检索结果-内蒙古大学图书馆

上海交通大学学报 2023年第6期57卷 690-699页

作者：戴治恒张孟喜魏辉顾婕张晓清上海大学力学与工程科学学院上海200444 中铁二十局集团第五工程有限公司昆明650200

以佛-莞城际线路长隆隧道工程为背景,采用室内试验和数值模拟,研究常压开仓时换刀区失稳和渐进破坏过程.结合工程实际建立数值模型,采用快速拉格朗日差分法分析钢管桩-注浆方案常压换刀区地层的安全系数,对比分析钢管桩-注浆加固方案对... 详细信息

以佛-莞城际线路长隆隧道工程为背景,采用室内试验和数值模拟,研究常压开仓时换刀区失稳和渐进破坏过程.结合工程实际建立数值模型,采用快速拉格朗日差分法分析钢管桩-注浆方案常压换刀区地层的安全系数,对比分析钢管桩-注浆加固方案对换刀区地层应力释放和位移的控制效果.结果表明,常压开仓时盾构开挖面首先失稳,并引起土体流失以及土压力释放现象;随着刀盘后移,逐渐诱导换刀区地层出现大范围竖向位移,最终贯通至地表.采用钢管桩-注浆方案,换刀区安全系数得到显著提高,地层应力释放和位移均得到有效控制.与注浆加固方案相比,钢管桩-注浆方案具有工期短、污染少的优点且钢管桩可回收,不影响土体后续使用,为工程提供新的地层加固思路.

关键词：常压换刀钢管桩-注浆加固开挖面稳定性全风化地层上软下硬地层

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盾构隧道穿越软硬不均地层时掌子面稳定性分析

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路基工程 2018年第1期 194-199页

作者：康芮舒东利中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

在盾构隧道施工中,由于地层条件以及盾构掘进参数设置的多变性,使盾构给予开挖面的支护压力有较大的波动。针对广东肇庆市盾构隧道穿越软硬不均地层的施工,运用数值模拟研究由于开挖面支护压力变化而引起的地层变形规律、开挖面失稳后... 详细信息

在盾构隧道施工中,由于地层条件以及盾构掘进参数设置的多变性,使盾构给予开挖面的支护压力有较大的波动。针对广东肇庆市盾构隧道穿越软硬不均地层的施工,运用数值模拟研究由于开挖面支护压力变化而引起的地层变形规律、开挖面失稳后的破坏状态,并最终确定使开挖面保持稳定的极限支护压力。

关键词：泥水加压盾构隧道数值模拟开挖面稳定性支护应力比围岩

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浅埋暗挖隧道围岩预加固机理及稳定性分析

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现代隧道技术 2008年第S1期45卷 238-243页

作者：吉小明石明霞广东工业大学(大学城)建设学院广州510006

隧道工程中浅埋暗挖隧道施工软弱围岩的稳定性及地层变形控制是一个十分重要的问题。文章分析了浅埋暗挖地铁隧道开挖后围岩扰动带变形特性、表征方法,稳定性分析方法。利用特征曲线法及莫尔-库仑强度理论分析了地层预加固机理。以国内... 详细信息

隧道工程中浅埋暗挖隧道施工软弱围岩的稳定性及地层变形控制是一个十分重要的问题。文章分析了浅埋暗挖地铁隧道开挖后围岩扰动带变形特性、表征方法,稳定性分析方法。利用特征曲线法及莫尔-库仑强度理论分析了地层预加固机理。以国内常用的管棚预加固技术为例,提出了利用混合物理论中体积分数概念来分析加固效果的方法,并给出了应用实例。有限元实例计算分析结果表明:采用管棚预加固技术加固隧道拱部可降低地表沉降,但对降低开挖面挤出效应效果有限。

关键词：开挖面稳定性开挖扰动带管棚加固法有限元分析

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深埋盾构隧道开挖面三维对数螺旋破坏模式的上限分析

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岩土力学 2015年第7期36卷 2105-2110页

作者：冯利坡郑永来邓树新李文峋常州市轨道交通发展有限公司江苏常州213022 同济大学土木工程学院上海200092

相对于盾构隧道施工的大量需求与快速发展的状况,国内在盾构工法特别是大型深埋盾构隧道施工技术和理论研究方面还存在不足,特别是水压条件下深埋盾构隧道开挖面稳定问题。基于极限分析上限法和水土压力统一参数,对考虑水压影响的均质... 详细信息

