全断面隧道掘进机锥面刀盘滚刀破岩机制研究

为揭示全断面隧道掘进机（TBM）锥面刀盘的滚刀破岩机制，明确滚刀安装排布对岩石破碎效果的影响规律，在对锥面刀盘多台阶悬切破岩模式分析的基础上，基于颗粒离散元方法构建锥面刀盘滚刀破岩数值模型并进行试验验证，开展锥面刀盘“平-锥”过渡区域滚刀破岩过程的数值模拟研究。研究结果表明：锥面刀盘锥区滚刀的破岩本质为临空面辅助破岩，破岩效果受到盘面锥角、滚刀间距、滚刀安装倾角的共同影响；为提高锥面刀盘破岩效率，可适当增大盘面锥角、减小锥区滚刀间距、增大滚刀安装倾角使锥区“斜刀正装”；对于抗压强度为180 MPa的极硬花岗岩，为确保高效破岩，建议盘面锥角为25°，锥区滚刀间距不大于70 mm，滚刀安装倾角与盘面锥角接近。     

自由面预割缝下底切滚刀铣削破岩机理研究

为提高底切滚刀铣削破碎硬岩性能、降低其破岩载荷，建立预割缝下底切滚刀铣削破碎硬岩数值模型，研究不同铣削厚度和割缝参数（割缝间距、割缝深度）组合对底切滚刀破岩性能的影响规律，揭示预割缝对底切滚刀破岩的影响机制。结果表明，割缝间距和滚刀直径相同时滚刀铣削预割缝条件下的岩石可以等效为滚刀铣削无侧限压力岩石，与无割缝岩石相比截割力减小率降低超30%；底切滚刀铣削厚度和割缝间距的匹配关系对破岩比能的影响显著，在最佳破岩比能时其组合关系为截深20 mm、割缝间距100 mm；分析岩屑分形维数和破岩比能之间的关系，比能耗随着分形维数的增加呈线性增大。     

TBM边缘滚刀关键参数对破岩效率影响规律研究

破岩效率是衡量滚刀破岩性能的关键指标。文章基于离散单元法建立边缘滚刀破岩仿真模型,采用多因素正交设计法进行了边缘滚刀破岩过程试验,以破岩效率为边缘滚刀破岩性能的评价指标,研究了刀刃角、刀刃宽、安装倾角与刀盘过渡圆弧半径对滚刀破岩效率的影响规律,并针对大理岩和混凝土两种不同切削对象分析了各因素单独作用对边缘滚刀破岩效率的影响规律。试验结果表明:倾角对边缘滚刀破岩效率的影响十分显著,圆弧半径和刀刃角的影响次之,刀刃宽的影响最小;各因素对不同岩石的破岩效率影响规律不同,安装倾角和刀盘过渡圆弧半径对大理岩和混凝土的破岩效率影响相同,而刀刃角和刀刃宽对两者的影响则相反。最后,通过实验发现安装倾角为4°时的破岩效率约为8°时的1.8倍,验证了安装倾角对边缘滚刀破岩效率影响很大的规律。     

小净距城市浅埋隧道夹岩力学特征的数值模拟研究

小净距隧道的中间夹岩处于复杂的三维受力状态.基于单轴抗拉或抗压强度为基础的围岩力学评价指标已显不足,Von-mise等效应力虽同时考虑了三个主应力的影响,但局限于剪切屈服.为此,引入基于Mohr-Coulomb剪切屈服准则与拉伸屈服准则的屈服接近度函数用以描述夹岩应力危险程度.文章主要对上下重叠模式和水平平行模式的两类小净距隧道中间夹岩力学特征进行了研究.研究结果表明.无论是重叠还是平行隧道,其夹岩的中间部分比两侧部分相对稳定;对于城市浅埋隧道,在同等静力学条件下,上下重叠隧道夹岩的受力优于水平平行隧道.计算结果为今后类似工程的设计、超前注浆孔的合理布置提供了指导.     

