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软黏土地层盾构隧道开挖面稳定性离心试验研究
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作者 付亚雄 贺雷 +1 位作者 马险峰 郑宏 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期387-393,共7页
针对软黏土地层中隧道开挖面稳定性开展离心模型试验,由远程控制模型推进模拟隧道开挖面被动渐进破坏。通过数字图像处理分析技术对开挖面被动渐进破坏模式进行了探究,结合相应数值模型对比,分析了开挖面极限支护压力以及地表变形规律... 针对软黏土地层中隧道开挖面稳定性开展离心模型试验,由远程控制模型推进模拟隧道开挖面被动渐进破坏。通过数字图像处理分析技术对开挖面被动渐进破坏模式进行了探究,结合相应数值模型对比,分析了开挖面极限支护压力以及地表变形规律。研究结果表明:在开挖面被动破坏状态下,隧道仰拱处首先出现与水平方向近似成45°+φ/2向上发展的滑动破裂带,当其发展接近隧道拱顶时,拱顶滑动破裂带形成,两滑动破裂带呈漏斗状向上逐步发展至地表;随着模型向前推进,开挖面压力前期呈现线性快速增长趋势,随后土压力增速逐步减小,开挖面压力值最终趋于稳定,分析确定软黏土地层开挖面被动破坏状态下的支护压力可控制在1~1.9倍的静止土压力;开挖面被动破坏会引起前方地表产生隆起。 展开更多
关键词 软黏土 盾构隧道 开挖稳定 离心模型试验
基于云模型的盾构隧道开挖面稳定性评价 预览
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作者 刘敦文 贾昊燃 +2 位作者 周唱晓 贡永志 刘则悦 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期43-49,共7页
随着国内盾构开挖技术的不断成熟,各大型盾构隧道相继建成,与此同时盾构施工中所遇到的各类安全性问题也日益凸显.因此,基于过江隧道盾构掘进时由于开挖面的不稳定造成的安全隐患问题,针对衡阳湘江隧道盾构开挖施工区段岩溶-侵蚀耦合作... 随着国内盾构开挖技术的不断成熟,各大型盾构隧道相继建成,与此同时盾构施工中所遇到的各类安全性问题也日益凸显.因此,基于过江隧道盾构掘进时由于开挖面的不稳定造成的安全隐患问题,针对衡阳湘江隧道盾构开挖施工区段岩溶-侵蚀耦合作用下的特殊地形,提出了一种基于云模型理论的盾构隧道安全评价方法;建立了一套盾构隧道开挖面稳定性的评价因素体系,并通过云模型算法得出综合评价数字特征并生成云滴图.结果表明:基于云模型的安全评价方法可以量化开挖面稳定性评价的定性评价标准;采用云模型的评价方法能降低评价标准的主观性,在现有规范的基础上,能为隧道施工过程解决开挖面稳定性提供一定的对策和参考. 展开更多
关键词 盾构施工 开挖稳定 云模型 岩溶-侵蚀地质
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EPB盾构开挖面稳定性的PFC-FLAC耦合分析
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作者 傅金阳 谢佳伟 +1 位作者 房雅楠 阳军生 《华中科技大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期116-121,共6页
