盾构切刀顺次破岩机制的数值模拟研究     

徐孜军  谭青  夏毅敏  易念恩  朱逸  刘川 《岩土力学》2013,34(12):3625-3632

在对盾构切刀顺次破岩实际工况提出合理简化的基础上,从岩土细观角度出发,采用颗粒离散元法建立了切刀破岩的二维数值模型,研究了两把盾构切刀顺次作用下的破岩机制和影响因素,并通过试验对切刀破岩过程中切屑堆积现象及破岩力学特性进行了验证。研究表明,刀具尖端的破坏作用最为明显;切削岩石时切削力随着切削行程不断波动,水平切削力大于垂直切削力;不同于单刀切削,切刀顺次作用时前刀刮过的岩面留下了大量残余裂纹,使得后刀所受的切削力减小;从切削性能来看,随着切削深度的增加,岩石破碎块度不断增大,切削力和裂纹数迅速增加,说明切深与切削力密切相关;切削试验观测到了切屑在前刀面堆积和切削力的波动现象,与数值模拟具有较好的一致性。  相似文献   

盾构测量中的工作方法概述     

张春艳  李洪超 《黑龙江国土资源》2012,(2):44-45

一、联系测量工作 联系测量是把地面上的坐标和高程系统通过竖井或平峒斜井等传递到地下,使地上地下坐标和高程形成一个共同的系统的工作。在地铁建设中盾构施工大多是通过竖井进行,有的竖井深度达到几十米深,直接用导线测量的方法由于导线的短边及俯仰角大等因素,对精度的影响太大有的就很难实行,一般多采用吊钢丝用一井定向或两井定向的方法进行联系测量,此方法传统可靠,除了用全站仪外不用再添加其它设备。近井点是为了便于进行联系测量在井口附近做的控制点,可以在一个井口边做两个点,用导线测量或双极坐标法测量,如果是两井定向有条件则要把两个井边的近井点连到导线里面参与平差提高精度。  相似文献   

盾构隧道掘进全过程三维模拟方法及重叠段近接分区研究   总被引：2，自引：0，他引：2  

王明年  张晓军  苟明中  崔光耀 《岩土力学》2012,33(1):273-279

合理地模拟盾构隧道掘进的全过程及盾构隧道重叠段近接分区是一个难点。依托深圳地铁3号线红岭中路－老街－晒布段区间重叠隧道工程进行研究,建立了能全面反映盾构隧道掘进全过程的三维模拟方法,并采用摩尔-库仑屈服准则对盾构隧道重叠段进行了横向近接分区,同时采用位移变化速率准则对盾构隧道重叠段进行了纵向近接分区。研究结果表明,盾构隧道重叠段横向近接分区为：F≤F? 时为无影响区,F?＜F＜0时为弱影响区,当F≥0时为强影响区;纵向近接分区为：小于0.3 mm/d为无影响区,0.3～1.5 mm/d为弱影响区,大于1.5 mm/d为强影响区。研究成果应用于红岭中路－老街－晒布段区间重叠隧道取得了良好的效果,并为盾构隧道掘进全过程的数值模拟以及盾构隧道重叠段区间隧道的设计与施工提供了理论支撑,同时亦可为相似工程提供参考。  相似文献   

盾构隧道地震响应分析方法及工程应用   总被引：3，自引：0，他引：3  

赵武胜  何先志  陈卫忠  杨建平  王辉  袁敬强 《岩土力学》2012,33(8):2415-2421

盾构隧道在地震作用下可发生接头螺栓剪断、管片开裂、管片端部混凝土脱落、大变形及错台等震害,将影响隧道的安全与正常使用,因此,建立合理的分析模型与计算方法来研究隧道可能的震害具有重要的工程防震减灾意义。采用嵌入梁单元模拟接头,厚壳单元模拟管片,无限元作为动力人工边界,同时在管片之间及管片与地层间设置非连续接触关系,更好地模拟了管片厚度方向应力及管片与地层间的相互作用,建立了厚壳-接触-无限元地震响应分析模型。并将该模型运用于某大直径越江盾构隧道的抗震分析中,计算结果与盾构隧道震害特征较为吻合,表明该模型可反映盾构隧道的真实地震动响应。并应用该模型分析了壁后注浆层材料参数及结构与土体相互作用对管片动力响应的影响。所建模型对于研究盾构或TBM施工隧道的震害分析具有很好的推广价值。  相似文献   

盾构穿越砂卵石地层地表沉降特征细宏观分析   总被引：2，自引：0，他引：2  

滕丽  张桓 《岩土力学》2012,33(4):1141-1150

以成都砂卵石地层中地铁1号线的土压平衡盾构掘进施工为研究背景,采用室内试验、PFC2D二维颗粒流程序和 Plaxis 3D有限元软件对盾构穿越砂卵石地层地表沉降特征进行了细宏观数值模拟,揭示了土压盾构穿越砂卵石地层的失稳机制和沉降规律,并结合实际施工参数和实测地表沉降数据进行了对比分析,获得了土压盾构在砂卵石地层中掘进引起的地表横向沉降槽和纵向沉降槽曲线,分析了不同大小的开挖面土仓压力和盾尾注浆压力对地表沉降的影响,给出了砂卵石地层开挖面土仓压力的建议值和盾尾注浆压力参数的合理取值范围。细宏观分析表明,与注浆压力相比较,土仓压力对地表最大沉降曲线的形状影响较小;但必须关注土仓压力的变化,在砂卵石地层中由于土拱效应对开挖面稳定性影响较大,甚至发生突然坍塌破坏。  相似文献   

