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为了解软弱土层盾构隧道围岩的变形特性,结合某市地铁盾构下穿既有桥梁结构工程实例,建立每个分析步下盾构动态掘进三维数值模型。模型建立在库仑屈服准则和孔隙水达西定律推导的固结有限元方程上,综合考虑刀盘扭矩、推进力、土仓压力、桥基荷载及孔隙水压力等影响盾构施工质量的诸多因素,结合室内三轴实验和现场实测数据,对盾构动态掘进过程建模原理、模型合理性、围岩变形特性及桥梁结构安全等问题进行研究。研究结果表明:盾构掘进对围岩变形影响表现为接近、穿越和远离3个阶段;盾构接近断面时,受刀盘扭矩、推进力和土仓压力的影响,前方地表出现拱起;盾构穿过、远离断面后,围岩发生沉降、向隧道内和向前运动趋势,变形主要集中洞口上方,呈槽型;地表/桥基沉降计算和实测值吻合,围岩变形能够满足盾构隧道施工安全。 相似文献
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泥水盾构工法被广泛应用于高压富水复杂地质环境中修筑隧道,其中开挖面稳定控制是工程成败的关键,在盾构掘进时,由于刀盘不断旋转切削地层,开挖面上的泥膜处于“形成―破坏―再形成”的动态循环过程,泥膜透水性增强,这种动态泥膜作用下开挖面的稳定如何评价有待于进一步探索。对此,对泥水盾构掘进过程中的动态泥膜进行了分类,提出了考虑盾构运动和泥浆渗滤特征的动态泥膜理论。在此基础上,采用空间离散法将泥水压力引入旋转体模型,建立了考虑动态泥膜效应的开挖面稳定力学模型,提出了泥水盾构动态掘进过程中开挖面临界泥浆压力及泥浆支护效率评估方法,研究指出：当盾构在强渗透性地层中掘进时,在尽量提高泥浆成膜率的同时,应注重泥浆黏度调节,充分发挥渗透力支护作用,同时可适当提高盾构掘进速度并降低刀盘转速,有利于开挖面稳定控制。以泥浆成膜率、等效渗透系数为依据给出了泥浆支护效率设计图,研究工作对盾构掘进支护压力控制和泥浆配置有一定的借鉴意义。 相似文献
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土压平衡盾构掘进参数关系及其对地层位移影响的试验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
土压平衡盾构机施工过程中,正确地选择掘进参数可以有效地保持开挖面稳定、减少土体位移和地面沉降。通过对杭州地铁1号线盾构隧道施工进行现场监测,研究了盾构机参数关系及其对地层位移的影响。监测内容包括：地表沉降、土体侧向位移、超孔隙水压力以及记录盾构机实时工作参数。研究结果表明,盾构机总推力、土舱压力和刀盘扭矩变化基本同步;盾构机到达前,地表沉降主要受出土率的影响,施工沉降与盾构机土舱内外压力差值成反比;盾尾通过测点后0.5～1 d时间,超孔隙水压力快速下降,且在盾尾通过10 d左右完全消散;工后沉降分为加速沉降阶段和缓慢沉降阶段,占总沉降的 50% 以上,且在孔压计超孔隙水压力消散后继续缓慢发展。 相似文献
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大直径气垫式泥水平衡盾构机在不同地质条件长距离掘进中,都会对盾构机刀具产生不同程度的磨损,尤其在砂卵石为主的地层、石英含量超高岩层及上软下硬地层,盾构机刀盘、刀具更易磨损。为保证盾构机刀盘使用安全,需经常带压进仓进行刀具检查,对边滚刀、中心滚刀按不同磨耗标准进行更换。通过某过江通道带压进仓查/换刀工程实例,对大直径盾构带压进仓查/换刀施工工艺和方法进行总结。 相似文献
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土压平衡盾构施工的顶进推力模型试验研究 总被引：9，自引：0，他引：9
在盾构的掘削过程中,千斤顶顶进推力是一个重要的施工参数,它不仅决定着施工速度,而且还影响着刀盘的切削扭矩、转动速度等其他参量。但是,目前对千斤顶顶进推力的变化规律,尤其是土体与盾壳之间摩擦阻力的研究还不够深入。以上海地区粉砂地层为参照原型,借助于模型试验方法,通过对盾构机工作参数和地层特性参数进行不同的组合试验,研究了土压平衡盾构推进过程中顶进推力变化的规律,以及土体与盾壳之间摩擦作用的机理及其影响因素。在此基础上推导了盾构千斤顶顶进推力的计算公式。 相似文献