混合岩残积层物理力学特性及其对地铁工程的影响与处理措施

花岗岩、混合岩残积层、全风化层及强风化层在我国很多地区有大面积分布,该地层具有“未扰动前比较致密,承载力较高,扰动后强度迅速降低、软化、崩解、自稳性差”的特性;同时部分残积层中存在“球状风化体”;其特性对地铁、市政工程影响较大,处理措施比较特殊.文章对全国多个地区花岗岩、混合岩残积层物理力学特性及对地铁、市政工程的影响进行了比较全面的统计和分析,针对实施不同工法的工程给出了详细的处理措施,对类似工程有一定的参考和借鉴作用.     

岩沥青对沥青混合料路用性能的影响研究

文章针对印尼产Buton岩沥青的特性，对不同掺量的岩沥青改性沥青混合料和复合改性沥青混合料SMA-10的水稳定性、高温稳定性和低温抗裂性分别进行室内对比试验研究。结果表明，随着岩沥青掺量的增加，岩沥青改性混合料和复合改性沥青混合料的水稳定性、高温稳定性和低温抗裂性等路用性都能改善明显，其中，以岩沥青掺量为沥青混合料质量的3％时，综合路用性能改善效果最好。     

极端复杂地质条件下TBM隧道施工关键技术研究及应用北大核心CSCD

大瑞铁路高黎贡山隧道、引汉济渭秦岭隧洞、滇中引水香炉山隧洞等工程的相继开工建设,使富水破碎极软地层带来的TBM卡机、高地应力极硬岩地层带来的岩爆等TBM施工问题日益凸显。文章首先对比阐述了国内TBM隧道工程建设过程中常遇到的软弱破碎、极硬花岗岩等典型不良地质及其对TBM掘进所带来的影响,在总结分析辽西北供水、引松供水、引洮供水等工程建设过程中出现的隧道局部塌方、TBM卡机等案例及其影响因素的基础上,以极端复杂地质条件TBM掘进关键技术为对象进行了系统研究论述,结果表明:(1)超前地质预报技术是TBM施工应对极端复杂地质的重要手段,但目前尚无法对前方中远距离地质状况进行准确量化预测;基于微震监测分析结果,根据可能发生的轻微、中等、强烈等不同等级的岩爆,制定对应处置措施;节理发育、炭质板岩、断层破碎带等不同软弱破碎地层,应采取针对性的防卡机措施,同时可根据不良地质段的长度来选择合适的脱困方案;(2)TBM推力、推进速度、刀盘转速及扭矩等掘进参数的异常波动,是表征掌子面前方地质条件状态的重要指标,TBM掘进前,根据前期预判的全断面硬岩、软弱破碎等围岩条件,分别选择合适的掘进参数;TBM掘进过程中,应基于掘进参数异常变化,纠正地质条件预判并采取对应的调控措施,进而确保TBM处于最佳掘进状态;(3)针对既有TBM难以适应现有地质条件的情况,以引洮供水隧洞、引红济石隧洞、引汉济渭隧洞等工程为例,对TBM改造技术进行了分析论述。最后,针对极端复杂地质条件下的TBM隧道工程建设新问题及其应对措施进行了展望与探讨。     

TBM两级螺旋式刀盘出渣机制数值模拟研究

针对现有全断面岩石隧道掘进机（TBM）两级刀盘出渣缺乏合理的结构方案和优化设计方法，采用颗粒离散元方法构建数值模型模拟TBM两级刀盘出渣过程，并进行出渣缩比试验验证数值模型的可靠性。通过数值模拟研究出渣口排布与尺寸、螺旋形式与螺距、一/二级刀盘直径比、刀盘转速等因素对出渣性能的影响规律。结果表明：螺旋式结构是TBM两级刀盘有效的出渣结构方案；各因素对两级刀盘综合出渣性能的影响程度由大到小依次为刀盘转速>一级刀盘背部出渣口长度>后螺旋螺距。对于掘进直径为8 m的两级螺旋式刀盘，建议其最优结构形式和参数为：面、背部出渣口同位且有前后螺旋，后螺旋螺距0.85 m，一级刀盘背部出渣口长0.9 m，一/二级刀盘直径比不大于0.55，刀盘转速不大于6 r/min。     

