地层适应性盾构模型试验设计方法初探

盾构法施工已经广泛应用于城市地铁隧道、越江通道和地下管道等工程施工中,但是与不断改进的隧道施工技术相比,现有的盾构机设计理论尚不具有很好的地层适应性。为了改进盾构地层适应性设计理论和方法,有必要开展土体－盾构系统的基础试验研究。在此过程中,不可能将全部参数方案都作成样机一一通过现场对比试验来选定,这就需要利用模型试验来预测实物的性能。为此,需要建立模型试验的条件和被预测的实物所处的条件之间的某种关系,相似理论正是起到一种联系桥梁的作用。根据相似理论和模型试验方法,建立了土体-盾构机器之间的相似系统,并针对上海地区特定的软土地层,进行了相似模型试验方法的设计,即利用直径400 mm模型盾构机来模拟直径为6 340 mm原型盾构机,通过在人工配制的模型土壤中进行模拟掘进,记录下试验过程中盾构机及土体变形的有关试验参数,并据此形成盾构机的工作参数和地层物理力学特性之间的地层适应性理论。     

考虑荷载工况组合的盾构衬砌横向受力分析

在盾构隧道衬砌受力分析中需要按最不利的荷载组合方式进行验算,这无疑加大了工程设计人员的工作量。正是基于这种状况,提出了考虑荷载工况组合的衬砌受力分析。首先建立了盾构隧道衬砌的结构分析模型,根据施工过程对荷载进行分类,依据规范对不同的工况进行荷载组合,得到衬砌内力包络图。并编制相应的计算程序进行了验证,对一典型盾构隧道截面进行了实例分析。     

IV级软弱围岩相似材料的试验研究

以IV级围岩为参照对象,研制可用于隧道围岩稳定性物理模型试验的软弱围岩相似材料。采用的5种原材料（重晶石粉、石膏、细砂、洗衣液和水）,通过直剪试验、无侧限抗压强度试验及三轴压缩试验测得所配相似材料的强度特征和物理力学参数,包括黏聚力c、内摩擦角?、单轴抗压强度Rc、弹性模量E和泊松比?。首先,通过试验分析每种原材料的不同比例对所配相似材料强度特征及物理力学参数的影响,选择适合于模拟IV级围岩相似材料的原材料配比;其次,针对优选的材料配比所配制的相似材料,开展大量的三轴压缩试验,研究在不同围压下该相似材料的强度及其破坏特征。结果表明,含水率减少或石膏含量增加导致Rc、E和c明显增大,而?降低不明显;增加砂含量可增大E 和?,但Rc值减少;石膏含量对相似材料的脆性和延性影响最明显,而含水率对相似材料的强度影响最为突出。试验结果还表明,相似材料在低围压时呈现脆性,在高围压时呈延性;就破坏准则而言,试验所得结果小于Mohr-Coulomb准则,略大于Hoek-Brown准则,但更符合Hoek-Brown准则。研制软岩相似材料的试验数据可为下一步拟开展的隧道围岩稳定性模型试验和数值模拟提供重要的参考和依据。     

顶管施工中顶力与顶程关系及其影响因素分析

以上海某长距离急曲线顶管工程为例，通过现场实测4节管段顶进过程中的顶力，研究了顶力随顶程的变化规律，系统分析了顶进过程中顶力的主要影响因素，得到了一些有用的结论。     

盾构隧道施工地表变形分析与三维有限元模拟

随着地表建、构筑物密度与日俱增,在地铁建造过程中对地表环境的保护是一个越来越不容忽视的难题。盾构法隧道施工技术成功地应用于地铁施工之后,如何合理预测和控制盾构施工对地表变形的影响就成为了一个新课题。在查阅大量文献的基础上,总结前人的计算方法,利用有限元方法对某盾构隧道工程进行了三维的变形模拟分析,与实测的数据比较计算结果较为满意。     

大风垭口公路隧道施工中的地质灾害及对策

公路隧道的施工过程经常会碰到地质灾害，本文结合云南元磨高速公路在建特长隧道-大风垭口隧道中出现的洞口滑坡、涌水、塌方、突泥等问题，多角度论述了产生的因素以及应对措施，希望能为今后在类似地质条件下，公路隧道的勘查、设计以及施工提供借鉴和帮助。     

公路隧道辅助设计软件的新思路研究

研究了现有公路隧道辅助设计软件的思路和技术特点,结合公路隧道设计过程的实际需要,提出了公路隧道辅助设计软件的新思路,即建模和出图采用参数式与交互式相结合,计算、优化与出图集成统一。这些思路已经在作者开发的公路隧道设计软件中实现,证明了技术的可行性。该软件在同济曙光软件平台上开发,具有修改、实时更新的图形建模和出图功能,结合施工过程的有限元及其它数值方法的分析计算功能,并采用遗传算法等多种优化方法对结构进行最优化设计,具有后处理显示、可视化图纸管理、图纸库等功能。该软件能使整个公路隧道设计、计算、出图在统一的环境下完成,能有效提高公路隧道设计的效率。     

盾构隧道衬砌结构受力分析的梁—弹簧系统模型

盾构隧道衬砌结构由若干管片及其间的连接螺栓组成。在其断面受力的工程设计中,目前普遍采用梁-弹簧系统模型来模拟其受力性态。其中,梁可分成直梁和曲梁两类。本文在考虑弹簧刚度的轴向、切向和转动效应的同时,从卡氏（Castigliano）第二定理出发,给出了梁-弹簧模型的矩阵式,并论证了直梁-弹簧模型与曲梁-弹簧模型的一致性关系。在数值模拟计算过程中,还考虑了地层反作用力非线性情形和管片接头转动刚度正、负弯矩时的非对称性问题。     

影响加筋水泥土力学性能因素的试验研究

在基坑的支护时多采用复合结构的围护型式 ,但是工期较长、费用较高。通过对加筋水泥土进行各项力学试验 ,初步得出其基本的力学性能 ,以期为加筋水泥土用于支护工程提供试验依据     

压气沉箱施工中的减压病及其预防措施

压气沉箱工法具有许多独特的优点，在桥梁基础以及各种地下工程的施工中得到广泛的应用。本文就压气工法本身所具有的缺点，即施工中由于高气压作业环境而引起的减压病的发病机理、减压病的发病率与施工技术水平的关系以及有关预防措施进行了简单介绍。