软弱围岩隧道铣挖步序优化研究

铣挖法是一种采用悬臂式掘进机截割隧道掌子面围岩的隧道开挖工法,不同的铣挖步序对围岩稳定性的影响也存在差异。针对此问题,考虑到悬臂式掘进机的设备条件并参考国内隧道工程已经采用的铣挖步序,确定4种铣挖步序方案,使用有限元分析软件abaqus对4种不同的铣挖步序方案进行数值模拟,再运用灰色关联分析法,对4种方案模拟的结果进行综合分析评价。研究结果表明:先从中间竖直开槽,再水平开挖的铣挖步序对围岩扰动最小。     

浏阳河隧道悬臂掘进机铣挖工艺研究

悬臂掘进机是铣挖法施工工艺的一种。为了研究悬臂掘进机在浏阳河隧道施工中的铣挖工艺,在理论研究的基础上,借鉴装配式铣挖机施工工艺研究成果,运用工程地质类比、现场工艺试验等手段,对悬臂掘进机铣挖工艺进行优化,形成适应于大断面隧道施工的悬臂掘进机铣挖工艺;同时,对悬臂掘进机设备配套及适应性进行分析。     

浏阳河隧道铣挖法工艺试验研究

结合武广客运专线浏阳河隧道的施工,就铣挖法这一非爆破开挖方法在浏阳河隧道施工中的应用进行研究,虽然在国外隧道施工中经验丰富,但在我国铁路隧道施工中尚属首次。为研究该方法在浏阳河隧道施工中的适应性,通过不同工况组合条件下现场工艺性试验,优化施工机械设备配套选型、施工工艺,并从技术经济层面上进行分析,与钻爆法进行比较,为铣挖法在浏阳河隧道施工中的应用进行尝试。     

铣挖机在城市暗挖隧道施工中的应用

长株潭城际铁路树木岭隧道湘府路站~汽车南站站暗挖区间埋深较浅,地面房屋与构造物密集,多次穿越市政道路及河流,采用矿山法开挖,如何控制围岩变形及地表沉降是本工程的一个技术难点。结合工程实际,重点从铣挖机的选型、开挖方法、施工步骤进行了论述,并总结分析了铣挖机在隧道施工中的优缺点。现场采用铣挖机开挖与弱爆破相结合的施工方法,通过监控量测表明能很好地控制围岩变形、地表沉降,可为以后城市暗挖隧道施工提供借签。     

互层岩体隧道爆破超欠挖控制技术研究

研究目的:互层岩体层间胶结力差、整体刚度低,在隧道钻爆法开挖过程中极易出现超欠挖问题.为探究互层岩体对隧道爆破超欠挖的影响,本文以新建中兰铁路尖山隧道工程互层段为研究对象,采用离散元数值模拟方法和现场掌子面激光扫描图像分析互层倾角及厚度对隧道爆破超欠挖的影响规律,在此基础上提出炮孔布置优化方案.研究结论:(1)互层岩体...     

大直径地铁盾构隧道下穿高铁明挖隧道方案研究

天津某地铁盾构区间超深埋隧道下穿京津城际线解放路明挖隧道,工程处于软土地层,地质条件差,工程风险大.为探究盾构下穿对高铁明挖隧道的影响,首先对高铁明挖隧道现状进行调查,对外径6.6 m双线盾构依次下穿高铁明挖隧道4种方案的优缺点进行比选分析,并运用有限元数值模拟手段对优选方案进行分析计算.结果表明:(1)高铁明挖隧道现...     

隧道超欠挖对施工成本的影响

主要阐述隧道开挖时超欠挖产生的原因和超欠挖量的计算方法;分析超欠挖对隧道施工成本的影响。提出减少隧道超欠挖的主要途径:(1)强化施工管理,重视开挖质量。(2)实施“新奥法”技术,这是减少超欠挖有效的技术措施。(3)变“宁超不欠”原则为“宁欠不超”。     

