检索结果-内蒙古大学图书馆

中国公路学报 2020年第3期33卷 132-143页

作者：沈翔袁大军北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京交通大学隧道与地下工程教育部工程研究中心北京100044 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为了探明盾构掘进过程中机-土相互作用的机理,指导盾构姿态的控制和调整,针对水平偏角变化对盾构与土相互作用的影响这一问题,对作用于盾壳周围土压力的理论计算方法以及水平偏角预测模型进行研究。首先基于地基反力曲线,通过等效弹簧... 详细信息

为了探明盾构掘进过程中机-土相互作用的机理,指导盾构姿态的控制和调整,针对水平偏角变化对盾构与土相互作用的影响这一问题,对作用于盾壳周围土压力的理论计算方法以及水平偏角预测模型进行研究。首先基于地基反力曲线,通过等效弹簧近似建立盾构与土的相互作用模型,同时基于几何分析可计算盾构水平偏角变化过程中周围土层发生的位移,从而得到作用于盾构外壳的周围土压力的理论计算方法。然后引用改进的松动土压力计算方法,得到盾构初始土压力的计算方法,解决盾构水平偏角计算的初始边界问题,并结合土对盾构作用荷载的计算方法得到盾构水平偏角计算方法。基于所建立的理论计算模型,对盾构机质量、地层类型以及地层开挖损失率等因素对盾构-土相互作用的影响进行分析和讨论。最后,结合济南地铁R2线盾构隧道工程,对盾构的水平偏角以及相关掘进参数进行实时监测,并与盾构水平偏角理论值进行对比分析。研究结果表明:盾构质量以及地层开挖损失率对盾构在水平面上进行姿态的影响较小;不同地层类型以及地层的土压力系数对盾壳与土相互作用的影响较大;通过工程应用发现盾构水平偏角理论值的变化趋势与实测值基本一致,但由于盾构自身施加的调姿弯矩无法完全作用于盾构机,因此理论值普遍大于实测值。

关键词：隧道工程盾构隧道水平偏角相互作用

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泥水劈裂试验伸展现象的力学分析

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岩石力学与工程学报 2013年第7期32卷 1434-1442页

作者：刘学彦袁大军北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学隧道与地下工程教育部工程研究中心北京100044

泥水盾构掘进时,在江中冲槽段等复杂条件下,泥水压力很难设定,稍有不慎就会发生泥水劈裂,甚至导致泥水喷发危及工程安全。为观察并研究劈裂伸展现象及其力学机制,在研制现场泥水劈裂仪并进行现场试验的基础上,建立泥水劈裂伸展模型,给... 详细信息

泥水盾构掘进时,在江中冲槽段等复杂条件下,泥水压力很难设定,稍有不慎就会发生泥水劈裂,甚至导致泥水喷发危及工程安全。为观察并研究劈裂伸展现象及其力学机制,在研制现场泥水劈裂仪并进行现场试验的基础上,建立泥水劈裂伸展模型,给出防止泥水劈裂的泥水压力上限设定的计算方法。研究表明:泥水劈裂伸展的力学特性不仅与地层性能有关,而且与所选用的泥浆特性有关。实际工程中,在地层性能不易改变的条件下,增加泥水重度、提高泥水黏性有利于阻止劈裂进一步伸展。劈裂发生后出现的泥水压力降低现象将有利于阻止泥水劈裂进一步伸展。在劈裂发生后,不能因为泥水压力下降而急忙增加泥水压力,这样不但泥水压力不能增加,反而会导致泥水劈裂的迅速伸展,加快泥水喷发的发生。绝大多数情况下,在泥水劈裂伸展的过程中泥水和地层的组合抗劈裂能力会逐渐变小。因此,预防泥水盾构开挖过程中的泥水喷发问题,要从预防泥水劈裂入手,对泥水压力的上限进行控制。

关键词：隧道工程泥水劈裂伸展模型参数分析地层强度特性泥水特性泥水压力

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水下盾构对接拆机后管片应力松弛控制措施研究

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土木工程学报 2020年第S1期53卷 155-161页

作者：耿哲袁大军王滕北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学隧道与地下工程教育部工程研究中心北京100044

盾构对接技术凭借其"相向掘进、地中对接、洞内解体"等技术特点,在水下盾构隧道施工中的应用愈加频繁,由于技术尚不完善,盾构拆机导致的掌子面失稳和管片衬砌应力松弛等问题亟待解决。依托某海底隧道工程,针对盾构地中对接管... 详细信息

