暗挖法组合运用整环拆除盾构管片的实例解析

地铁建设作为一项大型长距离线性工程项目,工期风险在近年来日渐突出,加站、减站、缓建车站屡见不鲜,因此各种工法的组合运用,灵活解决由于方案调整带来的新问题,从而在满足运营功能的前提下有效控制工期,是目前多条地铁线路亟待解决的问题。以北京地铁10号线二期工程六里桥站—马官营站(缓建)—莲花桥站区段为工程实例,详细解读了在盾构先行掘进、实现洞通铺轨之后,通过工法的组合运用实施既有隧道管片拆除、暗挖施工风道的方案研究及实施方法。对于同类工程实施及暗挖施工缓建车站的可行性研究,具有借鉴意义。     

软土盾构隧道管片环接头的形式及其设计建议

盾构隧道的接头在整个隧道结构性态和稳定性方面起着重要的作用,尤其是隧道纵向即管片环接头.文章首先通过一些实例介绍隧道由于接头失效而导致的各类不良现象或潜在危险,再对隧道通常采用的接头形式、构造及适应性进行归类,进而对不同接头形式的性能进行分析,并提出接头设计时的建议.     

盾构衬砌管片环弯曲等效刚度的一种确定方法

文章根据修正惯用法和梁-弹簧模型法定性分析了由钢螺栓接头拼装而成的盾构衬砌管片环弯曲等效刚度的主要影响因素,并给出了目前我国盾构衬砌环的弯曲刚度的有效率η的一个拟合公式,公式的正确性通过模型试验的验证,有一定工程参考价值.     

砂性地层中地铁盾构隧道管片结构受力特征研究

以南京地铁一号线穿越砂性地层盾构隧道为研究对象,对管片环施工全过程和稳定期进行了现场系统研究。采用考虑结构与地层相互作用的梁-弹簧模型进行理论计算,探讨了砂性地层中盾尾注浆、土体应力松弛、水压力及拼装方式对管片环土水压力、纵缝张开量、内力等的分布和变化规律的影响,揭示了砂性地层中地铁盾构隧道管片环的结构性能及其与地层的相互作用特性,提出了适用于砂性地层条件下的地铁盾构隧道设计原则与方法。     

使用试验视频图像研究花岗岩中不同矿物成分的变化特征

结合灰度分界阈值分割法和粒子图像测速技术,对单轴压缩条件下花岗岩变形破坏过程中不同矿物成分(黑云母、长石和石英)的变化特征进行了研究。由室内单轴压缩试验获得花岗岩变形破坏过程的试验视频图像;由灰度分界阈值分割法获得视频图像中岩石表面不同矿物成分的位置;使用粒子图像测速技术得到岩石表面不同时刻的位移;采用应变计算公式的差分格式得到不同位置不同方向的应变大小;在此基础上,研究了不同变形阶段岩石中不同方向应变的变化特征及其与矿物成分分布的关系。结果表明:裂缝出现前,花岗岩表面各矿物成分变形方向主要沿水平方向;裂缝发展过程中,长石变形方向主要是竖直方向,石英变形方向主要是水平方向;三种矿物成分中,最大主应变从大到小的顺序为黑云母、长石、石英。     

使用图像分析方法研究单轴压缩条件下花岗岩中细观组分的定向性变化

使用图像分析方法,根据室内单轴压缩试验视频图像对花岗岩细观组分定向性的变化情况进行了分析。在对原始视频图像进行可读格式转换后,将可读视频图像转换成多帧静态图像,截取相同位置、相同大小的图像区域进行灰度化处理。对截取的每帧静态图像使用不同阈值识别花岗岩细观组分,得到不同时刻不同细观组分区域的分布情况。计算不同细观组分区域的长轴和短轴大小,根据各区域长短轴大小确定最小外接矩形,由长短轴交点与长轴中点定义长轴方向向量以计算全方向[0°,360P°P]内的长轴方向,进而计算不同细观组分区域的长轴走向,绘制不同时刻不同组分的长轴走向等值线图;计算不同时刻不同细观组分区域的面积以及概率熵,得到整个加载过程面积和概率熵的变化曲线。整个计算分析过程由自编程序自动实现。结果表明,在单轴压缩条件下花岗岩细观组分的定向性发生改变;不同细观组分的定向性增强区间相间分布、定向性减弱区间互不重叠,但某些区间为一种组分的定向性增强区间、另一种组分的定向性减弱区间;石英、长石、黑云母在加载过程中依次受力;不同细观组分在受力时面积变化出现明显异常;花岗岩中黑云母分布的有序性高于石英和长石;石英和长石在受力后区域分布变得有序,而黑云母在整个试验过程中的定向性无明显变化。研究成果对岩石变形破坏过程机理研究具有一定的参考价值。     