某机场镐头机拆除水泥道面力学仿真与对比分析

镐头机是破除民用机场水泥道面常用的破拆工具，某民用机场因维护要求需对道面板体进行破拆。为了保证与拆除板体相邻的保留板体不受损伤，确定最佳破拆方案，使用有限元建立三维实体模型，分别对3种破拆方案中镐头机钎锤作用初期刚性道面的结构响应进行模拟分析，依次得到了3种方案破拆时保留板体产生的最大应力、破除板与保留板间传荷系数、道面底部与水稳基层拉应力和层间剪应力。研究表明：参照方案3对道面拆除时，保留板内部形成的应力小于其自身设计强度，不会对混凝土造成损伤；拆除板与保留板板体间的传荷系数为0.04，冲击荷载对保留板造成变形影响最小；保留板下方水稳基层产生的拉应力和层间剪应力均不会对道面结构造成影响。因此，对该机场道面进行破拆时，需用大型锯片先沿道面四周将板体按全厚度切开，再对道面四边剔槽，最后使用镐头机从板面中心位置进行破除作业，可保证周边保留板体不受损伤。     

下导洞超前施工技术在大断面山岭硬岩隧道中的应用

在大断面山岭硬岩隧道施工中,多采用传统的全断面、台阶法施工,往往由于开挖断面大、岩石坚硬、缺少爆破临空面等因素的影响,导致掏槽效果差、爆破震动大、爆破进尺小、炸药消耗多、开挖工效低、施工成本高等一系列问题.文章针对这些问题,结合大断面山岭硬岩隧道钻爆法的施工经验,总结、研究了下导洞超前法在大断面山岭硬岩隧道中的应用技术.通过施工实践证明,该方法可提高爆破效率、减少对围岩的扰动、超前排水降压、预防岩爆,达到降低施工成本、提高施工进度的目的,可为大断面山岭硬岩隧道的安全、快速施工提供借鉴.     

软土深基坑外侧土体位移场的经验解析

笔者在学习了大量的国内外有关专业文献的基础上，根据现场实测成果，运行综合分析和函数逼近方法揭示了软土深基坑外侧土体的位移场。笔者在建立平面应变位移场的过程中充分考虑到墙体刚度、土体刚度和强度、支撑时间、支撑预应力和刚度、基坑宽度和硬土层距地表的深度等多种因素对计算值的影响，使计算公式与实测结果基本吻合。此外笔者介绍了各种施工因素对基坑外侧土体位移场的实际影响程度。论文中的公式可用作预估软土深基坑开     

浅谈兰渝铁路隧道四大高风险源及应对措施

兰渝铁路隧线比达68.1%,存在富水未成砂岩、高地应力软岩大变形、瓦斯(天然气)、岩溶(煤矿采空区)突泥突水四大高风险源,严重影响施工安全、进度和投资控制.通过现场调研、专家会诊、施工试验,以及不断地优化设计和施工方法,初步探明了主要影响因素,基本掌握了一定的规律,制定了继续试验性施工的针对措施.目前,兰渝铁路隧道施工总体处于受控状态.文章重点介绍了兰渝铁路隧道的四大高风险的特点及危害,较详细地分析了应对大变形的措施和施工方案.     