基于离散元-有限差分(PFC-FLAC)多尺度耦合分析方法模拟盾构掘进的动态过程,根据开挖面土体颗粒进入土舱的速度状态提出了一种土压平衡(EPB)盾构开挖面稳定性评价方法.通过建立刀盘切削和出渣过程的盾构隧道掘进耦合模型,分析了不同掘... 基于离散元-有限差分(PFC-FLAC)多尺度耦合分析方法模拟盾构掘进的动态过程,根据开挖面土体颗粒进入土舱的速度状态提出了一种土压平衡(EPB)盾构开挖面稳定性评价方法.通过建立刀盘切削和出渣过程的盾构隧道掘进耦合模型,分析了不同掘进模式和不同地层条件下开挖面的稳定性,并结合实际工程进行验证.结果表明:离散元与有限元耦合方案可以有效地模拟盾构渣土进出舱过程中的细观力学行为;地层因素对掘进模式选择影响较大,砂层或上软下硬地层中保持满舱或3/4舱模式掘进时能更好地控制开挖面稳定;在全断面粉砂地层和上部中砂下部风化岩地层中,开挖面失稳的临界支护压力比分别为0.41与0.29;在恒定排土条件下,掘进速度对开挖面稳定性影响较大. 展开更多
关键词 盾构隧道 耦合分析 掘进参数 掘进模式 开挖稳定
中国泥水盾构使用现状及若干问题 预览 被引量:1
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作者 朱伟 钱勇进 +4 位作者 闵凡路 王璐 王超 徐超 胡涧楠 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2019年第5期724-735,共12页
近十年来,泥水盾构隧道技术在我国应用越来越广泛,已成为大型越江海隧道和城市地铁建设不可或缺的关键技术。我国的泥水盾构技术,尤其是大直径泥水盾构工程技术不断成熟,工程的建设量和大直径盾构数量已居世界前列;然而,在泥水盾构技术... 近十年来,泥水盾构隧道技术在我国应用越来越广泛,已成为大型越江海隧道和城市地铁建设不可或缺的关键技术。我国的泥水盾构技术,尤其是大直径泥水盾构工程技术不断成熟,工程的建设量和大直径盾构数量已居世界前列;然而,在泥水盾构技术快速发展中出现一些问题。在收集我国泥水盾构施工技术使用现状的同时,对施工中遇到的复杂地层、泥水舱构造、刀具过量磨损、频繁开舱作业、泥浆材料的使用及处理、盾构重复使用等特点进行梳理。结合代表性的泥水盾构工程实例,深入分析施工遇到的刀具磨损、开舱检修关键技术、泥膜闭气开挖面稳定、泥浆携渣及处理等问题,总结已有的施工经验及技术特点,明确我国泥水盾构技术发展的方向,以期推动世界泥水盾构技术的发展。 展开更多
关键词 泥水盾构 开挖稳定 开舱措施 刀具磨损 盾构重复使用 泥浆处理
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高水压条件下泥水盾构开挖面稳定离心模型试验研究
5
作者 金大龙 袁大军 +2 位作者 郑浩田 李兴高 丁菲 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1653-1660,共8页
开挖面稳定是越江跨海盾构隧道工程安全的关键,尤其是高水压条件下,开挖卸荷导致开挖面稳定控制更加困难。以越江跨海盾构隧道为背景,研制了一套包含材料和设备的高水压泥水支护形式的开挖面稳定模拟试验装置,通过大型离心模型试验研究... 开挖面稳定是越江跨海盾构隧道工程安全的关键,尤其是高水压条件下,开挖卸荷导致开挖面稳定控制更加困难。以越江跨海盾构隧道为背景,研制了一套包含材料和设备的高水压泥水支护形式的开挖面稳定模拟试验装置,通过大型离心模型试验研究了高水压下开挖面坍塌失稳破坏模式和土、水应力变化规律。研究结果表明:①高水压条件下开挖面失稳具有突发性,土体呈现由局部-整体形式急速发展破坏,极小的泥水压力变化幅度即可导致土体迅速发展为整体破坏并传至地表,失稳过程中可观测到滑移倾角减小、破坏范围扩张;②随着泥浆压力的降低,开挖面前方土压力呈现先减小后增大最终趋于稳定值,开挖面失稳可以划分为微观变形、局部破坏、土拱形成、整体失稳四个阶段;③开挖面发生主动破坏时,孔隙水压会发生突然降低现象,这是由于高应力条件下密砂具有剪胀效应,从而引起负孔压导致孔隙水压力急剧下降。这种孔压波动会对开挖面失稳带来不利影响,加速开挖面失稳进程、导致失稳区域的扩大。研究成果对越江海水下隧道工程具有指导意义。 展开更多