S型齿廓齿轮滚铣2步加工技术研究

S型齿廓齿轮的提出,理论上解决了少齿数齿轮传动的问题。针对其加工理论,阐述了一种通用型滚铣2步加工方法：第1步在不产生过切和最大化去除余量的原则下,对齿坯进行滚齿加工,得到了变位渐开线齿轮;第2步基于曲面法向等距曲面的数学理论,得到了铣削刀具的中心轨迹坐标,分别应用于齿轮的齿侧、齿顶及齿根过渡圆弧,得到了完整的铣削模型,最终获得S型齿廓齿轮的高效加工方法。进行了案例分析及基于三维软件的仿真加工,验证了数学模型的正确性与加工方法的可行性,为后续S型齿廓齿轮实物加工及传动试验分析奠定了基础。     

明挖卸荷施工对下卧既有地铁盾构隧道的影响研究

为研究明挖卸荷施工对下卧既有地铁盾构隧道的影响,文章以济南某明挖基坑近接既有地铁隧道为背景,基于midas GTS NX有限元软件,考虑3个方面因素并假设28种对比工况,开展数值模拟对比分析。得到不同因素影响下明挖卸荷施工对下卧既有地铁盾构隧道影响规律,并提出相应的建议措施。研究结果表明,明挖基坑与既有隧道夹角保持在45°及以上,可降低明挖卸荷施工对既有隧道的影响;明挖基坑与既有隧道竖向距离在0.5D(D为隧道直径)以上时,竖向距离对于控制隆起变形效果较为明显;在0.5D以下时,竖向距离对于控制隆起变形并不明显;明挖基坑横向卸荷面积对既有地铁隧道竖向变形影响随基坑加宽或加深而呈线性增加,基坑深度因素影响尤为显著。     

新乌鞘岭隧道岭脊段高地应力软岩大变形控制技术

针对新乌鞘岭隧道岭脊段高地应力软岩变形问题,采用加强初支、铣挖法施工在软岩大变形方面取得了良好的效果。通过调整仰拱曲率、加大变形预留量、加强初期支护、超前预加固等设计支护措施,结合铣挖法开挖可有效减少对周边围岩的扰动,有效控制软岩塑性区的发展。研究表明：相比钻爆法,采用铣挖法开挖易于控制超欠挖,并大幅度降低对围岩的扰动。轮廓平均线性超挖由37 cm缩减至17 cm,超挖率由121%缩减至61%,喷射混凝土与岩面密贴性好,有利于提升围岩自承能力和初期支护的承载能力,可有效改善变形控制效果,提高软岩施工的进度及安全性,可作为高地应力软岩大变形控制的有效方法。     

铁路路堑型明洞顶部垂直土压力的研究

由于受到地形限制或平山造地政策的影响,浅埋明洞回填深度可能较大。而规范中的土柱法仅适用于回填高度较低的情况且并未对回填土高度做出明确规定,所以简单使用土柱法已经不能满足工程安全与经济的要求。为明确明洞回填土荷载,基于Marston理论考虑明洞拱部上方内外土柱变形差异以及偏压回填情况,建立路堑型明洞拱顶垂直土压力计算模型和计算公式,给出不同埋深土压力系数的取值,理论计算与有限元结果相吻合。研究结果表明:路堑型明洞拱顶垂直土压力变化趋势为先增大后减小;埋深大于10 m时,路堑对称型明洞拱部垂直土压力的分布规律不再随埋深改变而发生变化;路堑偏压型的分布规律则随埋深变化而变化,埋深增大两侧土压力分布系数差值越小。     

高速铁路路堑段地面振动试验研究及数值分析

为研究高速铁路路堑在高速列车荷载下的地面垂向振动随距离传播规律,对宝兰高铁路堑段地面垂向振动进行现场试验,对现场试验的数据从时域和频域两个方面进行分析揭示地面垂向振动加速度响应特征。结果表明,路堑垂向振动加速度在距离线路中心线12.5～40 m总体呈衰减趋势,靠近线路中心线处12.5～20 m处垂向振动加速度衰减较快,较远处20～40 m处衰减速度较慢。地面垂向振动加速度在各测点处由60 Hz及100 Hz附近的频率成分主导,随着距离的增大,110 Hz左右的高频成分衰减很快,到了距线路中心线20～40 m,振动加速度在60 Hz左右的频率成分占优。依据现场工况,建立了列车-轨道-路堑-地基数值分析模型,并通过数值试验的方法,设置不同的场地速度特性,分析不同场地条件对路堑振动响应的影响。数值分析表明,场地速度特性(覆盖层与下卧层模量比、覆盖层厚度)是影响地面振动剧烈程度的重要因素,地基覆盖层与下卧层模量比越大,地面振动越强烈,模量比一定,覆盖层厚度越小,地面振动越大。     

