检索结果-内蒙古大学图书馆

第四届中日盾构隧道技术交流会

作者：赵丹彭立敏杨伟超中南大学土木建筑学院，长沙 410075

与一般盾构隧道相比，大坡度盾构隧道可在较短水平距离内使线路高程升降较快，但与此同时坡度的存在对开挖面稳定性也存在一定的影响。文章在引用Hom筒仓模型的基础上，基于大坡度盾构隧道的特点，首先引进开挖面处的坡度角对模型进行... 详细信息

与一般盾构隧道相比，大坡度盾构隧道可在较短水平距离内使线路高程升降较快，但与此同时坡度的存在对开挖面稳定性也存在一定的影响。文章在引用Hom筒仓模型的基础上，基于大坡度盾构隧道的特点，首先引进开挖面处的坡度角对模型进行改进，然后根据极限平衡条件对模型在开挖面处进行空间受力分析，最后推导出不同坡度下开挖面所需最小支护力的表达式。由表达式的计算结果表明;大坡度条件下坡度越大开挖面所需的最小支护力越大，在坡度值变化范围不大的条件下，两者近似成线性关系。该结论对大坡度段盾构机的选型及相关施工参数的确定具有一定的指导意义。

关键词：隧道开挖大坡度盾构法开挖面稳定性筒仓模型极限平衡

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倾斜盾构隧道掌子面稳定性研究综述

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低温建筑技术 2025年第2期47卷 62-67页

作者：莫佩浦尹鑫晟丁智魏纲浙江工业大学土木工程学院杭州310014 浙大城市学院土木工程系杭州310015 浙江省城市盾构隧道安全建造与智能养护重点实验室杭州310015

隧道倾角是盾构隧道施工的重要参数,改变隧道倾角直接影响开挖面极限支护力与开挖面失稳区域。为研究隧道倾角对开挖面稳定性的影响,文中综合国内外关于倾斜盾构隧道掌子面稳定性的分析结果,分别从模型试验法、数值模拟法以及理论分析... 详细信息

隧道倾角是盾构隧道施工的重要参数,改变隧道倾角直接影响开挖面极限支护力与开挖面失稳区域。为研究隧道倾角对开挖面稳定性的影响,文中综合国内外关于倾斜盾构隧道掌子面稳定性的分析结果,分别从模型试验法、数值模拟法以及理论分析法对倾斜隧道针对不同工况下的开挖面极限支护力与开挖面失稳特性进行总结。研究结果表明,仰坡工况(θ=10°)中开挖面极限支护力约为水平掘进工况下的1.7倍;随着隧道倾角的增大,开挖面极限支护力与开挖面失稳角大致呈线性变化关系,仰坡掘进工况下开挖面归一化极限支护力变化曲线斜率约为0.0048(θ>0°);θ=-15°下对应的归一化开挖面极限支护力范围在0.032~0.040内,θ=15°下对应的归一化开挖面极限支护力范围在0.145~0.165内。此研究结果可为倾斜盾构隧道施工提供工程应用参考。

关键词：盾构隧道倾斜隧道开挖面稳定性极限支护力

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上软下硬复合地层盾构隧道开挖面稳定性分析

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沈阳工业大学学报 2024年第6期46卷 848-854页

作者：叶友林刘晓龙牛奔周广宇徐春一沈阳建筑大学交通学院辽宁沈阳110168 沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 中国建设第六工程局有限公司天津300451

针对上软下硬复合地层条件下盾构隧道开挖面的稳定性问题,依托深惠城际2标实际工况,分析不同软硬比及土体参数对开挖面极限支护压力的影响。利用颗粒流数值模拟分析土体的失稳模式,借助极限分析法建立符合开挖面失稳轮廓的理论计算模型... 详细信息

针对上软下硬复合地层条件下盾构隧道开挖面的稳定性问题,依托深惠城际2标实际工况,分析不同软硬比及土体参数对开挖面极限支护压力的影响。利用颗粒流数值模拟分析土体的失稳模式,借助极限分析法建立符合开挖面失稳轮廓的理论计算模型,将理论计算结果与既往文献及实际工程进行比较分析。结果表明:当隧道开挖面主动失稳时,变形主要集中在软土层,硬岩层的变形较少;随着开挖面软硬比的增大,隧道开挖面的极限支护压力也增大;开挖面的极限支护压力与隧道埋深比无关,与土体内摩擦角成反比。

关键词：盾构隧道离散元上软下硬复合地层极限分析法开挖面稳定性埋深比内摩擦角软硬比

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隧道开挖面预注浆加固稳定性理论计算模型

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现代隧道技术 2024年第5期61卷 42-51页

作者：张霄王明年于丽王志龙刘大刚马治中西南交通大学土木工程学院成都610031 极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室成都610031 西南交通大学隧道工程教育部重点实验室成都610031 四川交通职业技术学院成都611130 中铁建大桥工程局集团第三工程有限公司沈阳110043

