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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 开挖面稳定
渗透力对新奥法隧道掌子面稳定性的影响 预览
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作者 黄戡 安永林 +4 位作者 岳健 曾贤臣 李佳豪 张艺杰 王栋 《中南大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1221-1228,共8页
因实际掌子面没有支护力,用支护力反映新奥法隧道掌子面稳定性存在缺陷,为此,提出用虚拟支护力表示。在分析渗流场基础上,结合强度折减法和极限分析上限法,推导存在渗透力的掌子面稳定安全系数公式,并应用于实际隧道工程;分析水位高度... 因实际掌子面没有支护力,用支护力反映新奥法隧道掌子面稳定性存在缺陷,为此,提出用虚拟支护力表示。在分析渗流场基础上,结合强度折减法和极限分析上限法,推导存在渗透力的掌子面稳定安全系数公式,并应用于实际隧道工程;分析水位高度、帷幕注浆长度等参数对渗透力与掌子面稳定性影响的规律;最后对孔隙水压力与渗透力进行计算。研究结果表明:随着水位升高,单位平均渗透力增大,掌子面安全系数呈负指数降低;若仅考虑水平渗透力而忽略竖向渗透力,则所得结果偏不安全;帷幕注浆的安全系数比无注浆时的高,但渗透力比无注浆的大;随着掌子面前方帷幕注浆长度增加,水平渗透力减小,而竖向渗透力增加,安全系数略微减小;减小台阶开挖高度,可以提高掌子面的稳定性;随着黏聚力和内摩擦角增大,掌子面稳定安全系数提高,但增加梯度减小。 展开更多
关键词 隧道工程 掌子面稳定性 渗透力 极限分析法 强度折减法 帷幕注浆
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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 开挖面稳定 离心模型试验
高水压条件下泥水盾构开挖面稳定离心模型试验研究
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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 开挖面稳定 离心模型试验
富水环境下泥水盾构开挖面合理泥水压力研究 预览
5
作者 汪琴 《公路工程》 北大核心 2019年第5期151-155,共5页
为了研究富水环境下泥水盾构开挖面合理压力的取值,借助于GID软件和基于MATLAB的二次开发程序,对压力上限值与隧道埋深、直径、土体模量、土体粘聚力以及土体内摩擦角之间的关系进行了数值模拟研究。研究成果表明:土体在发生水力劈裂时... 为了研究富水环境下泥水盾构开挖面合理压力的取值,借助于GID软件和基于MATLAB的二次开发程序,对压力上限值与隧道埋深、直径、土体模量、土体粘聚力以及土体内摩擦角之间的关系进行了数值模拟研究。研究成果表明:土体在发生水力劈裂时,其产生的裂缝以竖向扩展为主,且裂缝的破坏形式最终呈漏斗形;土体表面破坏会加速中间主裂缝的扩展,但在主裂缝扩展到地表之前,其他方向的裂缝扩展速度很慢,这是因为其它裂缝尖端的泥水压力较小,不足以使裂缝出现扩展;泥水压力的上限值随着隧道埋深的增加呈现出非线性增长的趋势,随着土体粘聚力的增加呈现出线性增长的趋势,而土体模量、隧道直径以及内摩擦角这3个因素对压力上限值的影响很小。 展开更多
关键词 盾构隧道 泥水压力 掌子面稳定 数值模拟
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富水程度及饱水时间对隧道掌子面稳定性影响 预览
6
作者 安永林 曾贤臣 +3 位作者 赵丹 岳健 胡文轩 欧阳鹏博 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1261-1266,共6页
为了分析富水程度及饱水时间对隧道掌子面稳定的影响,建议非饱和围岩强度参数是围岩含水量或者饱和度的函数;饱和围岩强度参数是围岩饱水时间的函数。如受实验及经费限制,则可根据围岩软化系数以及Hoek-Brown准则,确定围岩不同饱和度下... 为了分析富水程度及饱水时间对隧道掌子面稳定的影响,建议非饱和围岩强度参数是围岩含水量或者饱和度的函数;饱和围岩强度参数是围岩饱水时间的函数。如受实验及经费限制,则可根据围岩软化系数以及Hoek-Brown准则,确定围岩不同饱和度下的围岩强度参数。进而提出基于强度折减法和上限法分析矿山法隧道掌子面稳定的思路,并给出相应的算例。研究结果表明:随着饱水时间的增长和饱和度的增加,掌子面安全系数降低;采用台阶法能够显著提高掌子面的稳定性。 展开更多