关键词 高水压 盾构隧道 泥水支护 开挖稳定 离心模型试验
管幕作用下矩形大断面开挖面稳定模型试验研究
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作者 谢雄耀 赵铭睿 +1 位作者 周彪 姜春钊 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2299-2310,共12页
管幕箱涵工法因其施工过程环境扰动较小的特性非常适合建设下穿通道。进行砂土地层中重力场非相似模型试验,探究管幕结构在维持开挖面稳定和限制环境扰动方面的作用,通过控制开挖面板位移模拟开挖面失稳破坏过程,采用压电薄膜监测开挖... 管幕箱涵工法因其施工过程环境扰动较小的特性非常适合建设下穿通道。进行砂土地层中重力场非相似模型试验,探究管幕结构在维持开挖面稳定和限制环境扰动方面的作用,通过控制开挖面板位移模拟开挖面失稳破坏过程,采用压电薄膜监测开挖面三维土压力分布形式、DIC双目相机监测地表三维位移和分布式光纤监测模型管幕变形将传统监测从点拓展到线和面。对比分析开挖面荷载大小及分布、地表沉降大小及分布和管幕结构变形随开挖面位移变化规律,揭示管幕作用下矩形开挖面稳定及环境影响机制。管幕结构能够阻断滑动面向地表延伸及滑动块上方土体塌落,最终承担部分松动土压力并维持上覆土中土拱结构稳定,有效降低矩形开挖面荷载并显著限制环境扰动。模型试验研究结论对管幕箱涵工法发展具有指导意义。 展开更多
关键词 土力学 管幕箱涵工法 开挖稳定 模型试验 压电薄膜 分布式光纤
砂土地层中不同支护模式下盾构隧道开挖面稳定性研究 预览
7
作者 武军 廖少明 王坤 《地质力学学报》 CSCD 2018年第6期879-886,共8页
防止盾构隧道开挖面失稳的关键是合理设置不同盾构支护平衡模式下的支护压应力。在改进的筒仓楔形体模型计算方法得出的开挖面松动土体对刀盘压力呈近似呈抛物线分布的基础上,研究了气压支护模式、泥水支护模式和土压支护模式下,盾构... 防止盾构隧道开挖面失稳的关键是合理设置不同盾构支护平衡模式下的支护压应力。在改进的筒仓楔形体模型计算方法得出的开挖面松动土体对刀盘压力呈近似呈抛物线分布的基础上,研究了气压支护模式、泥水支护模式和土压支护模式下,盾构隧道开挖面分别在地下水位以上和地下水位以下时开挖面的稳定性,研究结果表明:有效支护应力均匀分布时,除粘土开挖面下部失稳外,其余土体均为开挖面中下部失稳;有效支护压应力呈上小下大的梯形分布时,除软粘土开挖面下部失稳外,其余土体均为开挖面上部失稳;有效支护应力呈上大下小的梯形分布时,所有土体开挖面均为下部失稳;在气压、泥水和土压平衡支护模式下,开挖面在未到达筒仓楔形体模型所假设的开挖面整体失稳前,开挖面已经发生了局部失稳,采用筒仓楔形体模型确定的极限稳定支护力是不安全的。最后给出了开挖面松动土体对刀盘压应力公式中计算参数的无量纲化图,以方便实际工程运用。 展开更多
关键词 盾构隧道 开挖稳定 盾构支护模式 整体稳定 局部稳定
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盾构隧道刀具更换技术综述 被引量:3
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作者 陈健 刘红军 +1 位作者 闵凡路 刘海 《中国公路学报》 CSCD 北大核心 2018年第10期36-46,共11页