为了支撑隧道开挖面预注浆参数的定量化设计,建立考虑预注浆加固作用的开挖面稳定性计算模型,采用极限平衡法及强度折减法推导开挖面稳定系数计算公式。研究表明:理论模型计算结果与数值模型、模型试验结果吻合较好,平均相对误差为4.3%... 详细信息

为了支撑隧道开挖面预注浆参数的定量化设计,建立考虑预注浆加固作用的开挖面稳定性计算模型,采用极限平衡法及强度折减法推导开挖面稳定系数计算公式。研究表明:理论模型计算结果与数值模型、模型试验结果吻合较好,平均相对误差为4.3%;隧道开挖面稳定性随着围岩力学参数、黏聚力增强系数、预注浆范围的增加而提高;开挖面临界注浆范围约为0.4D~0.8D,当预注浆范围超过临界注浆范围后,预注浆加固效果最佳,且开挖面稳定性不再受加固范围影响;得到考虑隧道围岩强度参数、开挖方法、未支护段长度、黏聚力增强系数的开挖面安全系数,为预注浆参数设计提供参考。

关键词：隧道工程开挖面稳定性预注浆加固理论计算模型

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大断面矩形顶管隧道开挖面土体稳定性研究

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现代隧道技术 2017年第5期54卷 70-77,85页

作者：许有俊梁玮真刘忻梅崔广琴白雪光内蒙古科技大学土木工程学院包头014010 内蒙古科技大学数理与生物工程学院包头014010 包头城建集团股份有限公司包头014010

文章以采用土压平衡矩形顶管法施工的内蒙古科技大学地下通道为背景,采用理论分析、数值模拟、现场监控量测等手段,对砂砾石地层条件下矩形顶管开挖面的主动和被动破坏规律进行了研究,主要得到了以下结论:(1)考虑顶管隧道开挖面为矩形... 详细信息

文章以采用土压平衡矩形顶管法施工的内蒙古科技大学地下通道为背景,采用理论分析、数值模拟、现场监控量测等手段,对砂砾石地层条件下矩形顶管开挖面的主动和被动破坏规律进行了研究,主要得到了以下结论:(1)考虑顶管隧道开挖面为矩形断面的特点,建立梯形楔体计算模型,推导出开挖面主动破坏时的极限支护应力计算公式并应用于实际工程,采用该公式计算得到的极限支护压力与数值模拟计算结果相差较小,两种研究方法得到了相互验证;(2)采用FLAC3D数值模拟得到的地表沉降槽与实测地表沉降槽形态基本相似,近似服从正态分布,且地表沉降值基本接近;(3)随着支护应力比的减小,开挖面塑性区逐渐由开挖面前方向斜上方发展,当支护应力比为0.165时,开挖面前方土体水平位移骤然增加,开挖面塑性区延伸至地表,土体丧失整体稳定性,发生主动破坏,且从开挖面失稳后地表塑性区扩展形态来看,基本接近梯形楔形体形状,从而验证了解析公式计算模型的合理性;(4)随着支护应力比的增大,开挖面前方土体塑性区自开挖面顶部向地表斜上方延伸,当支护应力比为3.0时,塑性区发展至地面,此时土体失稳,发生被动破坏,其塑性区范围远小于主动破坏时的塑性区。

关键词：矩形顶管砂砾石地层开挖面稳定性数值模拟支护力

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复杂地层大型泥水盾构开挖面破坏细微观机理及宏观稳定性研究

复杂地层大型泥水盾构开挖面破坏细微观机理及宏观稳定性研究

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作者：胡欣雨同济大学

学位级别：博士

对于大型泥水盾构隧道，随隧道直径的增大，开挖面的面积将成平方倍增大，因而盾构推进施工开挖面的土层条件及掘进环境等更为复杂多样，土体的自稳性也随之下降。因此，施工中地层土体的稳定性及隧道开挖面支护压力的有效控制是两大较... 详细信息