关键词 隧道工程 掌子面稳定 富水隧道 极限分析法 强度折减法
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基于极限分析的进尺对隧道掌子面稳定性影响 预览
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作者 安永林 李佳豪 +2 位作者 曹前 岳健 欧阳鹏博 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期443-449,共7页
为了分析进尺对隧道掌子面的影响,基于极限分析法推导掌子面稳定安全系数的公式,并同Vermeer公式做对比分析,进行参数影响规律分析。研究结果表明:低黏聚力围岩,除了采用短进尺外,必须要采取加固措施,提高围岩强度;随着黏聚力提高,内摩... 为了分析进尺对隧道掌子面的影响,基于极限分析法推导掌子面稳定安全系数的公式,并同Vermeer公式做对比分析,进行参数影响规律分析。研究结果表明:低黏聚力围岩,除了采用短进尺外,必须要采取加固措施,提高围岩强度;随着黏聚力提高,内摩擦角的增大,各进尺下稳定安全系数提高。随着开挖高度的增加,稳定安全系数降低,在较小开挖高度下,更能体现短进尺对稳定安全系数的作用。随着进尺的增加,拱效应开始发挥时的临界覆跨比C/D随着进尺的增大而增大;大进尺下,需要更大的埋深才能使得破坏不扩展至地表。各进尺下稳定安全系数随着重度的增加而降低;局部破坏下,地表超载对稳定安全系数没有影响;破坏波及到地表时,不同进尺下,稳定安全系数随着地表超载的增大而降低。 展开更多
关键词 隧道工程 掌子面稳定 进尺 极限分析
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进尺对浅埋隧道掌子面稳定性及变形受力影响
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作者 安永林 欧阳鹏博 +1 位作者 岳健 胡文轩 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期787-794,共8页
基于强度折减有限元法分析不同进尺对隧道掌子面稳定性和破坏形态的影响,研究不同进尺下掌子面变形形态、拱顶沉降特性、地表沉降槽形状,并揭示不同进尺下掌子面前方、进尺开挖段、支护段的应力传递路径、拱效应特征及应力演化过程。结... 基于强度折减有限元法分析不同进尺对隧道掌子面稳定性和破坏形态的影响,研究不同进尺下掌子面变形形态、拱顶沉降特性、地表沉降槽形状,并揭示不同进尺下掌子面前方、进尺开挖段、支护段的应力传递路径、拱效应特征及应力演化过程。结果表明:进尺对稳定性的影响呈现非线性特征,整体上随着进尺的增大,稳定安全系数降低,塑性分布范围增大,位移影响范围增大,且从掌子面附近逐渐扩展到开挖段,位移矢量角呈现非线性增大,即竖向位移所占比重增加。掌子面前方及进尺开挖段均存在拱效应,竖向拱效应大于横向拱效应,水平拱效应最弱,应加强掌子面底部围岩的稳定和已支护段的强度;根据竖向应力距掌子面距离的不同,可以将其分为三个区段:掌子面附近为应力降低区,即卸荷区;掌子面前方一段距离为应力升高区,即应力承载区;掌子面较远处,为原岩应力区。 展开更多
关键词 隧道工程 掌子面稳定 进尺 坍方形态 强度折减法
隧道掌子面稳定性分析的一种简化方法 预览
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作者 顾博渊 白浪峰 +1 位作者 徐平 刘燕鹏 《筑路机械与施工机械化》 2019年第3期129-134,共6页
为提出一种快速、准确评估软弱围岩隧道浅埋段掌子面稳定性的计算方法,在基于楔形块体理论对掌子面稳定性进行分析的基础上,得到一种分析隧道掌子面稳定性的简化方法;采用该方法对黑山南北高速KOSMAN隧道项目的掌子面稳定性进行计算分... 为提出一种快速、准确评估软弱围岩隧道浅埋段掌子面稳定性的计算方法,在基于楔形块体理论对掌子面稳定性进行分析的基础上,得到一种分析隧道掌子面稳定性的简化方法;采用该方法对黑山南北高速KOSMAN隧道项目的掌子面稳定性进行计算分析。现场实际情况和计算结果表明,该方法具有快速、简便、实用等优点,能够及时、有效地为现场施工提供技术指导,可为今后类似项目提供参考。 展开更多
