地铁盾构隧道施工同步注浆参数控制

盾构是城市地铁最为有效的施工手段,在施工掘进参数设置合理的情况下,其关键技术之一是掘进过程中的同步注浆,通过设置合理的同步注浆参数,可以有效降低对地表周边环境的影响。通过定量分析同步注浆注浆量和注浆压力,提高盾构施工参数控制水平,所得的结论可以应用于依托工程,并可为其他相关工程提供参考。     

基于三维地震映像法的地铁盾构区间孤石勘探及其应用

球状或块状花岗岩不均匀风化残留的风化核(俗称"孤石")在我国南方沿海城市普遍发育。"孤石"经常导致盾构刀盘卡住及损坏,且可能引起地表的隆起等问题,因此在盾构施工前对"孤石"进行探测便于提前处理,是地铁工程勘察的难题。孤石与周围土层波阻抗不同的特点为地震映像法在孤石勘探中的应用提供了理论依据。本文首先介绍三维地震映像法的基本工作原理及方法;其次,建立含有孤石的三维地层模型,模拟三维地层中的地震映像法试验,研究不同位置测线的波形剖面图规律,结果表明:当测线在孤石投影区域内的时候,会产生明显的反射波和绕射波,可清晰观察到孤石的存在,经过数据处理后可确定孤石平面性状及埋深;最后,利用该方法对厦门地铁盾构区间的孤石进行勘探,当发现波形异常,揭示反射频率明显变低、振幅增强、有震荡现象和类似于短弧形的同相轴时,可判断为地下孤石。通过对比勘探结果与钻孔资料,验证了该方法的可靠性。本文提出了地铁孤石的探测及三维成像方法,供类似地区进行地质勘探借鉴。     

基于温度场时空分布特征的寒区隧道冻胀模型

寒区隧道冻胀力随时间和隧道进深呈三维时空分布,为建立描述冻胀力时空效应的简化模型,首先以某寒区隧道温度场测试成果为基础,建立了三维温度场模型,通过Stephen公式得到围岩冻结深度变化规律,以围岩冻结深度为参数,结合冻融圈整体冻胀模型和风化层冻胀模型建立了新的冻胀模型。分析结果表明：围岩冻结深度受温度场影响呈三维时空分布,随隧道进深逐渐减小,随时间呈弦函数变化;考虑风化层和破碎层建立冻胀模型,当冻结深度小于风化层厚度时,冻胀力只由风化层产生,冻结深度大于风化层厚度时,冻胀力由风化层和扰动层叠加产生;冻胀力时空分布规律与围岩冻结深度变化规律一致。     

地表临时堆载诱发下既有盾构隧道纵向变形分析

违规临时地表堆载将引起地层附加应力,对既有盾构隧道产生不利的影响,严重者将导致隧道结构破坏。现有方法多是将隧道简化为搁置于Winkler地基的Euler-Bernoulli梁,不能考虑隧道的剪切变形和隧道埋深对基床反力系数的影响。针对既有研究的不足,提出考虑隧道剪切效应和隧道埋深的地表堆载下既有盾构隧道变形和受力的简化解析解。将既有盾构隧道简化为搁置于Winkler地基的Timoshenko梁,地基反力系数考虑隧道埋深的影响。通过三维有限元模型和已发表工程案例的实测数据,验证所提方法的正确性及适用性。通过参数分析发现,在荷载中心与隧道中心距离较近情况下,浅埋盾构隧道将发生较大的沉降变形;提高等效抗弯刚度和基床反力系数可以减少隧道沉降变形。而增大等效剪切刚度对隧道的沉降变形贡献较小,但是可以明显减小管片之间的错台变形。该研究成果可为合理预测地表堆载对既有盾构隧道的影响提供一定的理论支持。     