盾尾注浆硬性浆液固结变形数值计算模型构建     

袁小会  韩月旺  钟小春 《岩土力学》2012,33(3):925-932

为了更为合理地评价盾构壁后注浆控制地层变形机制,采用自制的硬性浆液固结变形试验装置,对水泥胶结作用影响硬性浆液的固结过程进行了试验研究。在此基础上,分析并建立了能够反映水泥胶结作用的硬性浆液固结变形模型,编制了相应的数值计算程序,并通过试验验证了该模型的合理性。硬性浆液固结变形数值计算模型的构建对于提高盾构施工模拟精细度将起到一定的推动作用。  相似文献   

大直径杯型冻土壁温度场数值分析   总被引：8，自引：0，他引：8  

胡俊  杨平 《岩土力学》2015,36(2):523-531

结合南京地铁10号线过江隧道盾构始发工程,运用有限元软件建立三维数值模型,对大直径杯型冻土壁温度场的发展与分布规律进行研究,分析不同因素对该温度场的影响规律,比较研究不同土层下该温度场的降温规律。数值计算表明:在设计冻结方案下,杯型冻土帷幕厚度满足加固范围要求,开始交圈时间由早到迟依次为外圈管中圈管内圈管,形成闭合大直径杯型冻结帷幕的时间为12 d;冻结壁交圈时间随导热系数的增大而线性减小,随容积热容量和原始地温的增大而线性增大,原始地温每升高5℃,冻结壁交圈时间增加约1 d;相变潜热变化对冻结初期和后期土体降温过程几乎没有影响;不同土层降温速度由快到慢分别为砂土水泥土黏土水泥土,砂土黏土;砂土水泥土与砂土、黏土水泥土与黏土几乎同时达到相变阶段;无论水泥改良与否,砂土总比黏土的开始交圈时间早4 d。所得结果为今后类似工程设计提供了理论依据。  相似文献   

提高深埋成品油管道探测精度的方法          下载免费PDF全文

鲁永康  马文帅  杨越  潘团结  张虎  鲁星  刘蕊旭 《地球科学》2017,42(4):641-644

为满足工程建设的需要,如何提高深埋地下管线的探测精度是探测工作中的难点.在地铁盾构土建施工的工地,采用FDEM (frequency domain electromagnetic method) 法对埋深约16 m的成品油管道进行探测,第一步是经过地面测线X方向的探测工作,确定了目标管道的走向Y并缩小了范围,因为受干扰物体的影响,所以两种工作频率探测结果之间的定深误差很大,尚未满足工程实际的需要;第二步是在经过距目标管道5.0 m处的两个孔内的Z方向进行探测,获得了离开目标管道较近“测线”上的H_z实测曲线;第三步是用H_z理论曲线与H_z实测曲线进行拟合反演,最终获得了定位、定深误差分别为20 cm、10 cm以内的探测精度,为地铁施工建设提供了精准的基础性技术资料.孔内Z方向的探测工作表明,“测线”离目标管道更近,又可以避开地面X方向测线上的干扰物的影响,可以提高探测精度.孔内探测是对地面X方向探测成果的检验,值得推广到对地面探测成果质量的验收中;采用拟合软件进行推断解释,是对探测数据的信息处理技术,将在FDEM法探测地下管线中得到广泛的应用.   相似文献   

盾构地中对接冻结加固模型试验(Ⅰ)——冻结过程中地层冻结温度场的分布特征     

《岩土力学》2017,(2):368-376

针对软土地层中盾构地中对接冻结加固施工边界条件复杂、形成冻结壁体积小且形状不规则的特点,以上海地区某盾构对接冻结加固工程为原型,按照相似理论设计进行了冻结加固模型试验,分析了冻结过程中地层温度场的分布规律,获得以下结论:在盾构壳体内表面保温的条件下,冻结管内部冻土的平均发展速度是冻结管外部的1.5倍左右;冻结28 h后,冻结管内部冻结壁的温度分布基本稳定,盾构壳体与土体交接面的温度均处于-20℃左右,内部冻结壁的平均温度约为外部的1.9倍。在同圈冻结管的叠加作用下,冻结过程中冻结壁主面和界面的温度变化规律基本一致,仅在冻结初期有少许差别。在外圈冻结管的低温屏蔽作用下,内圈冻结管对外部土体基本不发挥冻结作用,在不同冻结管排间距及多根冻结管交叉冻结的情况下,冻结管外部的冻土扩展规律基本相同,仅两排冻结管之间的土体温度分布存在差别。研究结果表明,盾构地中对接冻结加固形成的冻结壁形状与外圈冻结管的布置形式相似,形成的冻结壁厚度及平均温度在冻结28 h后基本稳定。  相似文献   

盾构地中对接冻结加固模型试验(Ⅱ)——冻结过程中地层的冻胀效应研究     

《岩土力学》2017,(9):2639-2646

盾构地中对接冻结加固过程中形成不规则形状的冻结体,产生的冻胀效应会引起上部地层产生不均匀冻胀变形。为了获得冻结过程中冻胀效应对上部地层变形的影响规律,以上海地区软土地层中盾构地中对接冻结工程为原型,按照相似理论,设计进行了盾构对接位置地层冻结加固的模型试验,获得了如下结论:冻结过程中,冻胀引起上部地层的变形量随着冻结壁厚度的增长而线性增大,当冻结壁发展超过测点位置后,相应位置的地层变形不再变化。冻结产生的冻胀力对上部地层有压缩作用,随着地层内测点埋深的增加,地层变形量和地层平均应变都逐渐增大。当冻胀力超过土层的黏聚力后,上部土层的滑动使地层平均应变不再增加,地层不再被压缩,下部地层的变形会直接传递到上部地层。研究结果表明,影响冻结加固体上部地层变形量的主要因素是冻结壁的厚度,次要因素是地层的埋深。  相似文献