检索结果-内蒙古大学图书馆

地下空间与工程学报 2025年第2期21卷 654-660+671页

作者：张永娟张箭孙锐陈子昂丰土根西藏土木水利电力工程技术研究中心西藏农牧学院水利土木工程学院河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室安徽理工大学土木建筑学院

针对砂土地层浅埋盾构隧道开挖面稳定性问题，利用编制的极限分析三维下限数值计算程序获取维持开挖面稳定的最小极限支护压力，并与极限分析上限法、极限平衡法及模型实验结果进行对比分析，验证了所得支护压力为极限分析理论框架内的... 详细信息

针对砂土地层浅埋盾构隧道开挖面稳定性问题，利用编制的极限分析三维下限数值计算程序获取维持开挖面稳定的最小极限支护压力，并与极限分析上限法、极限平衡法及模型实验结果进行对比分析，验证了所得支护压力为极限分析理论框架内的较优解答。结果表明：本文所提极限分析三维下限数值分析方法可直接获取开挖面极限支护压力和失稳形态，摆脱了破坏模式的限制，且具有较高的计算精度；内摩擦角显著影响开挖面前方地层破坏模式以及极限支护压力的变化规律；内摩擦角较小时，开挖面前方地层整体失稳，极限支护压力随着埋深比增大而增大；内摩擦角较大时，开挖面前方地层仅局部失稳，支护压力几乎不受埋深比影响；极限支护压力在不同埋深比时均会随着内摩擦角的增加而降低。研究成果丰富了浅埋盾构隧道开挖面稳定性的理论成果，可为开挖面支护压力设计提供借鉴。

关键词：浅埋盾构隧道开挖面稳定性极限分析下限数值方法极限支护压力

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上软下硬地层盾构开挖面稳定性计算模型

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中国铁道科学 2024年第4期45卷 111-119页

作者：刘泉维邵小康黄成李琛叶守杰江玉生杨志勇青岛市地铁六号线有限公司山东青岛266100 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083

针对上软下硬地层失稳特点,在假定开挖面附近因土体失稳而由软硬地层分界线先向上诱发形成部分楔形体、再呈倒圆台状向地面发展的基础上,提出开挖面稳定性计算模型。先基于极限平衡法提出部分楔形体计算模型;再依据修正后的楔形体计算模... 详细信息

针对上软下硬地层失稳特点,在假定开挖面附近因土体失稳而由软硬地层分界线先向上诱发形成部分楔形体、再呈倒圆台状向地面发展的基础上,提出开挖面稳定性计算模型。先基于极限平衡法提出部分楔形体计算模型;再依据修正后的楔形体计算模型,分别计算上覆土压力和开挖面前方部分楔形体的受力;最后依托青岛地铁6号线某区间工程开展数值模拟,验证理论模型。结果表明:不同支护应力比条件下的土体变形范围有所差异,土体变形主要发生在开挖面前方和上方并呈泡状延伸;数值模拟得到的开挖面失稳形态基本符合理论计算模型的假定形状;理论计算得到该例盾构开挖面极限支护应力比为0.21,与数值模拟的误差率为5%;当开挖面支护力小于极限支护力时,上软下硬地层开挖面水平变形会突然迅速增大;开挖面附近的岩土体变形主要发生在上部软弱部分,最大水平位移出现在上部软土中心附近,开挖面上土体最大水平位移与开挖面上方地表最大竖向位移间的相关性较高,两者变形规律类似。

关键词：盾构隧道上软下硬地层开挖面稳定性极限平衡法数值模拟

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浅埋砂卵石地层盾构开挖面稳定性影响因素研究

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铁道学报 2013年第3期35卷 115-121页

作者：白永学漆泰岳李有道赵毅西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 中铁十一局集团有限公司湖北武汉430071

砂卵石地层通常比较松散、黏聚力低且富含地下水,盾构施工经常导致开挖面失稳而诱发地面塌陷,因此保证开挖面稳定性是盾构在该地层中施工控制的关键内容。本文以成都地铁1、2号线砂卵石地层盾构施工为背景,总结影响盾构开挖面稳定性的... 详细信息