盾构穿越复杂水文地质地层时,常因刀盘刀具过量磨损而导致盾构被迫停机,这已成为困扰盾构施工的重要难题之一,进行刀具更换是目前解决这一难题,恢复盾构掘进的主要方法。然而,工程界尚未形成系统的盾构换刀技术体系。针对这一问题,在对... 盾构穿越复杂水文地质地层时,常因刀盘刀具过量磨损而导致盾构被迫停机,这已成为困扰盾构施工的重要难题之一,进行刀具更换是目前解决这一难题,恢复盾构掘进的主要方法。然而,工程界尚未形成系统的盾构换刀技术体系。针对这一问题,在对已有技术研究理解和总结的基础上,阐述了盾构刀具更换技术的内涵和主要分类,并结合典型盾构工程换刀作业实例和笔者所在课题组的研究成果,对加固地层-常压换刀、基于常压可更换刀盘设计的换刀、带压换刀等3种主要换刀技术的原理、技术流程、关键技术、适用范围和优缺点等进行系统的分析和总结。最后介绍了日本最新的刀具更换技术,并对中国盾构隧道刀具更换技术进行了展望。结果表明:地层加固-常压换刀技术和带压换刀技术都是在常规刀盘设计条件下形成的,其关键都是保障开挖面地层的稳定性;差别在于,前者是使加固开挖面地层达到自稳后,在常压条件下实施的,而后者则是通过泥浆渗透成膜等辅助工艺提高开挖面地层的闭气性后,在气压支护条件下实施的;对于基于常压可更换刀盘设计的换刀技术来说,开挖面地层的稳定性不需要重点考虑,盾构机特殊的中空刀盘辐臂和常压可更换刀具设计才是该技术的关键。 展开更多
关键词 隧道工程 刀具更换 综述 常压换刀 带压换刀 地层加固 开挖稳定
三维离散机构在盾构隧道渗流稳定分析中的应用研究 预览
9
作者 孙志彬 唐辉湘 +3 位作者 潘秋景 李永鑫 侯超群 方立东 《铁道学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期135-142,共8页
基于极限分析上限定理,利用三维离散破坏机构对渗流作用下盾构隧道开挖面稳定性进行研究。通过将渗流效应等效为孔隙压力做功,提出三维离散破坏机构下的渗流稳定性分析方法,推导相应的孔隙压力功率公式。结合开挖面附近的孔隙压力分布方... 基于极限分析上限定理,利用三维离散破坏机构对渗流作用下盾构隧道开挖面稳定性进行研究。通过将渗流效应等效为孔隙压力做功,提出三维离散破坏机构下的渗流稳定性分析方法,推导相应的孔隙压力功率公式。结合开挖面附近的孔隙压力分布方程,计算三维离散破坏机构中总孔隙压力功率,根据内外功率互等原理进一步推导渗流条件下开挖面临界支护力的表达式,通过优化计算得到临界支护力的最优上限解。利用数值模拟及已有算例对得到的临界支护力结果进行验证,证明了本文方法的有效性。利用该方法研究水位高度、开挖面透水性等因素对临界支护力的影响,并初步分析隧道破坏范围的变化情况。本文还提供了计算图表,便于工程上快速计算及分析。 展开更多
关键词 开挖稳定 极限分析 渗流作用
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砂卵石地层浅埋盾构隧道开挖面稳定模型试验 被引量:2
10
作者 李伟平 李兴 +2 位作者 薛亚东 张森 葛嘉诚 《岩土工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第S2期199-203,共5页
为探究浅埋砂卵石地层对盾构开挖的响应及开挖面的稳定性规律,设计了土压平衡盾构精细模拟装置,并开展室内模型试验研究。试验分析了浅埋砂卵石地层盾构开挖面变形对地表沉降、沉降槽形态的影响,得到了开挖面的破坏模式及变形破坏细观过... 为探究浅埋砂卵石地层对盾构开挖的响应及开挖面的稳定性规律,设计了土压平衡盾构精细模拟装置,并开展室内模型试验研究。试验分析了浅埋砂卵石地层盾构开挖面变形对地表沉降、沉降槽形态的影响,得到了开挖面的破坏模式及变形破坏细观过程,并与纯砂地层试验进行对比。研究结果表明:(1)不同空间位置土体对开挖面位移的敏感性不同,但土体的破坏规律相似;(2)随开挖面位移增大,地层沉降–开挖面位移曲线表现出不敏感阶段、缓慢线性沉降阶段、加速沉降阶段、快速线性沉降阶段等4个阶段的规律;(3)浅埋情况下土体未出现局部失稳,经历弹性变形、弹塑性破坏之后直接发展为整体失稳破坏;(4)砂卵石土沉降槽两侧在对称性上存在差异;(5)浅埋砂卵石地层中盾构开挖对侧面土体影响范围较小,对前方土体影响范围较大。 展开更多