西藏台错盐湖TT-1剖面的沉积特征和年代学研究

台错位于西藏羌塘高原西部,这里因环境恶劣而无人类污染和影响.笔者调查了该湖区一级阶地的湖相化学沉积,取得了TT-1剖面(厚度369 cm)连续样品156个,平均单样厚度2.36 cm.就台错剖面的年代测定,本文分别对同一样品进行了不同方法的测试和相互校验.研究表明,14C方法对有机物质的定年是准确的,而在消除盐湖化学沉积建造中碳酸盐的"新碳"、"老碳"的影响方面,仍需做进一步的研究.与此同时,铀系法测年的全溶样品的等时线技术,避免了同位素的分馏问题,所有的测试数据在等时线上都有良好的线形关系,表明获得的年龄数据是合理的.从而确定了TT-1剖面盐湖沉积的可靠地质时代为32.6~4.5 ka B P间的晚更新世晚期至全新世中期.     

砂土地层泥水盾构开挖面孔隙变化特征理论研究

为保证开挖面的稳定,泥水盾构压力舱中的泥浆必须及时在开挖面土体表层形成泥膜,泥浆压力才能有效平衡地层中的水土压力。在考虑泥浆渗滤效应的基础上,建立了砂土地层泥水盾构开挖面泥浆恒压渗透模型,分析了渗透时间、泥浆浓度、泥浆压力和地层初始孔隙率对土体孔隙率及泥浆成膜的影响。结合刀具周期性切削作用,总结了泥浆反复渗透引起的开挖面表层土体孔隙率变化规律。基于刀盘、刀具布置形式和盾构掘进参数,分析了盾构掘进期间开挖面支护机制。结果表明:在无刀具切削作用时,泥浆渗透规律主要受到泥浆和地层特性影响;在刀具周期性切削作用下,在相同的切削深度下,刀具切削周期越短,泥膜在开挖面上越难形成;刀具较小的纵向切入速度有利于开挖面上更快形成泥膜;适当减少刀盘上同一轨迹刀具布置数量,降低盾构掘进速度和刀盘转动速度,有利于盾构掘进期间开挖面上泥膜存在面积的增大,对开挖面稳定起到积极作用。     

含孔岩石加载过程的热辐射温度场变化特征

选择含圆孔岩石作为试样,利用单轴加载试验系统和红外热像仪,并结合数值模拟分析手段,对模型受力及破裂过程的热辐射时空演化特征进行了试验研究。结果表明：含圆孔岩石在加载过程中压、拉应力呈对称分布,导致热像的升温和降温区对称分布,即压应力区升温,拉应力区降温,应力场与红外辐射温度场之间呈很好的对应关系。试件加载后期发生破裂,破裂的性质与红外辐射温度变化有密切关系,剪性破裂辐射温度升高,而张性破裂辐射温度无明显变化。试件最终呈剪性破裂,而该区域的带状升温是岩石破裂失稳的重要红外前兆。试验结果再次揭示,利用热成像技术可以监测岩石的应力与灾变现象。     

分级加载下冻结黏土的动应变幅变化特征

动应变幅反映土的振动特征和阻尼特性,温度影响土中水的形态,从而影响动应变幅的大小.采用MTS-810型三轴试验机对一系列温度下黏土的动应变幅变化特征进行研究,结果表明：仪器误差、操作误差等可能使试验结果具有变异性,可采用取平均值的方法来减小试验结果的变异性.动应变幅随加载级数的增加逐渐增大.当温度高于土中水的冻结点时,温度变化对动应变幅的影响较小;当温度低于土中水的冻结点时,随温度的降低,动应变幅变化较显著;当温度低于-4℃时,随温度的降低动应变幅几乎不发生改变.动应变幅随动应力幅的增大呈线性增大趋势.     