盾构对接技术凭借其"相向掘进、地中对接、洞内解体"等技术特点,在水下盾构隧道施工中的应用愈加频繁,由于技术尚不完善,盾构拆机导致的掌子面失稳和管片衬砌应力松弛等问题亟待解决。依托某海底隧道工程,针对盾构地中对接管片槽钢加固技术展开研究,建立了管片衬砌壳-连接器模型,通过在环间预留间隙实现了管片环缝的模拟,计算了管片环之间的连接强度,能够详细模拟不同荷载下的环缝张开量。以环缝张开量为判断标准,对比分析了加固范围、槽钢数量和槽钢型号等因素对加固效果的影响,研究结果表明:随着加固环数的增多,最大轴向位移和环缝张开量均呈现先减下后增加的趋势;随着槽钢的数量增多、型号变大,最大轴向位移和环缝张开量逐渐减小,减小趋势逐渐放缓,离盾尾较远的管片环加固效果相对较弱。

关键词：盾构对接应力松弛槽钢加固环缝张开量数值模拟

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盾构静-动态泥浆渗滤成膜及支护效率控制方法

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中国公路学报 2022年第12期35卷 154-167页

作者：金大龙袁大军毛家骅北京交通大学隧道与地下工程教育部工程研究中心北京100044 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

近年来,泥水盾构在越江跨海隧道中被广泛应用,隧道开挖面“泥浆-土水”相互平衡作用是工程安全的关键。盾构泥浆能否成膜、动态掘进泥膜是否存在、动态泥膜如何发挥支护作用等问题受到广泛关注,理清这些问题是保障开挖面稳定的基础。对... 详细信息

近年来,泥水盾构在越江跨海隧道中被广泛应用,隧道开挖面“泥浆-土水”相互平衡作用是工程安全的关键。盾构泥浆能否成膜、动态掘进泥膜是否存在、动态泥膜如何发挥支护作用等问题受到广泛关注,理清这些问题是保障开挖面稳定的基础。对此,基于多相流理论提出了泥浆“渗滤-成膜-生长”瞬态力学模型,探明了泥浆的流体特性和地层的水力传导性质的时空变化规律,揭示了盾构停机静态成膜和掘进动态成膜机制,并通过静、动态成膜2个实例计算验证了理论方法的适用性。研究结果表明:盾构静态停机状态下通常为全断面泥膜,泥浆以面力形式进行支护,盾构掘进时表现为动态局部泥膜,泥浆压力可较长距离前向传递,以渗透力的形式发挥作用;盾构掘进时开挖面泥膜分布为多辐扇形的局部泥膜,可分为泥膜渐变区和无泥膜区,无泥膜区域靠近先行刀臂,随着刀盘转速的增加,泥膜的厚度和泥膜面积逐渐减小;实际工程中,可以从泥浆材料和掘进参数两方面提升泥浆的支护作用,一方面根据地层-泥浆粒径比和泥浆黏度双控指标进行泥浆配置,另一方面宜降低盾构刀盘转速,同时适当增加掘进速度,充分发挥局部泥膜的支护作用,提高泥浆的支护效率和开挖面的稳定性。研究成果对泥水盾构施工安全有一定的指导意义。

关键词：隧道工程泥水盾构渗滤理论动态泥膜成膜判据支护效率

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盾构刀具磨损机理及预测分析

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中国公路学报 2017年第8期30卷 109-116,142页

作者：吴俊袁大军李兴高金大龙沈翔北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京交通大学隧道与地下工程教育部工程研究中心北京100044 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为准确判断和预测盾构刀具服役寿命周期,指导盾构掘进施工,采用理论分析推导和实测工程数据分析的方法,对盾构隧道掘进过程中的刀具磨损机理和磨损预测模型进行分析研究。基于金属摩擦学理论,分析得到盾构刀具磨损主要由磨粒磨损、黏着... 详细信息