关键词 隧道工程 砂卵石地层 浅埋盾构隧道 模型试验 开挖稳定 地表沉降
泥水盾构开挖面失稳破坏的颗粒流模拟研究 预览 被引量:1
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作者 王振飞 张成平 《中国铁道科学》 CSCD 北大核心 2017年第3期55-62,共8页
针对北京砂卵石地层大直径泥水盾构隧道开挖面稳定性和地表沉降的问题,采用颗粒流程序PFC2D研究砂卵石地层土体的颗粒流细观参数,从土体颗粒的摩擦系数和接触模量以及泥膜的厚度和黏合强度对开挖面的作用效果进行分析和评价。结果表明... 针对北京砂卵石地层大直径泥水盾构隧道开挖面稳定性和地表沉降的问题,采用颗粒流程序PFC2D研究砂卵石地层土体的颗粒流细观参数,从土体颗粒的摩擦系数和接触模量以及泥膜的厚度和黏合强度对开挖面的作用效果进行分析和评价。结果表明:土体的颗粒摩擦系数和接触模量以及泥膜的厚度和黏合强度对开挖面的稳定性有显著影响;土体颗粒的摩擦系数和接触模量越小,开挖面破坏越严重,地层坍塌轮廓越大,地表沉降槽越深;当土体颗粒的摩擦系数增大到2.4、接触模量增大到12×10^7 N·m^-1时,开挖面趋于稳定,地表沉降槽曲线平缓,地表竖向位移较小;泥膜的厚度和黏合强度越小,开挖面挤出变形越显著,越容易引起较大范围的地层变形,从而导致地表塌陷;当泥膜的厚度为20mm且泥膜黏合强度为1 400N·m^-1时开挖面稳定。 展开更多
关键词 砂卵石地层 泥水盾构 开挖稳定 颗粒流细观参数 泥膜 数值模拟 颗粒流程序
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泥水盾构开挖面稳定性研究 被引量:5
12
作者 袁大军 沈翔 +1 位作者 刘学彦 吴俊 《中国公路学报》 CSCD 北大核心 2017年第8期24-37,共14页
针对不断推进越江海大断面隧道建设的现状,分析了盾构开挖面稳定性对盾构安全掘进的重要性,同时对泥水盾构开挖面稳定的研究方法、研究理论以及拟解决的主要问题等方面进行分析。通过综述国内外泥水盾构隧道开挖面稳定性的研究发展历程... 针对不断推进越江海大断面隧道建设的现状,分析了盾构开挖面稳定性对盾构安全掘进的重要性,同时对泥水盾构开挖面稳定的研究方法、研究理论以及拟解决的主要问题等方面进行分析。通过综述国内外泥水盾构隧道开挖面稳定性的研究发展历程及近期新的发展趋势,讨论了已有的泥水盾构开挖面失稳经典理论及模型试验的局限性,介绍了泥水劈裂失稳的判定标准和模型试验等相关研究,同时分析了泥膜及刀盘对开挖面稳定的作用,最后展望了水下隧道,特别是高水压越江海大直径泥水盾构开挖面稳定性问题未来的研究及发展方向。研究主要从经典理论、泥水劈裂和泥膜等方面讨论盾构开挖面稳定等问题,也涉及合理覆土厚度等工程问题。研究结果表明:由于泥水盾构本身的复杂性以及地层的多样性,使盾构与土相互作用下的开挖面稳定问题的研究更为困难;尚没有更具普遍意义的泥水动态成膜评价标准以及刀盘对开挖面的支护作用的研究成果,特别是高水压、复杂地层等条件下的开挖面稳定问题属交叉领域颇多,更需深入研究,方可为工程所用。 展开更多
关键词 盾构隧道 开挖稳定 综述 泥水劈裂 泥膜 高水压
基于流-固耦合的盾构隧道开挖面稳定性研究 预览 被引量:4
13
作者 康志军 谭勇 李金龙 《隧道建设》 北大核心 2017年第10期1287-1295,共9页
