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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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一维大变形主、次固结耦合新模型 总被引：2，自引：1，他引：1
针对传统一维大变形固结理论不能考虑土体次固结变形的缺点,在连续介质力学有限变形理论和土力学固结理论基础上,提出了全新的一维大变形主、次固结耦合模型。该模型采用超静孔压为控制变量,可以分别表述为欧拉坐标、拉格朗日坐标和固相体积坐标等三种形式,其中均可以显式地反映出土体重度变化、固相速度、地表沉降速度、地下水位变化、荷载变化和次固结等6个因素的影响。在不同简化条件下,新模型可以分别退化为以往学者提出的相关模型。当不考虑次固结效应时,新模型与经典的Gibson大变形固结模型完全等价。从便于工程应用的角度而言,新模型中仅考虑次固结和外荷载变化的退化形式更便于求解,可作为一种供参考的实用模型。 相似文献
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盾构姿态改变过程中盾构?土相互作用是复杂的多相耦合问题。针对盾构俯仰角这一关键姿态参数，基于地基反力曲线，通过等效土体弹簧简化了盾构?土相互作用关系，从而建立了盾构-土相互作用模型。通过改进的Terzaghi松动土压力计算方法，解决了盾构?土相互作用初始边界问题。基于以上研究成果，得到了盾构俯仰角理论计算方法，并对垂直基床系数以及上软下硬地层等因素对盾构?土相互作用的影响进行了分析和讨论。结果表明：上软下硬地层不利于盾构姿态的控制，对于盾构姿态控制的要求更高。最后，结合济南地铁R2线盾构隧道工程对俯仰角的实测数据进行了对比分析，结果表明，由于千斤顶施加的偏转弯矩无法完全作用于盾构，导致实测值普遍略小于理论值。盾构俯仰角的理论计算方法可为盾构姿态控制提供理论指导。 相似文献
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针对经典固结理论中固结系数的两种不同定义,探讨了其根源和潜在影响。对体元体积变化率的计算方法不同是导致产生两种小变形固结系数的主要原因。根据有限变形理论分析,Terzaghi(1943)和Terzaghi & Fröhlich (1936)提出的小变形固结系数分别具有拉格朗日坐标和欧拉坐标的背景,均不同于Terzaghi(1923)最早得到的形式。在Gibson大变形理论研究中涉及的小变形固结系数是按Terzaghi & Fröhlich定义的,在此前提下所得的大、小变形法结果差异的定量结果可能具有一定局限性。从应用角度看,两种固结系数之间的差别与荷载大小和土体的结构性等因素有关。 相似文献
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盾构法隧道施工阶段管片的力学分析 总被引：6，自引：1，他引：5
盾构隧道衬砌管片在施工阶段处于复杂的受力状态,易出现局部破损现象。阐明了盾构施工阶段管片的受力特点,对其常见的局部破损现象及产生原因进行了总结与分析,在此基础上构建了施工阶段的管片力学模型,即一端固定、一端简支的受力构件。以某盾构工程施工参数为例,运用有限元方法实现该力学模型,按不同工况对其进行了数值模拟,并与现场实测结果进行了对比分析。研究表明：盾构施工阶段,衬砌管片会在第5～7环之间产生局部破损,与现场出现的管片破损部位十分接近;千斤顶推力的大小、倾角及偏差是导致施工阶段管片局部破损的主要原因,并给出了盾构施工阶段减轻管片破损的一些建议。 相似文献
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近年来,泥水盾构工法在越江跨海隧道中被广泛应用,在泥水盾构施工过程中,带压开舱始终是一个高风险、高难度技术环节。盾构带压开舱能否成功的关键在于泥膜的闭气性能。然而,一直以来泥膜闭气破坏机制、闭气时间及其影响因素从理论上较少探讨。对此,首先考虑了气体对泥膜中孔隙水的驱替作用,建立了泥膜压气从渗流启动-击穿渗透带的多相流模型,提出了泥膜压气渗水量和闭气时间评估方法;然后开展了室内渗透柱泥膜压气破坏试验,验证了所提出理论方法的适用性;最后探讨了气压、地层参数、泥膜厚度、泥浆剪切强度等参数对闭气时间的影响规律,揭示了盾构带压开舱以“泥皮为主、渗透带为辅”的闭气作用。研究成果对泥水盾构带压开舱的安全保障有一定的借鉴意义。 相似文献
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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。 相似文献
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盾构施工典型故障诊断初步研究 总被引：1，自引：0，他引：1
随着盾构技术的广泛应用,出现了一些典型事故,有必要在盾构施工过程中引入故障诊断技术,以避免类似事故的再次发生。从本质上讲,盾构施工过程中的故障诊断技术是个模式分类问题,可以借助BP前馈神经网络来实现。结合广州地区的生产实例,在对典型故障简单分类的基础上,对具体应用BP网络实现盾构机的故障诊断进行了分析和探讨。算例表明,应用BP神经网络进行盾构施工过程的故障识别与诊断是可行的。当然,为进一步提高故障诊断的效果,应加强对典型故障数据的积累并提高故障间的可分离度 相似文献
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