邢台煤矿放水试验中的水质变化特征及水文地质条件分析

论述了邢台煤矿放水试验中的水质变化特征，并根据地球化学原理，利用指标组合、水质图像分析方法，把试验区水质分为典型奥灰水和大青水，大青水又分为三种情形，而且计算出各混合水中奥灰水的比例，从而得出该矿三个水文地质单元的富水地段及其补给源和补给强度。     

邢台煤矿放水试验中的水质变化特征及水文地质条件分析

论述了邢台煤矿放水试验中的水质变化特征,并根据地球化学原理,利用指标组合、水质图像分析方法,把试验区水质分为典型奥灰水和大青水,大青水又分为三种情形,而且计算出各混合水中奥灰水的比例,从而得出该矿三个水文地质单元的富水地段及其补给源和补给强度。     

基于变化显著性分析方法的本溪地区典型水文站点洪水特征研究

结合变化显著性分析方法对本溪地区4个典型水文站洪水特征进行分析。分析结果表明:本溪地区主要水文站近54年洪峰和洪量均未发生显著性变化,变化显著性均未能通过90%的置信度检验。各站洪峰及洪量突变年份主要集中在1990年以后,其突变年份逐步增多。各典型水文站点洪峰和洪量相关性均较高,相关系数在0.864 2～0.933 2之间。研究成果对于本溪地区防洪规划具有重要的参考价值。     

爆炸加载下混凝土的瞬态应变特征研究

耦合装药条件下,RDX药包在混凝土模型中爆炸,距药包中心80mm处的电阻应变传感器,依次记录到由爆炸冲击能(Es)和膨胀能(Eb)加载,在混凝土中先后形成的两个不同的径向爆炸应变波.前一个应变波压缩相的峰值和平均应变率,分别是819.1～907.6με和409.6～453.8s-1;后者的对应值,依次为656.3～755.4pε和17.3～21.3s-1.研究结果表明:爆炸加载作用下,混凝土经历了两次明显的径向变形,Es加载使其产生压应变的峰值和应变率,均大于Eb加载产生的对应值.     

基于浆液浮力试验的盾尾管片纵向上浮特征研究

针对围岩地层中盾尾管片易发生大上浮的问题,基于自主研发的浆液浮力测试系统,得到浆液浮力的非线性变化规律,并基于等效连续梁理论建立能综合考虑浆液时变性、浆液上浮力的非线性分布特征、施工步累加效应的精细化盾尾管片纵向上浮模型,最后结合广州某地综合管廊盾构施工上浮实测结果,验证了该模型的可靠性。研究结果表明：随着浆液所受压差与所处地层渗透性的增大,浆液浮力消散速度呈现增大趋势,盾尾管片上浮量呈现减小趋势;盾构在强风化含砾砂岩地层中掘进时,上浮特征曲线满足先增大后减小,最后趋于稳定的规律,并且在20 kPa压差作用下,最大上浮量达151.74 mm,该位置距离盾尾39.2 m,最后在距离盾尾70 m附近上浮达到稳定,此时上浮量为145.2 mm;建立的盾尾管片纵向上浮模型进一步地揭示了浆液固结规律对其上浮特征的影响机制,与实测结果基本一致。该研究成果可用于盾尾管片上浮变形预测,为相似工程提供设计理论基础。     