利用F L A C 3 D建立三维数值模型, 对考虑完全流 一固耦合效应的盾构隧道开挖面失稳过程进行模拟和验证, 并进一步分析水位高度、 渗流时间对开挖面变形、 地表沉降和孔隙水压力的影响.研究表明:开挖面变形随支护压力比的减小经历 3... 利用F L A C 3 D建立三维数值模型, 对考虑完全流 一固耦合效应的盾构隧道开挖面失稳过程进行模拟和验证, 并进一步分析水位高度、 渗流时间对开挖面变形、 地表沉降和孔隙水压力的影响.研究表明:开挖面变形随支护压力比的减小经历 3个阶段的变化, 且与土体塑性区的发展密切相关;相比于无水状态, 考虑流 一固耦合效应的开挖面稳定性显著降低, 随水位的升高、 渗流时间的增大, 开挖面发生失稳破坏的支护压力比明显增大;支护压力比( 表征支护压力) 的减小将导致开挖面前方一定范围的孔隙水压力减小, 靠近开挖面的孔隙水压力受扰动程度加剧, 形成“ 漏斗状” 的影响区;开挖面失稳导致土体位移场延伸至地表, 引起地表产生明显的沉降变形, 在不同的变形阶段开挖面中心点位移与最大地表沉降分别呈抛物线相关和线性相关. 展开更多
关键词 盾构隧道 开挖稳定 流-固耦合 支护压力 地层变形 孔隙水压力
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波动推力引起的超孔压对开挖面稳定性的影响分析 被引量:1
14
作者 宋锦虎 陈坤福 +1 位作者 马元 安利彬 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第A01期3353-3364,共12页
盾构施工过程中地质条件变化、刀盘旋转切割土体、停盾拼装管片等因素会造成开挖面推力的波动,从而在开挖面前方产生超孔压,此超孔压对开挖面稳定性的影响需进行分析。首先通过建立分层土分析模型,结合太沙基固结理论,得到开挖面前... 盾构施工过程中地质条件变化、刀盘旋转切割土体、停盾拼装管片等因素会造成开挖面推力的波动,从而在开挖面前方产生超孔压,此超孔压对开挖面稳定性的影响需进行分析。首先通过建立分层土分析模型,结合太沙基固结理论,得到开挖面前方超孔压的计算方法;进而采用楔形体模型,给出超孔压对开挖面稳定性影响的计算方法。计算结果显示超孔压将显著降低开挖面的安全系数,因此在开挖面最小支护力的计算中需考虑推力波动变化的影响。最后通过参数分析给出了不同工况下产生的超孔压及其对开挖面安全系数影响的大小,为盾构施工参数的制定提供了参考。 展开更多
关键词 隧道工程 开挖推力 波动变化 超孔压 开挖稳定 流固耦合
粉砂地层盾构隧道开挖面稳定性离心试验及数值模拟 被引量:7
15
作者 吕玺琳 周运才 李冯缔 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期3324-3328,3335共6页
通过开展离心模型试验,对干粉砂及饱和粉砂中盾构隧道开挖面的失稳破坏特性和极限支护压力进行了研究。通过远程控制开挖面土体位移,获得了支护压力与开挖面位移间的关系曲线及开挖面达到主动极限平衡状态时的破坏模式。2组干砂离心模... 通过开展离心模型试验,对干粉砂及饱和粉砂中盾构隧道开挖面的失稳破坏特性和极限支护压力进行了研究。通过远程控制开挖面土体位移,获得了支护压力与开挖面位移间的关系曲线及开挖面达到主动极限平衡状态时的破坏模式。2组干砂离心模型试验结果表明,当隧道埋深与隧道直径比从0.5增大到1时,开挖面破坏模式从整体坍塌破坏转变为烟囱状,但极限支护压力变化较小。饱和砂土中的试验表明,开挖面水平方向破坏范围相比在相同埋深干砂中的范围扩大,极限支护压力显著增加。对开挖面破坏过程进行三维弹塑性有限元数值模拟,获得了开挖面极限支护压力和破坏机制,所得结果与试验吻合较好。进一步通过数值模拟,分析了土体强度参数、隧道埋深及渗流对极限支护压力的影响规律。结果表明,渗流条件下开挖面破坏区域及极限支护压力均大于无渗流情况,极限支护压力随内摩擦角增大而减小,随隧道埋深增大而减小。 展开更多