关键词 隧道工程 掌子面 稳定分析 楔形块体理论
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基于Baker准则浅埋巷道掌子面稳定性的上限分析 预览
10
作者 张道兵 马宗宇 +1 位作者 蔚彪 尹华东 《中南大学学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第7期1696-1705,共10页
将非线性Baker 破坏准则引入到极限分析上限定理中,分析浅埋巷道掌子面的稳定性问题。从能量角度分析极限状态下掌子面的受力状态,计算破坏过程中所产生的外功率和内能损耗率,推导围岩压力的解析解,采用Matlab 软件序列二次规划算法得... 将非线性Baker 破坏准则引入到极限分析上限定理中,分析浅埋巷道掌子面的稳定性问题。从能量角度分析极限状态下掌子面的受力状态,计算破坏过程中所产生的外功率和内能损耗率,推导围岩压力的解析解,采用Matlab 软件序列二次规划算法得到围岩压力的最优上限解。研究结果表明,非线性Baker 破坏准则中的三个无量纲参数A,T,n 对掌子面围岩压力以及破坏范围的影响均各不相同。A 的影响最大,n 次之,T 最小;并且当A 减小时掌子面的围岩压力和破坏范围均非线性增大。结合浙江省丽水市隧下隧道的实际监测资料,对计算结果进行了验证。建议针对软岩巷道应及时加强掌子面的支护措施,防止发生坍塌事故。 展开更多
关键词 非线性Baker破坏准则 掌子面 稳定性 极限分析法 围岩压力
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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
11
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 开挖面稳定 盾构支护模式 整体稳定 局部稳定
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考虑未支护段的矿山法隧道开挖面稳定性研究 预览 被引量:2
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作者 李博平 武军 +2 位作者 张笈玮 王飞 刘孟波 《施工技术》 2018年第10期105-108,共4页
工程实践中,采用"先挖后支"模式开挖的矿山法土质隧道,开挖进尺基本依靠经验确定,存在很大安全隐患。在考虑未支护段长度的基础上,采用水平微分单元法分析了开挖面前方土体内的应力分布,得到了计算开挖面稳定性的理论公式。研究表明... 工程实践中,采用"先挖后支"模式开挖的矿山法土质隧道,开挖进尺基本依靠经验确定,存在很大安全隐患。在考虑未支护段长度的基础上,采用水平微分单元法分析了开挖面前方土体内的应力分布,得到了计算开挖面稳定性的理论公式。研究表明:与传统的筒仓楔形体模型假设的开挖面前方土体水平应力均匀分布模式不同,土体水平应力呈近似呈抛物线分布;通过与模型试验结果和传统的筒仓楔形体模型方法的对比分析,验证了本文计算方法的合理性;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,开挖面就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。 展开更多
关键词 隧道工程 矿山法 未支护段 松动土体 支护压力 开挖面 稳定性
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散粒体地层土压盾构掘进掌子面稳定性研究 预览
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作者 王俊 聂亮 +1 位作者 向龙 何川 《铁道学报》 CSCD 北大核心 2018年第7期128-135,共8页