砂卵石地层通常比较松散、黏聚力低且富含地下水,盾构施工经常导致开挖面失稳而诱发地面塌陷,因此保证开挖面稳定性是盾构在该地层中施工控制的关键内容。本文以成都地铁1、2号线砂卵石地层盾构施工为背景,总结影响盾构开挖面稳定性的主要因素;建立数值计算模型,分析内摩擦角、侧压力系数、盾构直径、盾构埋深和地下水位对开挖面稳定性的影响。研究结果表明:内摩擦角和地下水位是影响开挖面稳定性的主要因素;结合成都地铁2号线砂卵石地层盾构开挖面失稳实例,分析开挖面失稳的主要原因,并提出避免砂卵石地层开挖面失稳具体措施。

关键词：砂卵石地层开挖面稳定性影响因素数值计算实例分析

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泥水盾构泥膜渗透性及其对开挖面稳定性影响

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岩土工程学报 2017年第11期39卷 2102-2108页

作者：陈仁朋尹鑫晟李育超孟凡衍亓帅软弱土与环境土工教育部重点实验室(浙江大学) 浙江杭州310058 浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310058 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

泥膜是维持泥水盾构开挖面稳定的关键因素。通过渗透柱试验研究了加压泥浆向砂土渗透、并在砂土表面形成泥膜的行为,获得了泥膜渗透性与时间的关系。结果显示泥水盾构在开挖时,由于刀盘不断切削泥膜,开挖面上只能形成微透水的泥膜;当拼... 详细信息

泥膜是维持泥水盾构开挖面稳定的关键因素。通过渗透柱试验研究了加压泥浆向砂土渗透、并在砂土表面形成泥膜的行为,获得了泥膜渗透性与时间的关系。结果显示泥水盾构在开挖时,由于刀盘不断切削泥膜,开挖面上只能形成微透水的泥膜;当拼装管片时,刀盘停止转动,开挖面上则会形成难透水的泥膜。建立了在开挖面上设置微透水的泥膜的二维数值模型,通过瞬态渗流分析获得土体孔压的最大值。根据地层孔压计算了失稳区域内的渗透力,获得了不同泥浆压力下在泥膜表面和地层中的分配比例。当有效泥浆压力越大,孔压在泥膜和失稳区以外地层的下降幅度就越大,对维持开挖面稳定的贡献越小。基于极限平衡法,提出了泥水盾构开挖面极限泥浆压力的计算方法,结果显示目前工程中采用的方法高估了开挖面极限泥浆压力。

关键词：泥水盾构泥浆渗透泥膜渗透力开挖面稳定性

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基于密封舱压力场梯度的盾构开挖面稳定性判定

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煤炭学报 2012年第10期37卷 1643-1648页

作者：刘宣宇邵诚刘东昭殷福亮大连理工大学电子信息与电气工程学部辽宁大连116024 辽宁石油化工大学信息与控制工程学院辽宁抚顺113001

提出了一种基于密封舱压力场梯度的土压平衡盾构开挖面稳定性的判定方法。利用非均匀B样条最小二乘方法建立了密封舱压力场的分布模型,在此基础上,分析了竖直与水平方向压力梯度的变化,基于密封舱压力场梯度范数给出了开挖面的稳定域及... 详细信息

提出了一种基于密封舱压力场梯度的土压平衡盾构开挖面稳定性的判定方法。利用非均匀B样条最小二乘方法建立了密封舱压力场的分布模型,在此基础上,分析了竖直与水平方向压力梯度的变化,基于密封舱压力场梯度范数给出了开挖面的稳定域及判定方法。对于压力场梯度范数的极值,采用多级动态惩罚函数与粒子群相结合的优化算法对优化函数进行求解。最后,利用现场施工数据进行了仿真研究,对密封舱压力平衡、失衡时的压力场及等压线分布特征进行了分析,并进一步对开挖面的稳定性进行了判断,验证了判定方法的有效性。

关键词：土压平衡盾构压力场梯度开挖面稳定性非均匀B样条最小二乘法

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对向施工隧道贯通前开挖面稳定性上限有限元分析

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哈尔滨工程大学学报 2019年第7期40卷 1290-1296页