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甘肃引洮供水工程饱和黄土隧洞施工方法选择的工程地质研究 总被引：1，自引：0，他引：1
甘肃引洮供水一期工程总干渠13#、14#、15#隧洞围岩为al-lQ2饱和黄土,地下水位高于洞顶437m,饱和度一般在98%100%,水稳性很差。因此,该段隧洞施工方法的选择十分重要,从工程地质角度研究其工程特性,采用D rucker-Prager弹塑性模型、关联流动法则,模拟了传统钻爆法开挖时隧洞稳定性,计算表明,若采用钻爆法,由于围岩的岩性软弱,隧洞开挖后,在隧洞周围较大范围内存在应力降低区,隧洞位移十分迅速而且位移量非常大,洞顶下降发生塌方并引起地面沉降。从盾构法施工对地质条件的适应性分析,其施工风险相对较小,施工过程中可利用护盾很快封闭围岩,因此该段隧洞宜采用盾构法施工。 相似文献
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近年来在花岗岩残积土层运营地铁线路周边进行的工程建设逐渐增多,对盾构隧道安全的影响不容忽视。有限元法是评估临近施工对隧道影响的有效手段,但其可靠程度取决于土体本构模型和参数的合理选取。首先对花岗岩残积土硬化土模型参数取值现状进行评述,随后提出一种基于自钻式旁压试验的残积土硬化土模型参数反演方法,最后将反演的参数应用于深圳典型基坑上跨隧道施工的工程案例中进行验证分析,确定较为合理的残积土硬化土模型参数取值范围。研究结果表明,花岗岩残积土硬化土模型的强度参数可根据室内试验确定,刚度参数 、 和 是反演的关键参数,适用于工程实际的 : : 可取为1:1:3～1:1:5,根据比例不同, 取值范围在36～43 MPa之间。 相似文献
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为解决隧道工程建设各阶段之间的信息交流和数据共享困难的问题,前期在工业基础类（industry foundation classes,简称IFC）标准的基础上实现了盾构隧道建模数据模型。在此基础上,提出基于建筑信息模型（building information modeling,简称BIM）技术的盾构隧道结构信息模型建模方法。根据扩展的盾构隧道结构信息模型的IFC表达,提出了单个管片块建模方法和隧道线路解算流程和步骤。在此基础上,进行盾构管片拼装与隧道建模,建立了盾构隧道建模流程和参数化建模方法,形成了基于BIM技术的盾构隧道结构信息模型建模方法。最后,通过实例验证了建模方法的可行性。工程应用表明,通过借鉴和引入BIM技术,建立基于统一IFC数据标准的盾构隧道结构信息模型,可以实现盾构隧道信息的无损交换与充分共享,从而进一步验证了前期提出的基于IFC的盾构隧道建模数据模型的正确性。研究成果可为隧道数值计算分析提供初始模型,为实现隧道三维可视化模型和分析计算模型的无缝对接提供基础。 相似文献
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为研究挤压地层双护盾隧道掘进机（TBM）作用下围岩变形及应力场特征,采用FLAC3D建立了完整模型,并详细阐述了隧道掘进机（TBM）施工过程中的模拟方法,重点分析了隧洞纵横断面内围岩位移场、应力场、塑性区特征。模拟结果表明,两腰下部范围内的围岩与TBM护盾发生接触并产生挤压,拱顶并未接触;受刀盘与护盾连接处的尺寸高差和前后护盾的锥度影响导致仰拱围岩内出现3次加卸载,仰拱内部环向应力和径向应力均大于拱顶和两腰,而且其主应力方向与径向线斜交,受扰动剧烈,但仰拱下方70°范围内的围岩基本处于弹性状态;横向断面内围岩塑性区自上而下逐渐减小,且距掌子面越远塑性区范围越大,但后盾塑性区范围变化不大。 相似文献
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全断面盾构机异质岩土掘进载荷等效模型研究 总被引：2，自引：0，他引：2