采用三维离散元方法开展了考虑动态掘进过程条件下的散粒体地层土压盾构掌子面稳定性研究。首先建立与文献[14]室内模型试验相匹配的三维离散元模型,通过对比两者之间结果验证数值方法的合理性,然后采用验证的数值方法建立原型土压盾构... 采用三维离散元方法开展了考虑动态掘进过程条件下的散粒体地层土压盾构掌子面稳定性研究。首先建立与文献[14]室内模型试验相匹配的三维离散元模型,通过对比两者之间结果验证数值方法的合理性,然后采用验证的数值方法建立原型土压盾构模型并在散粒体地层中掘进,探讨隧道埋深、地层特性以及施工扰动等因素对掌子面稳定性的影响规律,并从颗粒运动层面解释隧道失稳机理。研究结果表明:盾构施工过程削弱掌子面稳定性,极限支护压力pf增加,影响程度与面板开口率和掘进状态相关。pf随土体内摩擦角增大而减小,砂土和砂卵石中pf随隧道埋深线性增加。当隧道埋深较大时,密实砂卵石地层中pf基本不再变化。当埋深较浅时,失稳区发展至地表,覆土厚度较大时拱顶上方形成稳定塌落拱,失稳区分布范围随内摩擦角增大而减小。研究成果对散粒体地层中修建盾构隧道确保掌子面稳定具有指导意义。 展开更多
关键词 散粒体地层 掌子面稳定性 盾构施工 三维离散元 土压平衡盾构
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砂土地层盾构隧道稳定性三维离散元研究 预览 被引量:1
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作者 王俊 林国进 +1 位作者 唐协 何川 《西南交通大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期312-321,共10页
为探明砂土地层盾构隧道掌子面的稳定性,以Chambon和Corté开展的模型试验为基础,采用三维离散元方法研究了隧道埋深对隧道掌子面稳定性的影响规律,并从细观角度解释了开挖面失稳机理.离散元模型引入了三维柔性应力边界,将模型试验... 为探明砂土地层盾构隧道掌子面的稳定性,以Chambon和Corté开展的模型试验为基础,采用三维离散元方法研究了隧道埋深对隧道掌子面稳定性的影响规律,并从细观角度解释了开挖面失稳机理.离散元模型引入了三维柔性应力边界,将模型试验中空气或流体压力对掌子面的支撑效应抽象为作用在掌子面颗粒上的指定支护压力,逐步减少该压力,结合地层变形精确得到极限支护压力.通过删除进入隧道轮廓内的砂土颗粒模拟盾构开挖,以考虑该施工力学行为对掌子面稳定性的影响.研究结果表明:隧道埋深与隧道直径之比小于等于1.0时,掌子面极限支护压力随埋深增加而增加,此后趋于稳定,砂土地层中极限支护压力比随埋深增加而减少,地表沉降突增点对应的支护压力小于掌子面极限支护压力,失稳区直接发展到地表,工程中应同时关注地表沉降与仓内支护压力以保证开挖面稳定;隧道埋深与隧道直径之比大于等于2.0时拱顶上方形成了稳定的塌落拱,延伸高度分别约为0.7D(隧道直径)~1.3D与0.9D~2.3D. 展开更多
关键词 三维离散元 掌子面稳定性 盾构隧道 砂土地层 动态柔性应力边界
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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 开挖面稳定
砂土地层土压盾构隧道施工掌子面稳定性研究 被引量:1
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作者 王俊 何川 +2 位作者 王闯 陈子全 唐锐 《岩土工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期177-185,共9页
土压平衡盾构在自稳性较差的砂土地层施工时若仓内支护压力过小可能诱发掌子面失稳,应引起高度重视。采用三维离散元方法分析了砂土地层土压盾构掘进与停机状态下的掌子面稳定性。研究建立了较为精细的土压盾构机模型并引入盾构动态施... 土压平衡盾构在自稳性较差的砂土地层施工时若仓内支护压力过小可能诱发掌子面失稳,应引起高度重视。采用三维离散元方法分析了砂土地层土压盾构掘进与停机状态下的掌子面稳定性。研究建立了较为精细的土压盾构机模型并引入盾构动态施工过程,充分考虑了刀盘旋转切削土体与面板支撑对掌子面的影响,探讨了刀盘型式、隧道埋深以及刀盘转速等因素对掌子面极限支护压力与失稳区分布的影响规律,并从细观角度解释了砂土地层土压盾构隧道掌子面失稳机理。与既有研究相比,本文考虑了土压盾构动态施工对掌子面稳定性的影响,更加接近工程实际,研究成果可为确保砂土地层土压盾构隧道施工掌子面稳定提供参考。 展开更多
关键词 土压盾构隧道 掌子面稳定性 砂土地层 三维离散元 施工过程