泥水平衡盾构顶推力非线性动力学分析与应用研究

泥水平衡盾构开挖过程中常遇到盾构顶推力难以确定且波动复杂的问题。针对该问题,对盾构推进过程中所受阻力进行系统的分析,确定了阻力的组成部分和计算方法,改进了盾壳与周围土体间摩擦力的计算公式。分析泥水平衡盾构推进系统的组成和工作原理,基于盾构推力的静力学模型建立了单自由度动力学模型,根据能量守恒原理建立了系统的平衡微分方程,推导出盾构推力的非线性动力学公式。基于上述公式,分析了盾构推力的变化趋势和波动规律,确定了液压油缸的最佳行程距离。通过与武汉地铁8号线越江隧道长江穿越段盾构顶进推力的实测数据对比分析,验证了提出公式能够正确计算管片衬砌所受的动态顶推载荷,对衬砌结构内力分析具有重要意义。     

不同围岩类别小间距隧道施工过程模拟研究

从不同围岩类别出发,对3车道小间距隧道采用典型双侧导坑法的开挖施工过程进行了数值模拟研究。给出了不同围岩类型下的3车道小间距隧道在施工过程中的围岩破坏特征及其变形规律和变形规律的相似性,获得了洞周最大变形量值之间的相对比值关系。通过中隔墙的变形与塑性破坏规律分析,比选出了3车道隧道中隔墙最小间距的工程设计参考值。分析表明：II类围岩合理间距不应小于0.45B,III类围岩应在0.35～0.45B之间,IV,V类围岩可在0.2～0.35B之间选择,对信息化反馈施工,指出了必须重点监控与关注的位置。为小间距隧道的发展和施工设计提供了较确切的参考数据和理论依据。     

盾构施工仿真及其相邻影响的数值分析

针对地下结构传统的简化计算方法的不足,采用适应性较强的有限元法,对盾构隧道施工过程中的施工步骤、管片与土层接触面以及开挖过程中地应力释放等多方面进行了有限元模拟,并且利用同济曙光软件计算和分析了盾构施工对临近构筑物的影响以及地层的变化情况,从计算结果来看是较为满意的。能够为盾构隧道衬砌的设计和施工提供有益的参考。     

松软地层浅埋暗挖公路隧道现场监测分析研究

针对浅埋暗挖公路隧道的特点,对厦门高崎互通下穿嘉禾路隧道进行地表下沉、拱顶下沉、洞内收敛、支撑应力等项目的监测工作。基于监测结果,分析了该隧道围岩和支护系统的变形及受力特点,指出了松软地层中浅埋暗挖隧道开挖影响的时空范围和隧道施工中有效控制围岩变形的措施,并为支护体系的优化提供依据。研究结论丰富了浅埋暗挖思想,并为国内浅埋暗挖公路隧道的设计、施工和监测提供借鉴。     

基于神经网络的直接线性变换在地质力学模型试验中的应用

三维地质力学模型的变形数据主要由岩体内部变形和收敛变形两部分构成。寻找满足高精度位移测量的收敛变形观测方法已成为三维地质力学模型试验数据采集的重要研究方向。修正了传统的数码相机摄影测量基于图像坐标变换的计算思路,改善了试验中5×5小模板作业方式,采用大模板标准点布设方案和标志点相邻坐标数据点的选择方法,有效地减小了镜头畸变对标准点、标志点的影响。基于BP神经网络的直接线性变换原理进行了图像间的坐标识别和试验阶段测量观测点的坐标比较,实现了三维地质力学模型的收敛变形观测。将数码相机数字近景摄影方法应用于某大型分岔隧道的三维地质力学模型试验研究,取得了满意的研究成果。     

盾构施工典型故障诊断初步研究

随着盾构技术的广泛应用,出现了一些典型事故,有必要在盾构施工过程中引入故障诊断技术,以避免类似事故的再次发生。从本质上讲,盾构施工过程中的故障诊断技术是个模式分类问题,可以借助BP前馈神经网络来实现。结合广州地区的生产实例,在对典型故障简单分类的基础上,对具体应用BP网络实现盾构机的故障诊断进行了分析和探讨。算例表明,应用BP神经网络进行盾构施工过程的故障识别与诊断是可行的。当然,为进一步提高故障诊断的效果,应加强对典型故障数据的积累并提高故障间的可分离度