由于岩土结构的变化,全断面盾构机在掘进过程中推进力和扭矩需要进行适当的顺应性设计以获得良好的掘进效率,以减少刀具磨损和损伤破坏事故的发生。针对盾构机在掘进过程中遇到的典型地质结构,建立地质结构的圆形百分比模型,分析刀盘上不同刀具在掘进过程中载荷受力,建立不同刀具及总扭转载荷的数学表述方法,基于该方法对盾构机在异质岩土结构中旋转时刀盘总扭矩随旋转角度的变化特性进行研究,结果表明,在软岩与硬岩比例大约为30%时刀盘的扭矩载荷波动最大,容易造成刀盘堵转及损伤事故,该可以解释云南上公山隧道掘进时频繁堵转产生机理,为异质岩土掘进时盾构机冗余驱动电机的顺应性设计提供指导。 相似文献
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为了探究盾构下穿施工对高铁路基U型槽结构和地层的变形影响规律,以拟建的石家庄市轨道交通4号线下穿京石高速铁路路基为工程背景,基于几何相似比配制了地层和结构模型试验材料,设计了试验监测系统,采用φ1 200 mm小型盾构机进行了盾构隧洞顶距路基管桩底不同距离的2组室内模型试验。结果表明：随着距离盾构隧道拱顶距离的增大,地层沉降减小,盾构施工对地层的影响范围约为2倍洞径,显著影响区为1倍洞径;随着埋深的增大,盾构施工引起结构下方地层的沉降减小,距盾构隧道顶距离分别为0.5倍洞径和1倍洞径时沉降最大差值为10%;U型槽结构与相邻地层间产生脱空,盾尾脱出阶段发生的地层沉降占比大于74%。建议管片拼装完成后采用保水性好且有一定早期强度的注浆填充材料,以控制沉降变形,同时进行地层深孔注浆,及时充填松动地层孔隙,增加地层密实度。 相似文献
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针对传统分类方法难以对围岩稳定性进行评价的问题,以护盾式全断面隧掘进机（TBM）施工隧洞的围岩稳定性评价为目标,在研究护盾式TBM施工特点的基础上,参照国内、外常用的围岩分类方法,选择了岩石的回弹值、刀盘推力、刀盘扭矩、片状岩渣含量、地下水渗流量和最大主应力与洞轴线的夹角作为围岩稳定性评判因素。采用模糊综合评判方法,建立围岩稳定性多因素评判模型,通过确定评判因素的权重向量选取隶属函数,进而对围岩稳定性进行定量评判,并将之应用到某工程双护盾TBM施工的围岩稳定性评判中。结果表明：序号1、2、3和4洞段对应的较稳定、较稳定、局部稳定性差和不稳定的最大隶属度分别为0.494、0.403、0.388、0.442,分别对应Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类围岩;模糊综合评判方法合理,评判结果较为可靠。研究成果对护盾式TBM施工的围岩稳定性评价、围岩分类及支护方式选择等具有参考价值。 相似文献
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盾构是土质隧道（洞）全断面开挖的高效、环保、安全、优质的地下工程施工机械,在国内城市地铁建设中已被广泛应用。盾构的始发掘进是盾构施工的关键技术之一,通过对盾构正常掘进和始发掘进的分析,引用土力学的基本原理,建立土压平衡盾构在这两种掘进模式下的力学模型,给出了土压平衡盾构在这两种掘进模式下的阻滞力矩计算公式,并对盾构正常掘进模式下阻滞力矩的构成和作用进行了分析。研究结果表明,正常掘进模式下,洞壁产生的阻滞力矩足以克服盾构刀盘刀具切削土体产生的反扭矩;而盾构在始发掘进时,必须在其托垫与其盾壳间采取防扭转措施。以在施工的某土压平衡盾构隧道工程为例,对所建立的公式进行了应用研究,取得了良好效果,可为土压平衡盾构的设计和应用提供参考。 相似文献
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平行盾构隧道施工对既有隧道影响的数值分析 总被引：12，自引：0，他引：12
采用三维有限元方法对平行盾构隧道施工进行模拟,分析新隧道动态掘进时既有隧道位移、变形和内力的变化规律。模型中考虑了盾构机与管片衬砌相互作用,管片衬砌结构的横观各向同性性质。计算结果表明,既有隧道在盾构机附近主要产生纵向上的不均匀沉降和侧移,在盾构机后方主要产生横断面内的旋转。新隧道的修建还将使既有隧道受到“侧向加载“效应,使其横断面内的弯矩减小,轴力增大,且左、右侧受力不再对称。既有隧道纵向受力出现先受压、后受拉的特征,且在远离新隧道侧将出现最不利应力状态。分析表明盾构机顶进力、注浆压力和地层损失对既有隧道的影响较大,施工中应严格控制,而顶进反力的影响相对较小。该工作为类似工程的施工提供参考。 相似文献