大型养路机械捣固作业参数对捣固效果影响规律的研究

有砟轨道大型养路机械维修作业中,捣固的主要动作是向枕底推送道砟并使道床密实。研究捣固镐插入的深度、速度、振动频率等捣固参数对大型养路机械作业效果的影响,对于提高大型养路机械作业效率、延长有砟道床服役年限具有重要意义。基于大型养路机械捣固镐结构和轨道结构建立了精细化捣固作业离散元仿真模型,采用多体动力学几何外形和离散单元分别对捣固镐与道砟颗粒的运动状态进行模拟,并通过试验对模型进行了验证。在不同的插镐速度和深度工况下模拟捣固作业过程,以道砟受到的压力、总动能、平均角速度和增加数量作为捣固效果的评价因素,研究了各工况的捣固作业效果。研究结果表明:在其他作业参数相同的工况下,插镐速度最优值为0.5 m/s,插镐深度最优值为90 mm。     

采用“一刀成型法”加工直齿圆锥齿轮时切削角的误差分析与修正

在铁路柴油机检修非标设备制造中,在铣床上试验成功了直齿圆锥齿轮"一刀成型法"的加工工艺,可满足精度要求,并提高了生产效率。根据收集的多组加工数据,利用工程数学方法,分析切削角产生误差的原因,推导出修正经验公式,进一步提高了加工精度。     

流固耦合作用下基坑开挖及降水对下卧既有地铁隧道的影响研究

为研究基坑开挖及降水对下卧既有地铁隧道变形的影响,基于比奥固结理论,结合修正摩尔库伦本构关系,建立考虑流固耦合的三维有限元分析模型,探讨基坑降水深度、降水速度、土体渗流特性、基坑开挖工艺等对下卧既有地铁隧道及其围护结构的影响,并与现场监测结果进行对比验证。研究结果表明:基坑降水深度对隧道结构变形有着较大影响,适宜的降水深度有利于抑制地铁隧道的隆起;在分块开挖效应下,隧道最终呈"M"形曲线隆起,竖向位移最大处位于隧道中部的两侧位置;土体渗流存在空间差异性;基坑降水速度会对隧道围护结构的内力产生重要影响,随着降水速度的增大,围护结构的内力会继续增长;隧道衬砌结构变形呈"水平向压缩、竖向拉伸"的竖椭圆状发展,隧道靠近基坑两侧的腰部变形较大;考虑基坑降水的流固耦合分析结果更接近现场实测结果。     

基于随机介质理论的土体融沉预测及其参数敏感性分析

为预测人工冻结法施工引起的地表融沉,以广州某地铁为研究背景,考虑土体压力的变化,运用随机介质理论建立马蹄形水平冻结融沉计算模型,分析对地表融沉有影响的各参数的敏感性。由计算结果得出,水平冻结引起的地表竖向融沉呈正态分布,在隧道中心处达到最大值;参数敏感性分析得出各参数敏感度从大到小依次为冻结壁厚度、土体主要影响角正切值、隧道埋深、融化与压密系数;最大竖向融沉随着冻结壁厚度、土体主要影响角正切值、融化与压缩系数的增大而增大,随着隧道埋深的增大而减小。     

基于UDEC仿真的滚刀最优刀间距确定方法

为了得到指定切深下合理的刀间距,提出一种基于UDEC仿真的滚刀最优刀间距确定方法。通过试验机得到岩样力学参数,利用2D离散元仿真软件UDEC,建立了无围压条件下两把滚刀顺次切削节理不发育岩石的数学模型,在此基础上设计了一组数值试验,成功地模拟出了不同切深和刀间距下滚刀破碎岩石的全过程。分析得到指定切深下仿真切削比能耗与刀间距的对应关系,最小比能耗下的刀间距即为最优刀间距。最后,利用回转式盾构刀具切削实验台,采用恒切深方式进行多组实验,记录刀具所受三向力和破碎岩样重量,得到实验最优刀间距。通过实验手段和仿真手段得到的最优刀间距基本一致,工程数据也进一步证实了这一点。因此,基于UDEC仿真的滚刀最优刀间距确定方法是可行的。     