关键词 粉砂 盾构隧道 开挖稳定 离心模型试验 数值模拟
成层土中地下水渗流对盾构隧道开挖面稳定影响上限分析 被引量:1
16
作者 Wei LIU Bettina ALBERS +1 位作者 Yu ZHAO Xiao-wu TANG 《浙江大学学报:A卷英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第11期886-902,共17页
目的:盾构隧道在成层土中掘进时,地下水渗流容易引起盾构开挖面失稳破坏。本文提出考虑地下水渗流的机动场模型,探讨成层土中地下水渗流规律,研究渗流对开挖面稳定性的影响,并提出渗流条件下成层土中盾构支护压力的计算方法。创新点:1... 目的:盾构隧道在成层土中掘进时,地下水渗流容易引起盾构开挖面失稳破坏。本文提出考虑地下水渗流的机动场模型,探讨成层土中地下水渗流规律,研究渗流对开挖面稳定性的影响,并提出渗流条件下成层土中盾构支护压力的计算方法。创新点:1.提出考虑地下水渗流盾构开挖面失稳机动场的模型;2.建立成层土中地下水渗流模型;3.推导考虑地下水渗流的盾构开挖面极限支护压力上限解。方法:1.根据已有工程案例,对渗流条件下成层土中盾构开挖面失稳进行受力分析(图5),并提出开挖面失稳机动场模型(图6);2.通过上限分析,推导得到盾构开挖面失稳极限支护压力计算公式(公式29);3.对成层土中地下水渗流进行数值模拟,并采用理论模型(图15)对渗流规律进行表征;4.研究极限支护压力对地下水渗流因素的敏感性。结论:1.地下水渗流在失稳土体内部产生渗流力作用,在盾构开挖面上也对支护压力产生抵消作用。2.提出成层土中考虑地下水渗流的失稳机动场模型,并推导出极限支护压力上限解;3.在盾构土舱未进行渗透性改良的条件下,成层土中地下水渗流在1200 s内达到稳定,其中,穿越层渗流方向主要为水平向,而覆土层中主要为竖向渗流;4.考虑渗流影响,本文上限解预测的支护压力值更为合理。 展开更多
关键词 开挖稳定 上限分析 支护压力 地下水渗流 成层土
砂土盾构隧道掘进开挖面稳定理论与颗粒流模拟研究 被引量:14
17
作者 缪林昌 王正兴 石文博 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期98-104,共7页
盾构法隧道施工过程中,土体密实度对开挖面极限支护力值与稳定性影响是一个非常重要的因素。基于Kirsch室内模型试验,采用颗粒流计算分析了隧道掘进过程中土体密实度对开挖面极限支护力、残余支护力以及开挖面前方土体孔隙比变化的影响... 盾构法隧道施工过程中,土体密实度对开挖面极限支护力值与稳定性影响是一个非常重要的因素。基于Kirsch室内模型试验,采用颗粒流计算分析了隧道掘进过程中土体密实度对开挖面极限支护力、残余支护力以及开挖面前方土体孔隙比变化的影响,从细观角度解释了砂土中盾构隧道开挖面失稳机理,分析了砂土中盾构隧道掘进时土体破坏形态与分布范围;进而提出了计算开挖面极限支护力的改进楔形体分析模型。研究成果可为盾构隧道施工中分析开挖面的稳定提供参考。 展开更多
关键词 颗粒流 砂土 隧道掘进 开挖稳定 极限支护力 改进楔形体模型
南昌地铁泥水盾构穿越赣江浅覆盖透水层施工关键技术研究 预览 被引量:4
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作者 王明胜 《隧道建设》 北大核心 2015年第11期1222-1228,共7页