作者：孙雁军阳军生杨峰罗静静中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南省高速公路建设开发有限公司湖南长沙410001 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075

为探讨对向施工隧道贯通前开挖面存在的相互影响对地层稳定性的变化规律,本文将该问题假定为沿隧道纵向中线剖开的二维平面应变模型,采用刚体平动运动单元上限有限元法开展计算分析,获得了土体自重作用下地层临界失稳状态对应的隧道开... 详细信息

为探讨对向施工隧道贯通前开挖面存在的相互影响对地层稳定性的变化规律,本文将该问题假定为沿隧道纵向中线剖开的二维平面应变模型,采用刚体平动运动单元上限有限元法开展计算分析,获得了土体自重作用下地层临界失稳状态对应的隧道开挖面稳定性系数Ncr和有效间断线网破坏模式,以单元速度云图和速度矢量图形式呈现了典型破坏模式下速度场分布的特征。研究发现:对向开挖面间距比S/D对稳定性系数Ncr有显著影响,隧道埋深比H/D和土体内摩擦角Ф对其亦有影响。在转换间距比Str/D附近,稳定系数Ncr值差别不大,但破坏模式形态和范围差异明显。本研究为对向施工隧道贯通前的稳定性评价、选取合理预加固方案等工作提供理论支撑。

关键词：对向施工开挖面稳定性上限有限元刚体平动运动单元稳定性系数破坏模式隧道

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考虑渗透系数各向异性的盾构隧道开挖面稳定性数值极限分析

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同济大学学报（自然科学版） 2020年第12期48卷 1717-1725页

作者：袁帅冯德旺长安大学公路学院陕西西安710064

城市地铁隧道普遍采用盾构法施工,盾构掘进过程中密封舱支护力不足会引起开挖面的突然坍塌,造成重大人员伤亡和财产损失。隧道开挖会造成周围地层水力环境改变,引起地下水渗流,不仅在开挖面前方土体中产生渗透力,也使得围岩力学性质弱化... 详细信息

城市地铁隧道普遍采用盾构法施工,盾构掘进过程中密封舱支护力不足会引起开挖面的突然坍塌,造成重大人员伤亡和财产损失。隧道开挖会造成周围地层水力环境改变,引起地下水渗流,不仅在开挖面前方土体中产生渗透力,也使得围岩力学性质弱化,大大增加了盾构隧道开挖面失稳的风险。现有工作一般假定土体渗透系数为各向同性以简化计算,然而,土在沉积的过程中由于各种因素的影响会产生各向异性,即渗透特性与所选取的方向有关。基于极限分析理论,结合有限元四面体单元和半正定锥规划,建立三维数值极限分析方法。在此基础上,结合渗流分析,研究渗透系数各向异性条件下盾构隧道开挖面附近渗流场及开挖面极限支护力的变化规律,分析渗透系数比对开挖面破坏模式的影响,为盾构隧道安全施工提供重要的参考。

关键词：开挖面稳定性渗透系数各向异性极限分析渗透力

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考虑流-固耦合效应的异形盾构开挖面稳定性极限分析

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中国公路学报 2023年第11期36卷 345-357页

作者：张成平尚祎凡李巍涂诗琴马萌硕北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为有效评估含水地层异形盾构隧道开挖面的稳定性,解决异形盾构隧道开挖面稳定性预测和控制等关键问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了主动破坏模式下含水地层中异形盾构隧道开挖面发生失稳破坏的演化过程以及开挖面极限支... 详细信息