列车编成辆数对高速列车横风气动特性影响的数值分析

对3～8辆编组列车以350km· h-1速度运行时,不同速度横风作用下的气动特性进行仿真研究,并建立列车的阻力系数与列车编组辆数之间的无量纲关系.研究结果表明:对3辆车编组列车的气动特性分析不能取代对其他编成辆数列车的几动特性分析;不同编成辆数列车阻力系数随着横风风速的增加而增大,3辆车编组列车的阻力系数不超过8辆车编组的列车的一半;列车的侧向力系数和倾覆力矩系数随着列车编成辆数的增加而减小;列车编成辆数对头车的阻力系数、升力系数、侧向力系数和倾覆力矩系数影响较小,但是对尾车的影响较大;头车的侧向力系数和倾覆力矩系数明显高于尾车和中间车,尾车的倾覆力矩系数最大值不超过0.4,而头车的最大可达0.7;由于头车的气动安全性比其他位置车辆的低,用头车的气动安全性评估整个列车的气动安全性会偏于保守,但合理、可行.     

有限土体土压力理论在异型深基坑工程中的应用研究

针对砂卵石地层新建隧道穿越既有线面临的异型深基坑工程,对基坑侧壁与既有地铁车站风亭间的夹土体进行受力分析,明确在平均土体宽度b=3.5 m条件下,对于竖直段,当开挖深度大于6.5 m时,就必须考虑有限土体土压力的影响,提出相应的计算模型与简化公式,发现有限土体土压力与开挖深度近似成线性关系;对于扩挖段,基于有限土体受力特性,提出扩挖段有限土体土压力计算模型与简化公式,由于扩挖边承受一定的土体自重,因此扩挖点处基坑侧壁土压力有所增加,扩挖段有限土体土压力与开挖深度近似成指数关系,但随着扩挖深度的增加,有限土压力明显小于常规土压力,同时随着扩挖段有限土体宽度的减小,有限土压力与常规土压力差值趋于稳定;最后通过数值分析,发现有限土体土压力作用下,异型基坑自身的变形相对较小,其水平变形主要集中在左侧隧道侧与基坑扩挖段,同时基坑的变形与裂缝均能满足规范要求。有限土体土压力能有效减少基坑围护结构内力与配筋,精细化设计有利于确保工程安全并控制工程造价。     

The Reinforcement Analysis of Prestressed Anchor Frame Beam in the Deep Cutting Slope under Three Dimensional Strong EarthquakeEI北大核心

Research purposes: In order to further study the reinforcement of prestressed anchor frame beam in the deep cutting slope under three dimensional strong earthquake, a model of the deep cutting slope is built through FLAC 3D simulation software, the seismic wave to the model from three directions of x,y and z is input, and the dynamic response of the slope is analyzed. Then, the prestressed anchor frame beam reinforcement measures are applied to the model, and this paper analyzes the reinforcement effect of the prestressed anchor frame beam to the deep cutting slope under three dimensional strong earthquake. Research conclusions:(1) The prestressed anchor frame beam has a good effect on restraining the horizontal displacement of the deep cutting slope. (2) Under the three dimensional strong earthquake, the prestressed anchor frame beam has a good effect on the horizontal acceleration and horizontal velocity of the deep cutting slope, which reduces the peak of horizontal acceleration and horizontal velocity. (3) Through the comparison of the response before and after the reinforcement of the prestressed anchor frame beam is given under the 9 degrees three dimensional strong earthquake, it can be concluded that the prestressed anchor frame beam can provide good reinforcement effect to the deep cutting slope. (4) This research can be used for reference to the earthquake resistance of the slope engineering. © 2018, Editorial Department of Journal of Railway Engineering Society. All right reserved.