基于SEM的城市轨道交通乘客满意度影响因素研究

为解决城市轨道交通乘客满意度无法直接测量的问题，以顾客满意度和感知服务质量相关理论为基础，从准时快捷、乘车便捷、整洁舒适、安全可靠和感知价值这5个维度来提取乘客满意度的影响因素，构建包含6个潜变量和24个观测变量的结构方程模型。研究各影响因素对乘客满意度的影响程度以及各变量之间的相互作用关系。以西安市地铁线路为例来进行实证分析并针对分析结果提出相关改进建议。研究结果表明：乘车便捷、整洁舒适和感知价值均正向直接影响乘客满意度。准时快捷和安全可靠间接影响乘客满意度。从影响程度来看，对乘客满意度正向影响程度从强到弱依次为乘车便捷（0.409）、整洁舒适（0.307）、感知价值（0.234）、安全可靠（0.059）和准时快捷（0.046）。     

基于FLAC^3D的季节性冻土隧道明洞边坡支护失稳评价研究

为了研究季节性冻土地区隧道明洞边坡支护在应力场、温度场和水分场耦合作用下的冻融变形规律,文章利用FLAC^3D有限差分软件对蛟西隧道明洞边坡喷锚支护破坏现象进行数值分析。研究结果表明:温度场变化、开挖坡度大小是影响边坡稳定性的重要因素;温度不同,边坡支护变形量不同,但变形规律相同;冻胀融沉引起边坡各点的变形量在坡肩处最大,在软弱岩土层附近变形量波动较大;满足边坡冻融时稳定性且符合经济合理性的最佳边坡开挖坡度为1∶1。研究结果与实测结果一致,表明了失稳评价模型能准确、科学地预测明洞边坡支护的安全状态,于工程施工具有较好的理论指导。     

侧部高压富水溶腔与隧道间岩柱安全厚度的研究

岩溶区隧道周围不可避免地存在一些中小规模的隐伏溶洞,由于隧道的开挖、卸荷改变了隧道与溶洞间岩柱的应力状态,溶洞中的高压岩溶水进一步恶化了其稳定性,造成隧道突水、突泥等岩溶灾害的发生,带来了重大安全危害和经济损失.成为岩溶地区隧道施工中亟待解决的重要问题.除施工扰动、高水压作用外,隧道与溶洞间岩柱厚度不足是引起这一工程问题的主要因素,建立隧道与溶洞间岩柱安全厚度预测模型具有重要的理论意义和重大的工程实用价值.针对常见的中、小尺度的侧部高压富水溶腔,综合考虑安全厚度的影响因素,以隧道周围的塑性区和溶洞周围的高渗透带的贯通与否作为中间岩柱稳定的判断标准,建立了中间岩柱安全厚度力学预测模型,在此基础上分析了各因素对最小安全厚度的影响规律.以忠垫高速公路岩溶隧道为例,利用最小安全厚度预测公式判断中间岩柱的稳定性,其结果同基于现场量测判断的结果一致,从而说明上述方法具有一定的可行性.     

循环冲击下灰岩动态破坏的围压效应

为优化地下工程巷道围岩掘进爆破参数和控制爆破对围岩的扰动，亟需掌握围岩的动态力学特性和破坏、能耗等特征，借助分离式霍普金森压杆（SHPB）开展灰岩在三维动静组合循环冲击下的试验研究，分析一定轴压、不同围压和循环冲击耦合作用对灰岩峰值应力、动态抗压强度、破坏特征以及能量吸收率等的影响。结果表明：当轴压一定时，灰岩在相同冲击次数下的峰值应力和动态抗压强度随围压的增大先增大后降低，破坏程度随围压的增大先减轻后加剧，说明适当地增大围压会提高灰岩的抗冲击性能，但这种提高并不是无限的，围压过高会使灰岩的内部损伤劣化，进而降低其抗冲击性能；灰岩的能量吸收率随冲击次数呈多项式关系，其吸收的冲击入射能随着围压的增大先降低后升高，适当的围压会降低灰岩的吸收能，但过大的围压会使灰岩试样吸收能明显升高。因此，地下工程在爆破开挖前，可根据围岩应力检测判断围岩受力状态，进而预判不同单响药量下的破岩效果，为调整和优化爆破参数以及控制爆破对围岩造成的损伤和扰动提供理论支撑。