对于大型泥水盾构隧道，随隧道直径的增大，开挖面的面积将成平方倍增大，因而盾构推进施工开挖面的土层条件及掘进环境等更为复杂多样，土体的自稳性也随之下降。因此，施工中地层土体的稳定性及隧道开挖面支护压力的有效控制是两大较为突出的难题(第1章)。\n 泥水盾构施工中，泥浆向开挖面前方的渗入使得原状土体的结构和强度发生改变，这些变化是不同工况下泥水支护压力、泥水质量等的综合反映，而土体强度和结构的变化又关系到开挖面的稳定和变形以及地表沉降。因此，本论文首先开展了真三轴-微观耦合实验(第2章)，描述了泥浆对开挖面前方土体的渗入、土体空隙大小的变化以及有效支护压力的大小三者相互作用对土体整体强度的影响，同时提出了在渗透性极低、泥浆无法形成泥膜的地层条件下的开挖面稳定机理。本章定量刻画了泥浆土(概念见2.1节“概述”)的强度和结构变化，并以此为对象从微细观机理探讨了开挖面的稳定性，为进一步开展开挖面的整体稳定性研究打下基础。\n 论文的的第3章首先介绍了离散单元法的基本思想及颗粒流方泫，然后重点描述了本论文所采取的双轴数值试验方法和数值试验中试样制备的方法，为进一步研究盾构开挖面土体失稳破坏形式奠定坚实的理论基础。\n 在第3章基础上，第4章中论文引入细观尺度的离散单元法，将宏观力学特性与微观结构特征相联系并定量化，通过建立颗粒流数值模拟计算模型，研究了在不同土质地层中大型泥水盾构开挖面的失稳破坏机理，描述其发生、发展的整个过程，包括对周围地层产生的影响，并通过对不同埋深情况下极限支护压力规律的研究，明确了不同地层条件下开挖面的失稳破坏模式：开挖面前方楔形体滑动区域以及其上部大变形区域，主要表现为从盾构拱顶部向地表逐渐发展，失稳影响区域是粘性土明显大于砂性土，且粘性土呈较宽广的凹槽盆状，砂性土表现为较狭窄的烟囱状。\n 在形象刻画不同地层条件(粘性土、砂性土)开挖面失稳机理及其破坏模式的基础上，第5章对仅适用于砂性土地层失稳破坏模式的传统楔形体模型进行了改进，建立了改进楔形体模型的三维解析方法。在该解析解中，克服了传统隧道上覆松动土压力计算理论中的滑动面假定与粘土地层条件不符的缺陷，并依据上覆土体实际位移区域，建立了改进的太沙基松动土压力计算模型，并推导了相应的计算公式。\n 论文最后基于所推导的改进楔形体模型解析解，对影响大型盾构隧道开挖面稳定的主要影响因素进行了参数敏感性分析(第5章)。

关键词：大型泥水盾构开挖面稳定性破坏模式楔形体模型松动土压力塌陷破坏

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软土浅埋暗挖隧道开挖面扰动特性及稳定性分析

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铁道科学与工程学报 2007年第4期4卷 56-60页

作者：吉小明广东工业大学(大学城)建设学院广东广州510006

分析了浅埋暗挖地铁软土隧道开挖后围岩扰动带应力、变形特性、表征方法。利用特征曲线法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。实例计算... 详细信息

分析了浅埋暗挖地铁软土隧道开挖后围岩扰动带应力、变形特性、表征方法。利用特征曲线法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。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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考虑水土参数变异性的盾构隧道开挖面支护力设计方法

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铁道科学与工程学报 2025年第1期22卷 259-271页

作者：胡子威雷明锋张运波肖凤龙杨鹏亮贾朝军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

随着隧道工程技术的发展,稳健性设计已成为确保工程安全与效率的关键。鉴于传统的确定性计算无法充分考虑地层和水力参数空间变异性对盾构隧道开挖面稳定性影响的问题,采用随机场理论,充分考虑地层参数的空间变异性及其自相关性的影响... 详细信息

随着隧道工程技术的发展,稳健性设计已成为确保工程安全与效率的关键。鉴于传统的确定性计算无法充分考虑地层和水力参数空间变异性对盾构隧道开挖面稳定性影响的问题,采用随机场理论,充分考虑地层参数的空间变异性及其自相关性的影响。基于极限上限分析定理,采用三维空间离散技术,构建不确定性条件下盾构隧道开挖面三维螺旋破坏机构模型。在此基础上,通过结合三维离散破坏机构的速度场和功率平衡方程,建立不确定性条件下盾构隧道开挖面支护力的计算方法,并与相关研究进行了对比验证。之后,开展了地层和水力参数不确定性对隧道开挖面失效概率的影响分析。在此基础上,提出适用于工程的盾构隧道开挖面支护力稳健性设计方法,并开发快速计算程序。最后,结合工程案例,应用所提出的设计方法进行分析设计,并与工程实践进行对比。研究结果表明:不确定性条件下盾构隧道开挖面支护力计算方法在确定性与不确定性分析中均可靠;孔隙水压力系数变异性的影响较摩擦角和黏聚力的变异系数更大;变异系数和自相关距离的增大使随机计算的支护力分布更离散。提出的盾构隧道开挖面支护力稳健性设计方法和工程实测结果吻合较好,可为相关工程施工与设计提供指导。

关键词：随机场理论开挖面稳定性三维上限分析稳健性设计

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砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性的模型试验和计算研究