为准确判断和预测盾构刀具服役寿命周期,指导盾构掘进施工,采用理论分析推导和实测工程数据分析的方法,对盾构隧道掘进过程中的刀具磨损机理和磨损预测模型进行分析研究。基于金属摩擦学理论,分析得到盾构刀具磨损主要由磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损3种机制共同组成,其中磨粒磨损和黏着磨损是盾构刀具磨损的主要原因。针对盾构掘进刀具磨损定量计算,考虑磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损共同作用,结合Rabinowicz磨粒磨损、Archard黏着磨损和疲劳磨损计算公式,引入科罗拉多矿业大学滚刀破岩力学模型和中南大学切刀破岩力学模型,推导得到盾构滚刀和切刀磨损预测通用计算模型;基于大连某盾构区间的复杂地层刀具磨损实测数据,借助于MATLAB软件编程,对实测数据进行分析,并与预测模型计算值对比。结果表明:模型预测值与实测磨损数据的误差小于15%,表明了预测模型具有较好的准确性;采用该模型对不同地层条件下刀具磨损量预测可行,研究结果对盾构掘进中的刀具磨损预测和开仓换刀时机选择具有较好的指导意义和工程实际意义。

关键词：盾构隧道盾构刀具理论推导磨损机理摩擦学磨损预测

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泥水盾构中劈裂压力影响因素研究

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土木工程学报 2020年第S1期53卷 31-36页

作者：王滕袁大军金大龙王将罗维平韩冰宇北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学隧道与地下工程教育部工程研究中心北京100044

泥水盾构在软弱含水地层中掘进时,泥水支护压力过大容易导致掌子面发生水力劈裂,从而引起掌子面坍塌。研究掌子面劈裂压力的影响因素对防止水力劈裂的发生有重要意义。由于现场试验实施困难、风险高,故设计制作了一种水力劈裂装置,并采... 详细信息

泥水盾构在软弱含水地层中掘进时,泥水支护压力过大容易导致掌子面发生水力劈裂,从而引起掌子面坍塌。研究掌子面劈裂压力的影响因素对防止水力劈裂的发生有重要意义。由于现场试验实施困难、风险高,故设计制作了一种水力劈裂装置,并采用盲孔试样模拟隧道劈裂的发生。通过正交试验配制不同强度的人造黏土用于研究劈裂压力与强度的关系,并采用不同黏度的泥浆进行盲孔试样劈裂试验,分析泥浆黏度对劈裂压力的影响。研究结果表明:在两种加载条件下,劈裂压力随着无侧限抗压强度的增大线性增大。当泥浆黏度小于27s时,劈裂压力随泥浆黏度增大而增大,但随时间增长,增大速度变缓;当泥浆黏度大于27s时,随着黏度的增大,劈裂压力稳定在一定值基本不再增大;盲孔试样破坏后具有明显的劈裂面,且不同泥浆黏度时试样的劈裂面基本一致,均自盲孔底端斜向上延伸。

关键词：泥水盾构水力劈裂劈裂压力无侧限抗压强度泥浆黏度

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考虑动态泥膜效应的盾构开挖面稳定理论研究

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岩土力学 2022年第11期43卷 2952-2962页

作者：金大龙袁大军北京交通大学隧道与地下工程教育部工程研究中心北京100044 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

泥水盾构工法被广泛应用于高压富水复杂地质环境中修筑隧道,其中开挖面稳定控制是工程成败的关键,在盾构掘进时,由于刀盘不断旋转切削地层,开挖面上的泥膜处于“形成―破坏―再形成”的动态循环过程,泥膜透水性增强,这种动态泥膜作用下... 详细信息

泥水盾构工法被广泛应用于高压富水复杂地质环境中修筑隧道,其中开挖面稳定控制是工程成败的关键,在盾构掘进时,由于刀盘不断旋转切削地层,开挖面上的泥膜处于“形成―破坏―再形成”的动态循环过程,泥膜透水性增强,这种动态泥膜作用下开挖面的稳定如何评价有待于进一步探索。对此,对泥水盾构掘进过程中的动态泥膜进行了分类,提出了考虑盾构运动和泥浆渗滤特征的动态泥膜理论。在此基础上,采用空间离散法将泥水压力引入旋转体模型,建立了考虑动态泥膜效应的开挖面稳定力学模型,提出了泥水盾构动态掘进过程中开挖面临界泥浆压力及泥浆支护效率评估方法,研究指出:当盾构在强渗透性地层中掘进时,在尽量提高泥浆成膜率的同时,应注重泥浆黏度调节,充分发挥渗透力支护作用,同时可适当提高盾构掘进速度并降低刀盘转速,有利于开挖面稳定控制。以泥浆成膜率、等效渗透系数为依据给出了泥浆支护效率设计图,研究工作对盾构掘进支护压力控制和泥浆配置有一定的借鉴意义。