相对于盾构隧道施工的大量需求与快速发展的状况,国内在盾构工法特别是大型深埋盾构隧道施工技术和理论研究方面还存在不足,特别是水压条件下深埋盾构隧道开挖面稳定问题。基于极限分析上限法和水土压力统一参数,对考虑水压影响的均质土深埋隧道开挖面稳定性计算方法进行研究,建立了考虑水压影响的深埋盾构隧道开挖面三维对数螺旋破坏模式模型,并推导了其极限支护压力计算公式。然后利用土层厚度加权平均法,可将上述方法应用于多层土深埋盾构隧道开挖面稳定性的评价中。最后,以上海长江盾构隧道实际工程为例,采用本文推导的极限分析上限三维对数螺旋破坏模式方法计算并分析其极限支护压力,并将计算结果与前人研究和规范方法计算的结果进行对比分析。通过该研究可改进与完善水压条件下深埋盾构隧道极限支护压力确定方法,从而为考虑水压条件下盾构隧道施工支护压力的合理确定提供理论依据。

关键词：深埋盾构隧道开挖面稳定性极限上限法极限支护压力三维对数螺旋

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浅埋矩形盾构隧道开挖面极限支护力研究

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隧道建设(中英文) 2024年第S2期44卷 108-114页

作者：仉文岗韩馥柽孙伟鑫 SU Weijia 杨甲锋肖鹏杨文钰重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆铁路投资集团有限公司重庆400023 重庆大学产业技术研究院重庆400030

合理的支护力是维持盾构隧道开挖面稳定的重要保障,然而现有针对矩形盾构隧道开挖面支护力的研究较少。为有效解决矩形盾构隧道开挖面破坏形式不明确以及极限支护力设计方法不精确等问题,基于摩尔-库仑屈服准则,通过优化传统三维楔形体... 详细信息

合理的支护力是维持盾构隧道开挖面稳定的重要保障,然而现有针对矩形盾构隧道开挖面支护力的研究较少。为有效解决矩形盾构隧道开挖面破坏形式不明确以及极限支护力设计方法不精确等问题,基于摩尔-库仑屈服准则,通过优化传统三维楔形体模型,将矩形盾构隧道开挖面土体破坏形式进行修正,建立适用于矩形盾构隧道的主动和被动土体破坏计算模型,并推导提出极限支护力计算公式。采用有限元分析软件Plaxis3D对盾构隧道开挖面的主动和被动极限破坏状态进行模拟,并对提出的土体破坏模式、主动和被动极限支护力的变化规律进行验证分析。研究表明,提出的土体破坏计算模型与数值模拟结果具有较高的吻合性,研究结果较好地揭示了土体黏聚力、内摩擦角、埋深比和地下水水位高度对极限支护力的影响,其中被动极限支护力与以上参数呈现正相关关系,而主动极限支护力随着黏聚力和内摩擦角的增加而减小。

关键词：矩形盾构隧道开挖面稳定性主动破坏被动破坏极限支护力

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考虑渗流的饱和粉土地层盾构开挖面稳定分析

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岩土力学 2023年第7期44卷 2005-2016页

作者：尹鑫晟舒营梁禄钜张世民浙大城市学院工程学院浙江杭州310015 浙江省城市盾构隧道安全建造与智能养护重点实验室浙江杭州310015 城市基础设施智能化浙江省工程研究中心浙江杭州310015 安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001

土压平衡盾构在穿越高水位钱塘江粉土地层时,地下水与密封舱之间的高水压差会产生过大的指向开挖面的渗透力。钱塘江粉土黏聚力低,开挖面自立性差,且土体模量小,过大的渗透力会使土体产生更大的变形,导致开挖面失稳。数值模拟中合理选... 详细信息

土压平衡盾构在穿越高水位钱塘江粉土地层时,地下水与密封舱之间的高水压差会产生过大的指向开挖面的渗透力。钱塘江粉土黏聚力低,开挖面自立性差,且土体模量小,过大的渗透力会使土体产生更大的变形,导致开挖面失稳。数值模拟中合理选取土的本构关系与模型参数,对计算结果的可靠性十分重要。为了研究渗流条件下开挖面稳定性问题,基于室内试验,对钱塘江粉土的摩尔-库仑本构模型和摩尔-库仑应变软化本构模型参数进行研究。研究发现,钱塘江粉土的剪应变是轴向应变的1.5倍;根据三轴卸荷试验得到应变软化内摩擦角和剪应变的关系,当剪应变为4.7%时内摩擦角达到峰值为25°,剪应变为7.4%时内摩擦角达到残余值为21°,剪应变在4.7%~7.4%之间时,内摩擦角线性减小。采用有限差分软件建立39组三维分析模型,通过与离心机试验的极限支护压力和地表沉降对比发现,相同水位情况下,摩尔-库仑应变软化本构模型计算的极限支护压力与离心机试验的最小误差为3.1%,最大地表沉降的误差为5.67%。证明了在钱塘江粉土地层中使用摩尔-库仑应变软化本构模型的可行性及模型参数的可靠性。