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岩土力学 2020年第3期41卷 837-848页

作者：米博项彦勇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

针对浅埋盾构隧道开挖渗流对开挖面支护压力和地层失稳模式的影响问题,考虑盾构机开挖仓渣土孔隙水压力和面板及开口率的作用,设计制作了水下地层浅埋盾构隧道的开挖渗流模型并建立了附近地层沉降的量测采集系统。在不同的稳态渗流条件... 详细信息

针对浅埋盾构隧道开挖渗流对开挖面支护压力和地层失稳模式的影响问题,考虑盾构机开挖仓渣土孔隙水压力和面板及开口率的作用,设计制作了水下地层浅埋盾构隧道的开挖渗流模型并建立了附近地层沉降的量测采集系统。在不同的稳态渗流条件下,逐渐加大盾构隧道开挖仓的进土量,量测开挖面水土压力和孔隙水压力以及附近地层沉降,并配合进行了数值模拟和极限平衡计算分析。研究发现:开挖面有效土压力随开挖体积损失的增加而降低,达到极限值后保持不变;维持开挖面稳定的必要支护压力与可以容许的地层失稳范围有关,开挖面的极限有效土压力与地层的极限失稳范围相对应,是最小的必要支护压力。渗流会使开挖面的极限有效土压力增大,与开挖面-地表之间的水头差大致呈线性关系。渗流会使开挖面前方地层的极限失稳范围增大,但对后方地层极限失稳范围的影响不大;对于开挖面-地表相对水头差较小(小于或等于0.33)的情况,渗流主要起到增大地层沉降量的作用,地层的极限失稳范围只是略有增大;对于相对水头差较大(大于0.33并小于1.00)的情况,渗流主要起到增大地层极限失稳范围的作用,而地层最大沉降量有所减小;对于相对水头差很大(大于或等于1.00)的情况,渗流对地层沉降量的影响和对极限失稳范围的影响都基本上已经达到了极限。地层的极限失稳范围可以自下而上地划分成3个部分,开挖面高度范围内的倒棱锥体,地表以下一定深度范围内的(顶部)倒棱台体,以及两者中间一定高度的(中部)倒棱台体,其中,棱锥体的纵向锥角(或纵向破裂角)及横向锥角(或横向破裂角)都随着相对水头差的增大而增大,对地层极限失稳范围的影响最为显著。

关键词：砂土地层浅埋盾构隧道开挖-渗流开挖面稳定性模型试验计算分析

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富水断层隧道掌子面稳定性及预加固对策研究

富水断层隧道掌子面稳定性及预加固对策研究

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作者：张罗逊西南交通大学

学位级别：硕士

由于隧道工程对线性有很高的要求,高速公路隧道不可避免的要穿越不良地质区域,如断层破碎带,断层破碎带围岩质量差,隧道开挖容易引起掌子面失稳,特别是富水断层隧道,由于存在着渗流力,掌子面更容易发生失稳破坏。因此,研究隧道穿越富水... 详细信息

由于隧道工程对线性有很高的要求,高速公路隧道不可避免的要穿越不良地质区域,如断层破碎带,断层破碎带围岩质量差,隧道开挖容易引起掌子面失稳,特别是富水断层隧道,由于存在着渗流力,掌子面更容易发生失稳破坏。因此,研究隧道穿越富水断层隧道掌子面的稳定性和预加固措施具有重要的理论和实际意义。本文以ABAQUS有限元软件建立数值分析模型,研究渗透系数、粘聚力、掌子面支护力对掌子面稳定性的影响,在此基础上研究基于新意法的预加固措施支护效果。本文的主要研究成果如下:1、本文针对隧道穿越富水软弱破碎带掌子面失稳的问题,对影响掌子面稳定性的因素(渗透系数、粘聚力、掌子面支护力)进行研究,计算表明渗透系数和粘聚力对掌子面的最大挤出位移的影响范围长度相同,渗透系数相较于粘聚力的影响范围更靠前。2、从进入断层区域前开始施加垂直于掌子面的支护力,当支护力比为2.5,掌子面挤出位移大幅减小,几乎不产生增量位移。3、在对掌子面稳定性影响因素的研究基础上,对基于新意法的全断面开挖的预加固措施(超前预注浆、超前锚杆、超前管棚)进行研究,计算表明,超前预注浆提高了待挖体的围岩质量,降低了待挖体的渗透系数,减小了掌子面挤出位移;超前锚杆作用效果存在着边际效应,即超前锚杆在一定长度范围内能大幅减小掌子面挤出位移,超出该长度对掌子面最大挤出位移的减小贡献不大;超前管棚对掌子面前方拱顶沉降和地表沉降量作用效果明显。4、未支护与超前管棚支护时,未开挖至地层分界面时,在地层分界面先出现塑性区,超前注浆支护时,塑性区出现在注浆区与软弱破碎带分界面,且在未开挖至该分界面提前出现。

关键词：隧道施工断层破碎带流固耦合开挖面稳定性预加固

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