基坑开挖引起的旁侧盾构隧道横向受力变化研究

为研究运营盾构隧道附近基坑开挖对隧道管片受力的影响,针对基坑开挖引起旁侧盾构隧道围压变化的机制进行了分析,提出了一种能描述隧道受力-位移-再平衡过程的附加围压重分布模型,并推导出附加围压的计算公式。采用修正惯用法计算相应围压作用下的衬砌内力。根据实际工程做算例分析,研究基坑开挖对盾构隧道围压和内力的影响,并进行影响因素分析。分析结果表明：基坑开挖前隧道围压呈“钟形”分布;当基坑开挖后,隧道两侧的围压减小,基坑开挖侧的围压减小量更多;基坑开挖会使旁侧隧道正负弯矩值和正负剪力值增大,拱顶和拱底的轴力减小;随着基坑侧壁应力释放系数的增大,附加围压和附加弯矩的绝对值都会增加,而弯矩对基坑开挖卸载的响应更为明显;埋深较浅的盾构隧道对旁侧基坑开挖的影响更敏感,埋深较大的隧道,尤其是埋深大于基坑开挖深度的隧道,对旁侧基坑开挖影响的敏感度会明显降低;随着基坑与旁侧隧道净距的增加,基坑开挖对隧道的影响也会减小。     

基坑开挖引起的旁侧盾构隧道横向受力变化研究

为研究运营盾构隧道附近基坑开挖对隧道管片受力的影响,针对基坑开挖引起旁侧盾构隧道围压变化的机理进行了分析,提出了一种能描述隧道受力-位移-再平衡过程的附加围压重分布模型,并推导出附加围压的计算公式。采用修正惯用法计算相应围压作用下的衬砌内力。根据实际工程做算例分析,研究基坑开挖对盾构隧道围压和内力的影响,并进行影响因素分析。分析结果表明:基坑开挖前隧道围压呈“钟形”分布;当基坑开挖后,隧道两侧的围压减小,基坑开挖侧的围压减小量更多;基坑开挖会使旁侧隧道正负弯矩值和正负剪力值增大,拱顶和拱底的轴力减小;随着基坑侧壁应力释放系数的增大,附加围压和附加弯矩的绝对值都会增加,而弯矩对基坑开挖卸载的响应更为明显;埋深较浅的盾构隧道对旁侧基坑开挖的影响更敏感,埋深较大的隧道,尤其是埋深大于基坑开挖深度的隧道,对旁侧基坑开挖影响的敏感度会明显降低。随着基坑与旁侧隧道净距的增加,基坑开挖对隧道的影响也会减小。     

考虑黏度时变性的水泥浆液盾构壁后注浆扩散规律及管片压力模型的试验研究

对水泥浆液黏度时变性进行了试验研究,证实了工程常用水灰比范围内水泥浆液服从宾汉姆流体特性;不同水灰比浆液黏度均随注浆时间增大而大幅度增加。根据试验结果,考虑注浆过程中水泥浆液黏度随时间的变化,对盾构壁后注浆水泥浆液的扩散规律及因注浆而造成的管片压力进行了推导及分析。计算表明：相同注浆时间条件下,水泥浆液扩散半径及注浆对管片产生的压力值均随注浆压力的增大而增大。考虑浆液黏度时变性后,扩散半径、注浆对管片压力值等均较不考虑浆液时变性时减小,且随注浆压力的增大,浆液黏度变化对管片压力值的影响更加明显。相同注浆压力条件下,浆液扩散半径及对管片产生的压力值均随注浆时间的增长而增加,但注浆前期增长速度较快,而后逐渐减缓。研究成果对于盾构壁后注浆工艺选择及参数设计具有较大的指导意义。     

西藏台错TT-1剖面的碳酸盐分布、元素地球化学特征及其古环境意义

根据台错TT-1剖面自生碳酸盐矿物的分布和共生组合、成盐物质的元素地球化学特征和变化规律研究,结合铀系不平衡法获得的准确可靠定年数据,本文重建了西藏台错古湖区晚更新世晚期至全新世中期的古气候、古环境演变。从万年尺度上,台错在>32.60～26.15kaBP间的6.45ka中,气候以湿润和温暖为大背景;在26.15～4.50kaBP的21.65ka间气候则以偏干和寒冷为大背景;在4.50kaBP,沉积记录终断,表明湖泊干枯。从百年-千年尺度上,更加详尽地描述了台错在32.60～4.50kaBP经历的16个演变阶段,完整再现了湖泊演化的全部过程:即湖泊的青年阶段——深水大湖,湖泊的成年阶段——逐步咸化萎缩、湖水变浅,湖泊的终年阶段——水位骤降、干枯而演化成干盐湖。