卸荷对隧道掌子面渐进失稳坍方影响 预览
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作者 安永林 胡文轩 +1 位作者 岳健 欧阳鹏博 《铁道科学与工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第9期2301-2307,共7页
通过应力释放模拟卸荷的大小,结合强度折减有限元法分析卸荷对掌子面稳定性、坍方破坏形态与应力路径的影响,并同极限分析的结果作对比。研究结果表明:随着卸荷量增大,掌子面安全系数整体非线性降低,前期降低梯度较后期大,应重视早支护... 通过应力释放模拟卸荷的大小,结合强度折减有限元法分析卸荷对掌子面稳定性、坍方破坏形态与应力路径的影响,并同极限分析的结果作对比。研究结果表明:随着卸荷量增大,掌子面安全系数整体非线性降低,前期降低梯度较后期大,应重视早支护对稳定掌子面围岩的作用。低卸荷量下,掌子面前方无塑性区;随着卸荷的提高,塑性区首先发生在掌子面中心偏下方的小部分范围,并进一步扩展;塑性区形状类似于半个椭球体。掌子面呈现鼓出状态,其中心部位存在一个低应变区;随着卸荷量的增大,掌子面位移增大,并向地表逐渐扩展;掌子面最大位移所在位置逐渐向掌子面中下方转移,此部位是位移控制的重点。地表沉陷范围集中在掌子面上方对应的地表,隧道中线位置最大,向四周逐渐减小。平均应力随着应力释放的增大而减小;偏应力存在极值,呈现先增大后减小。数值模拟和极限分析的结果基本一致,差异与隧道断面形状及破坏模式有关。 展开更多
关键词 隧道工程 掌子面稳定 卸荷量 应力释放 强度折减法
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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
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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 开挖面稳定 地表沉降
考虑砂土抗剪强度空间变异性的盾构开挖面稳定性分析
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作者 程红战 陈健 +1 位作者 胡之锋 黄珏皓 《岩土力学》 CSCD 北大核心 2018年第8期3047-3054,共8页
采用传统研究方法对盾构开挖面稳定性的分析多基于土体是均质、各向同性材料的假设,显然与其本身的非均质性相违背。为此,开展了考虑土体抗剪强度参数的空间变异性对盾构开挖面稳定性的影响研究。在随机场理论的基础上,采用协方差矩阵... 采用传统研究方法对盾构开挖面稳定性的分析多基于土体是均质、各向同性材料的假设,显然与其本身的非均质性相违背。为此,开展了考虑土体抗剪强度参数的空间变异性对盾构开挖面稳定性的影响研究。在随机场理论的基础上,采用协方差矩阵分解法建立了描述砂土内摩擦角空间变异性的三维随机场模型,借助于数值分析软件平台研究了内摩擦角的变异系数、自相关距离对开挖面失稳模式、极限支护应力的影响规律,并采用概率分析法探讨了极限支护应力特征值的选取。结果表明:砂土内摩擦角的空间变异性对开挖面稳定性有重要的影响;随内摩擦角的变异系数的增大,极限支护应力的概率分布离散性越大;开挖面失稳模式与自相关距离的大小密切相关,当自相关距离与隧道直径比较接近时,开挖面可能出现局部失稳;提出了开挖面极限支护应力特征值的概念,并结合失稳概率给出了其初步确定方法。 展开更多
关键词 隧道 开挖面稳定性 空间变异性 破坏模式 支护应力
Instability characteristics of the cracked roof rock beam under shallow mining conditions 预览
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作者 Zhao Yanhai Wang Shuren +2 位作者 ZOU Zhengsheng Ge Linlin Cui Fang 《矿业科学技术学报:英文版》 CSCD 2018年第3期437-444,共8页
关键词 采矿条件 房顶 横梁 岩石 定性特征 结构不稳定性 FLAC3D 排水量
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