为有效评估含水地层异形盾构隧道开挖面的稳定性,解决异形盾构隧道开挖面稳定性预测和控制等关键问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了主动破坏模式下含水地层中异形盾构隧道开挖面发生失稳破坏的演化过程以及开挖面极限支护力的确定方法。运用FLAC3D有限差分软件,建立了考虑流-固耦合效应的异形盾构隧道开挖面主动破坏数值模型,通过FISH语言编程提取了异形隧道开挖面附近地层的孔隙水压分布。基于空间离散化技术和极限分析上限定理,采用线性插值方法计算了异形盾构隧道开挖面附近地层渗透力做功率,建立了含水地层考虑流-固耦合效应的异形盾构隧道开挖面稳定性分析模型,揭示了断面形状、地层参数、地下水位等因素对隧道开挖面极限支护力和三维破坏模式的影响规律。研究结果表明:流-固耦合情况下的地层孔隙水压力要明显大于单渗流情况下的孔隙水压力;隧道开挖面附近的孔隙水压力梯度明显大于其他区域;在同等工况下,矩形、五心马蹄形隧道开挖面的极限支护力相对较大,椭圆、三心马蹄形隧道开挖面的极限支护力相对较小;各断面形状下的隧道开挖面的极限支护力随黏聚力、内摩擦角和地下水位的增大而增大;随耦合时间的增大极限支护力先是不断增大,而后保持稳定。

关键词：隧道工程流-固耦合极限分析异形盾构开挖面稳定性上限定理

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饱和圆砾地层盾构隧道开挖面稳定性物理模型试验

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岩土工程学报 2019年第A02期41卷 129-132页

作者：吕玺琳曾盛王远鹏马少坤黄茂松同济大学岩土与地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092 广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全重点实验室广西南宁530004

通过开展3组饱和圆砾地层盾构隧道开挖面稳定性物理模型试验,研究了不同埋深条件下开挖面支护压力不足导致的渐进失稳破坏过程。通过分析大颗粒土滑移松动—裂隙出现—裂隙闭合过程表明,开挖面破坏过程中土体存在变形滞后效应,且该效应... 详细信息

通过开展3组饱和圆砾地层盾构隧道开挖面稳定性物理模型试验,研究了不同埋深条件下开挖面支护压力不足导致的渐进失稳破坏过程。通过分析大颗粒土滑移松动—裂隙出现—裂隙闭合过程表明,开挖面破坏过程中土体存在变形滞后效应,且该效应随隧道埋深变浅而减弱。对开挖面变形进行PIV精细化图像分析,得到其破坏模式类似于楔形体加筒仓体结构,楔形体倾角约为45°+φ/2。筒仓区土体松动由于存在滞后效应,可能导致开挖面破坏表现出突发现象。为准确预测极限支护压力,将传统楔形体模型改进为宽体楔形体模型,预测结果与试验结果符合较好。

关键词：盾构隧道圆砾土开挖面稳定性物理模型试验

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大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性三维极限分析方法

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铁道科学与工程学报 2022年第8期19卷 2369-2380页

作者：丁家浩彭立敏雷明锋朱立成唐志辉中南大学土木工程学院湖南长沙410075 重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300308

顶管法因具有综合成本低、施工周期短、环境影响小、不影响交通和施工安全性高等优势,已被广泛应用于地下人行通道和地下综合管廊等城市地下工程建设中,且以空间利用率高的大断面矩形顶管隧道最受青睐。针对当前大断面矩形顶管隧道开挖... 详细信息

顶管法因具有综合成本低、施工周期短、环境影响小、不影响交通和施工安全性高等优势,已被广泛应用于地下人行通道和地下综合管廊等城市地下工程建设中,且以空间利用率高的大断面矩形顶管隧道最受青睐。针对当前大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性分析方法问题,基于空间离散化技术,假定破裂面满足相关联流动法则,建立矩形顶管隧道三维离散化分析机构,并基于逐点生成机理形成微元三角形,若干微元三角形相连共同构成一个多面体来近似描述开挖面前方的土体破坏区,形成矩形顶管隧道三维破坏面,进而构建出矩形顶管隧道开挖面三维失稳破坏模型。根据极限分析上限定理,结合矩形顶管隧道三维离散模型和速度场,推导出矩形顶管隧道开挖面支护力的计算公式,建立大断面矩形顶管隧道开挖面稳定性三维极限分析方法,并基于Matlab平台开发了相应的计算程序,实现了开挖面极限支护压力的计算。最后,结合2个工程实例开展了模型可靠性验证,结果表明:计算结果与实测值吻合较好,误差在10%以内,可指导相关工程设计与施工。

关键词：顶管隧道矩形断面开挖面稳定性三维极限上限法

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