结合南昌市轨道交通1号线一期工程秋水广场站—中山西路站区间隧道工程,对泥水盾构穿越赣江浅覆盖透水层时易出现的掌子面失稳、刀盘结泥饼、掘进姿态难控制等工程难题展开针对性研究。首先,从泥浆参数选择、切口水压计算、掘进控制技... 结合南昌市轨道交通1号线一期工程秋水广场站—中山西路站区间隧道工程,对泥水盾构穿越赣江浅覆盖透水层时易出现的掌子面失稳、刀盘结泥饼、掘进姿态难控制等工程难题展开针对性研究。首先,从泥浆参数选择、切口水压计算、掘进控制技术3个方面对开挖面稳定控制技术进行分析;其次,在统计分析刀盘结泥饼现象及原因的基础上,提出严控泥浆指标等针对性的防控措施;最后,对 NFM-07、S367这2台泥水盾构掘进前100环(第165~265环)的掘进参数进行统计分析,进而得出了泥水盾构在浅覆盖透水层掘进时的盾构主要控制参数,以期为类似工程施工提供参考。 展开更多
关键词 南昌地铁 轨道交通过江隧道 泥水盾构 浅覆盖透水层 开挖稳定 结泥饼
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水土耦合对盾构土拱效应及最小支护力的影响分析 预览 被引量:1
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作者 宋锦虎 陈坤福 +1 位作者 李宁娜 梁静 《铁道学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期122-128,共7页
盾构隧道开挖面最小支护力与开挖面上方土拱效应密切相关。模型试验结果显示,地下水的存在会减小开挖面上方土拱高度;数值计算结果表明,砂土内摩擦角变化是地下水影响土拱高度的主要方式。针对此现象,本文结合楔形体模型对开挖面最... 盾构隧道开挖面最小支护力与开挖面上方土拱效应密切相关。模型试验结果显示,地下水的存在会减小开挖面上方土拱高度;数值计算结果表明,砂土内摩擦角变化是地下水影响土拱高度的主要方式。针对此现象,本文结合楔形体模型对开挖面最小支护力计算方法进行分析,提出计算开挖面最小推力的修正系数,即通过对上方棱柱体受到的侧土压力系数进行修正来体现地下水对开挖面上方土拱效应的影响。分析结果表明:地下水的存在能够减小最小支护力与上覆土压力的比值,有利于土体稳定;在最小支护力计算中需采用饱和砂土的有效内摩擦角,否则将降低开挖面安全系数。 展开更多
关键词 盾构隧道 开挖稳定 土拱效应 地下水 最小支护力
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砂土地层盾构隧道开挖面支护压力与地表变形关系模型试验研究 被引量:2
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作者 金大龙 李兴高 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期44-51,共8页
为研究砂土地层盾构隧道开挖面支护压力和地表变形的关系,文章通过自制模型试验系统,测量了砂土土样地表变形和开挖面支护压力,分析研究了地表沉降、隆起与开挖面支护压力之间的关系。通过测量不同覆土厚度情况下的扰动区域范围,建立了... 为研究砂土地层盾构隧道开挖面支护压力和地表变形的关系,文章通过自制模型试验系统,测量了砂土土样地表变形和开挖面支护压力,分析研究了地表沉降、隆起与开挖面支护压力之间的关系。通过测量不同覆土厚度情况下的扰动区域范围,建立了开挖面前方土体沉降和隆起破坏模型;试验得到了开挖面支护压力和地表变形相关关系曲线,在此基础上,提出了以0.2%开挖洞径变形量作为实际支护压力设定的参考点,并结合朗肯土压力公式给出了维持开挖面稳定的极限支护压力上下限值。为便于应用,建议了维持地表特定变形量下的支护压力值。 展开更多
关键词 盾构隧道 模型试验 开挖稳定 破坏模型 支护压力 地表变形
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