关键词：数值模拟开挖面稳定性渗流本构模型钱塘江粉土

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复合地层盾构开挖面极限支护力上限分析

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工程科学与技术 2021年第2期53卷 95-102页

作者：代仲海胡再强西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048

随着地下空间进一步的开发与利用,盾构施工面临的地质条件更加复杂多样。盾构在复合地层中掘进时,因地层间力学性质差异,易因开挖面支护力确定不当而造成失稳破坏,给工程带来负面影响。针对盾构隧道穿越复合地层较穿越均质土体时,由于... 详细信息

随着地下空间进一步的开发与利用,盾构施工面临的地质条件更加复杂多样。盾构在复合地层中掘进时,因地层间力学性质差异,易因开挖面支护力确定不当而造成失稳破坏,给工程带来负面影响。针对盾构隧道穿越复合地层较穿越均质土体时,由于上下地层间力学性质差异而导致的开挖面支护压力难以确定的问题,基于组合对数螺旋线破坏模式的复合地层中盾构开挖面失稳模型,利用极限分析上限定理推导了复合地层盾构隧道开挖面极限支护力上限表达式,结合非线性优化技术,求得极限支护力最优解,并通过与现有文献进行对比,验证了采用组合对数螺旋破坏模式的合理性;同时,讨论了不同参数对极限支护力及临界破坏模式的影响,给出了破坏时临界滑动面示意图。结果表明:当上部地层内摩擦角和黏聚力一定,极限支护力随下部地层内摩擦角和黏聚力的增大而降低;随着隧道直径的增大,极限支护力显著增大。定义上层地层深度与隧道直径之比为深度系数,对于复合地层,深度系数越小,极限支护力对于地层抗剪强度参数的变化越敏感;但对于单一地层,深度系数的变化对极限支护力没有影响。所得结论对实际工程具有一定的指导意义。

关键词：盾构隧道复合地层极限上限分析法开挖面稳定性

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突变地质界面盾构隧道开挖面极限支护压力研究

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中国铁道科学 2016年第6期37卷 50-59页

作者：王国富孙捷城路林海王渭明王丹山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590 济南轨道交通集团有限公司山东济南250101

盾构隧道穿越由岩质到富水软黏土或砂土的突变地质界面时,受不均匀土压力、强弱介质力学性质差异、孔隙水压力剧变等因素影响,将产生沿弱体界面的滑移破坏。基于筒仓理论,建立突变地质界面下的梯形棱柱体极限平衡模型,推导开挖面极限支... 详细信息

盾构隧道穿越由岩质到富水软黏土或砂土的突变地质界面时,受不均匀土压力、强弱介质力学性质差异、孔隙水压力剧变等因素影响,将产生沿弱体界面的滑移破坏。基于筒仓理论,建立突变地质界面下的梯形棱柱体极限平衡模型,推导开挖面极限支护压力计算公式;以济南轨道交通R1线隧道下穿腊山河段为工程背景,分析不同界面距离时开挖面的破坏模式和围岩变形分布特征,揭示开挖面极限支护压力随界面距离的变化规律。研究结果表明:不同梯形体长度比下的极限破裂角均相同,可近似为45°-φ/2;当界面距离比ε为-1≤ε≤0时,开挖面的破坏模式由楔形体转化为梯形体,其极限支护应力比随界面距离的减小而显著增大;开挖面极限支护压力随界面前后黏聚力、内摩擦角差异的增大而增大,界面倾斜时对围岩稳定性的影响比界面垂直时更加显著。

关键词：盾构隧道突变地质界面开挖面稳定性极限支护压力梯形棱柱体极限平衡模型

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浅埋盾构隧道开挖面失稳发展过程模型试验

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浙江大学学报（工学版） 2017年第5期51卷 863-869页