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Based on the existing monitoring data, this paper uses the matured data method to analyze, predict the long-term settlement of the subway shield tunnel, and comprehensively analyzes the long-term settlement of the subway shield tunnel in the saturated sand layer of Zhengzhou. Logical curve model, etc. is used to separately predict the long-term settlement of the Zhengzhou metro shield tunnel. Combining the prediction results to summarize the characteristics of the prediction model, a prediction model suitable for the long-term settlement of the subway shield tunnel in the sandy soil area represented by Zhengzhou is obtained, which can be used for the operation of the Zhengzhou subway tunnel. Management and similar engineering projects provide a certain reference basis.
相似文献18.
在盾构隧道基础上结合浅埋暗挖法可以有效地解决地铁车站和盾构隧道施工之间的矛盾。北京地铁14号线试验段采用外径为10 m的土压平衡盾构修建,试验段上的车站结合PBA法（洞桩法）扩挖而成。综合运用预测地表沉降的经验公式、相关统计资料和规范,以及数值模拟方法,对大断面盾构隧道结合洞桩法修建地铁车站的施工过程进行地表沉降分析。结合北京地铁车站地表沉降控制基准值和现有地铁车站地表沉降统计数据,提出较为合理的地表沉降控制标准,并按照三级控制的管理方法,分级分步进行地表沉降控制,研究结果对指导工程施工有一定的参考价值。 相似文献
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盾构开仓是盾构隧道施工中难以避免的一道工序，结合南宁地铁四号线总部基地站-飞龙路站区间隧道的盾构开仓实践经验，介绍了素桩加降水这一辅助常压开仓技术在南宁地铁隧道中成功应用的实例。在介绍工程应用背景的基础上，详细叙述了辅助开仓方法中素桩及降水施工的技术要点，可为南宁地区盾构开仓方案选择提供指导，也可为类似条件下盾构开仓方案的选择提供借鉴。 相似文献
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新建工程基坑开挖及结构施工对既建下卧隧道的影响研究 总被引：2，自引：0，他引：2
随着城市建设的发展,地面工程和地下工程交叉建设的情况越来越多,新建工程对既有建筑产生影响的情况不可避免。因此,在保证既有工程结构安全的前提下建设新的工程已成为众多学者关注的重要问题之一。针对某已建隧道上方工程建设,分别采用Abaqus有限元数值模拟分析法和简化的规范角点法进行对比分析,评价隧道上方工程的基坑开挖及后续的结构施工对既建下卧公路隧道的影响。实施过程中的现场监测数据表明数值分析法和传统的土力学理论法在此类施工边界清晰、荷载施加明确的工程中的有效性并保障了工程的安全。研究还表明,二维分析模型不仅分析计算工作量相对较小,相较于考虑三维的实际工程安全性更有保障。本工程的成功经验可为类似工程的设计和施工提供有益的工程参考和借鉴。 相似文献