有效松动土压力解析解答,分析了关键参数对计算结果的影响,并与有限差分软件FLAC的模拟结果进行了对比验证.研究结果表明:渗透系数相对值越大,隧道拱顶的有效松动土压力越大,但渗透系数相对值增大到一定程度后,该值的变化对于土拱效应影响很小;管片内侧水头恒定时,隧道拱顶的有效松动土压力随着渗流量的增加而减少;地表水头高度越大,隧道顶部的有效松动土压力越小;地表水头高度一定时,管片内侧水头高度的增加会削弱隧道顶部土拱效应;拱顶土体的位移越大,土拱效应越强;本文模型计算结果与FLAC模拟结果吻合良好,验证了本文模型的有效性. 展开更多
关键词 盾构隧道 松动土压力 渗流 主应力轴旋转
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超大直径泥水盾构软土地层推力、转矩分析与计算 被引量：14
7
作者 王凯 孙振川 +3 位作者 牛紫龙 王国安 李凤远 张兵 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2019年第12期2074-2080,共7页
为提高软土地层超大直径泥水盾构推力、刀盘转矩计算的准确性,结合苏埃通道超大直径盾构结构特点分析推力、转矩的主要组成成分,基于开挖面土体分层建立推力、转矩各分项的理论计算模型。运用MATLAB软件编写推力、转矩的数值计算程序并... 为提高软土地层超大直径泥水盾构推力、刀盘转矩计算的准确性,结合苏埃通道超大直径盾构结构特点分析推力、转矩的主要组成成分,基于开挖面土体分层建立推力、转矩各分项的理论计算模型。运用MATLAB软件编写推力、转矩的数值计算程序并根据苏埃通道工程相关参数开展计算。将依托工程盾构段现场掘进数据与计算结果进行对比,得出如下结论:1)推力、转矩的实测值与计算值误差均在±10%内,相对Krause模型或Ugur Ates回归,该计算方法精确度高;2)在总推力中泥水阻力占比最高,其次为盾壳与土层的摩擦阻力,而刀具切削阻力占比可忽略;3)在刀盘转矩中,切削转矩在总转矩中占比最高,其次为刀盘在流体中摩擦阻力矩,相对推力而言,转矩对地层更加敏感。 展开更多
关键词 软土地层 泥水盾构 推力 转矩 计算模型
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海底复杂地层超大直径盾构刀盘设计与优化 被引量：9
8
作者 孔少波 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2019年第6期1030-1037,共8页
为解决海底复杂地层超大直径盾构刀盘设计中面临的刀间距布置、刀盘结构分析、刀盘功能优化等难题,基于某海湾隧道工程地质、水文特点,对盾构穿越海域段全断面软土层、孤石侵入的软土地层、基岩突起地层等工况开展分析。首先,开展室内... 为解决海底复杂地层超大直径盾构刀盘设计中面临的刀间距布置、刀盘结构分析、刀盘功能优化等难题,基于某海湾隧道工程地质、水文特点,对盾构穿越海域段全断面软土层、孤石侵入的软土地层、基岩突起地层等工况开展分析。首先,开展室内不同刀间距破岩实验确定中心区域间距并提出刀盘刀具的总体布置方案;其次,采用数值计算对刀盘结构进行静力学和模态分析,结构的最大应力为190 MPa,最大变形为6.2 mm,前6阶频率为26.6~ 42.9 Hz,固有频率避开了工作频率;最后,考虑工程特点进行集中控制分布式冲刷系统、刀具运行状态监测及耐磨保护措施的刀盘功能优化。工程应用表明,刀盘结构强度、刚度满足要求,刀间距设计合理,刀盘优化措施提升了盾构在淤泥及海底软硬不均地层的适应性,可为类似海底复杂地层盾构选型及设计提供一定的参考。 展开更多
关键词 盾构 刀盘 刀间距 静力学 模态分析 状态监测
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海域围堰内复杂地质条件下连续墙施工技术研究 被引量：13
9
作者 朱继红 张文新 张良辉 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2018年第9期1554-1559,共6页
苏埃通道工程南岸海域围堰内地层结构复杂,上部为回填土、淤泥质土,中部为砂层,下部为强风化、中风化岩层,岩石强度高,且槽段内有大量潜在孤石。为解决该复杂地层条件下连续墙施工的技术难题,例如上部软土层易塌方,下部孤石强度高、不稳... 苏埃通道工程南岸海域围堰内地层结构复杂,上部为回填土、淤泥质土,中部为砂层,下部为强风化、中风化岩层,岩石强度高,且槽段内有大量潜在孤石。为解决该复杂地层条件下连续墙施工的技术难题,例如上部软土层易塌方,下部孤石强度高、不稳定,斜面基岩难以引孔、取芯,风化岩层中成槽机不能有效施工等,通过优化、改进施工技术,形成"槽壁预先加固、成槽机抓取软土、密集钻孔+冲锤冲击破碎孤石、旋挖钻机和成槽机钻抓配合挖除风化岩层、牙轮钻钻取斜面基岩"的施工工艺,并通过严格控制施工管理作业程序,实现平行作业,大幅提高连续墙施工效率。研究结果可为同类工程的施工提供参考。 展开更多
关键词 海域围堰 复杂地质 基坑 地下连续墙
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基于PSO算法的反力架设计与优化 被引量：11
10
作者 王凯 张良辉 +3 位作者 孙振川 李凤远 张兵 王超峰 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2019年第2期302-308,共7页
为提升盾构隧道专用反力架轻量化水平和降低制造及运输成本,对其结构进行优化。首先,依据设计的反力架结构建立其有限元模型,并结合工程数据类比确定载荷条件,验算反力架强度及刚度;然后,以所有板材厚度为自变量、反力架总质量为因变量... 为提升盾构隧道专用反力架轻量化水平和降低制造及运输成本,对其结构进行优化。首先,依据设计的反力架结构建立其有限元模型,并结合工程数据类比确定载荷条件,验算反力架强度及刚度;然后,以所有板材厚度为自变量、反力架总质量为因变量,利用方差分析的方法获得主效应图,确定5种对结构总质量贡献量大的板厚为优化变量;最后,以5种板厚为设计变量,强度、刚度指标作为约束条件,反力架质量最小为优化目标,采用PSO算法进行求解。结果表明:优化后结构的最大应力为252.2 MPa,最大变形为10.6 mm,反力架总质量从305.78 t降至274.85 t,减重比例为10.1%(30.90 t),验证了结构优化的有效性。 展开更多
关键词 盾构隧道 结构优化 反力架 有限元 PSO算法
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