作者：唐晓武李姣阳邹金杰赵宇甘鹏路刘维潘乘浪浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 中国电建集团华东勘测设计研究院浙江杭州310014 浙江大学防灾工程研究所浙江杭州310058 苏州大学城市轨道交通学院江苏苏州215131

为了研究开挖面支护力、地层变形规律和开挖面失稳发展过程,利用对称性,采用半隧道模型,进行不同支护板后退速率下的4组试验.结果表明,支护板后退速率影响支护力和地层变形数值,而不影响其发展规律.随着支护板位移增大,支护力快速下降... 详细信息

为了研究开挖面支护力、地层变形规律和开挖面失稳发展过程,利用对称性,采用半隧道模型,进行不同支护板后退速率下的4组试验.结果表明,支护板后退速率影响支护力和地层变形数值,而不影响其发展规律.随着支护板位移增大,支护力快速下降到最小值,接着上升到稳定值.相应地,开挖面失稳发展依次经历局部剪切带、闭合剪切带、贯穿剪切带3个阶段.与理论模型的对比发现,机动场模型处于闭合剪切带阶段,得到的支护力更接近于最小支护力;楔形体模型处于贯穿剪切带阶段,得到的支护力更接近于稳定支护力.

关键词：开挖面稳定性失稳模式剪切带支护板后退速率

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基于应变软化模型的富水弱胶结砾岩地层隧道稳定性分析

基于应变软化模型的富水弱胶结砾岩地层隧道稳定性分析

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作者：乔超征北京交通大学

学位级别：硕士

随着我国公路、铁路交通事业的不断发展,工程建设地域和规模的不断扩大,越来越多介于土和岩石之间的过渡性的岩土体成为隧道施工设计中难以避免的重点和难点。该地层岩土体往往胶结性较差,含水量高,对于工程施工过程的开挖扰动较为敏感... 详细信息

随着我国公路、铁路交通事业的不断发展,工程建设地域和规模的不断扩大,越来越多介于土和岩石之间的过渡性的岩土体成为隧道施工设计中难以避免的重点和难点。该地层岩土体往往胶结性较差,含水量高,对于工程施工过程的开挖扰动较为敏感,表现出明显的应变软化现象,隧道开挖扰动以后强度迅速降低,施工中极易发生塌方,大变形等灾害,对工程设计和施工开挖造成诸多难以解决的问题。本文依托蒙华铁路中条山隧道,对第三系弱胶结砾岩施工扰动之后出现的软化特性进行相关研究,通过现场采样、室内试验、微观观察、数值模拟,对该类型隧道掌子面开挖稳定性进行系统研究,同时对中条山隧道不同工况下,施工过程中的洞周渗流场、位移场、初支受力特征和掌子面的稳定性进行相关研究,为类似工况隧道施工建设提供参考。论文主要取得了如下研究成果。(1)通过室内大型剪切试验,对弱胶结砾岩的变形特征和强度特征展开系统研究,发现弱胶结砾岩具有明显的应变软化现象。根据其应力应变曲线,结合弱胶结砾岩相关力学特性分析,选择应变软化模型进行数值模拟计算。(2)对比分析应变软化模型和理想弹塑性模型计算结果之间的差异性,可以发现采用理想弹塑性模型计算对比工程实际而言较为保守,应变软化模型更能较好反映出弱胶结砾岩变形特点。同时为了研究应变软化模型参数取值对工程的影响,本文对应变软化模型参数的相关意义进行相应研究。(3)对隧道掌子面稳定性常用的几种定量评价方法进行研究分析,说明强度折减法在应变软化地层隧道掌子面稳定性评价的适用性较差,详细介绍了降载法在应变软化地层隧道掌子面稳定性系数求解的实现方法。结合尖点突变理论分析有无渗流作用下应变软化地层中隧道掌子面的稳定性。(4)在应变软化模型的基础上,结合工程实际情况,研究初始水头高度、岩土体渗透系数增大、围岩侧压力系数和台阶长度这四种影响因素对隧道施工过程中洞周围岩的位移场、渗流场、初支受力和掌子面稳定性的影响规律。水头高度升高,洞周位移增大,掌子面稳定性降低;侧压力系数的增大,拱顶沉降变形明显减小,边墙横向变形显著增大,掌子面安全系数逐渐减小;台阶长度增加,隧道洞周围岩收敛位移显著增大,围岩稳定性降低,掌子面的稳定性提高。

关键词：第三系弱胶结砾岩流固耦合应变软化模型降载法开挖面稳定性隧道围岩变形

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