关键词：泥水盾构动态泥膜效应开挖面稳定支护效率泥浆配比

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地铁浅埋暗挖法穿越既有桥梁施工变形控制

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北京工业大学学报 2009年第5期35卷 611-620页

作者：苏洁张顶立牛晓凯北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心北京100044 北京市市政工程研究院北京100037

地铁浅埋暗挖法穿越既有桥梁施工时,会对邻近桥梁桩基产生不利影响,使得既有桥梁产生较大的安全使用风险.因此在穿越施工时,应当采取必要的技术措施对这种不利变形进行控制,以保证既有桥梁结构安全.以北京地铁5号线18标区间隧道浅埋暗... 详细信息

地铁浅埋暗挖法穿越既有桥梁施工时,会对邻近桥梁桩基产生不利影响,使得既有桥梁产生较大的安全使用风险.因此在穿越施工时,应当采取必要的技术措施对这种不利变形进行控制,以保证既有桥梁结构安全.以北京地铁5号线18标区间隧道浅埋暗挖法穿越雍和宫桥施工为例,给出隧道施工穿越既有桥梁的变形控制方案.首先,在施工前通过数值模拟并结合工程经验,确定桥桩变形的阶段及总体控制标准,为施工过程控制提供参照指标;其次,穿越前在桥区类似地层中设置监测主断面进行监测试验,得到桥区地层变形基本规律,同时进行注浆试验,确定出适宜的注浆材料及注浆参数,为优化施工方案提供依据;最后,在施工中依据工前确立的阶段控制标准,通过对各主要施工步序进行动态控制,来实现总体的控制目标.监测结果表明:桥梁实际差异沉降量仅为控制值的58.4%,达到了控制要求,保证了既有桥梁的安全.该控制方案的成功应用,可为类似工程提供重要的借鉴及指导.

关键词：浅埋暗挖法既有桥梁变形控制注浆试验监测试验

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基于流体时变性的隧道劈裂注浆机理研究

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岩土工程学报 2011年第1期33卷 88-93页

作者：孙锋张顶立陈铁林北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心北京100044 环境保护部核与辐射安全中心北京100082

水泥复合浆液流变参数的时变性对注浆扩散范围计算值影响很大。基于宾汉体流变方程和平板裂缝理想平面流模型,推导了考虑流体时变性的土体劈裂注浆扩散半径计算公式。由公式可知,土体劈裂压力、裂隙宽度、浆液流速、流变参数的时变性是... 详细信息

水泥复合浆液流变参数的时变性对注浆扩散范围计算值影响很大。基于宾汉体流变方程和平板裂缝理想平面流模型,推导了考虑流体时变性的土体劈裂注浆扩散半径计算公式。由公式可知,土体劈裂压力、裂隙宽度、浆液流速、流变参数的时变性是影响扩散半径的重要因素。计算分析了劈裂注浆过程中劈裂压力随缝隙宽度的变化以及流变参数对扩散半径的影响规律。结果表明,忽略流体时变性注浆扩散半径计算值明显偏大,会给注浆工程设计带来隐患。结合厦门机场路隧道全风化花岗岩地层注浆试验,发现水泥复合浆液劈裂注浆加固效果良好,扩散半径理论计算值基本符合工程实际;研究成果对风化花岗岩地层劈裂注浆的设计和施工具有一定的指导意义。

关键词：宾汉体劈裂注浆扩散半径流变参数时变性

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围压和地下水对软岩残余强度及峰后体积变化影响的试验研究

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岩石力学与工程学报 2009年第A1期28卷 2644-2650页

作者：郭富利张顶立苏洁牛晓凯北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心北京100044 北京市市政工程研究院北京100037

就宜万铁路堡镇隧道高地应力大变形段中所揭示的黑色炭质页岩设计不同饱水时间下的三轴试验方案,进行三轴力学性质测试,获得围压和饱水时间对软岩残余强度和峰后体积变化的影响规律,探讨二者对软岩残余强度和体积变化的作用机制及特点,... 详细信息

就宜万铁路堡镇隧道高地应力大变形段中所揭示的黑色炭质页岩设计不同饱水时间下的三轴试验方案,进行三轴力学性质测试,获得围压和饱水时间对软岩残余强度和峰后体积变化的影响规律,探讨二者对软岩残余强度和体积变化的作用机制及特点,对隧道二次衬砌作用时机进行分析。

关键词：岩石力学峰后力学性质峰后体积变化饱水软岩力学性质软化三轴试验

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