泥水平衡盾构施工对地层孔隙水压力的扰动规律研究

为研究泥水平衡盾构施工对地层孔隙水压力的扰动规律,针对3种典型地层开展流固耦合分析,研究盾构施工期间不同阶段地层孔隙水压力的纵向和横向变化规律,提出孔隙水压力扰动比的概念并对其施工扰动的程度进行评价。研究结果表明： 1）泥水平衡盾构在经过软土地层时,孔隙水压力会有明显的下降趋势; 2）泥水平衡盾构掘进会对开挖面前方土体孔隙水压力产生不同程度的水力堆积效应,该堆积效应的产生是泥膜产生的必要条件之一; 3）不同地层中泥水平衡盾构施工对孔隙水压力造成的扰动不同,拱顶位置孔隙水压力扰动最大,拱腰次之,拱底最小; 4）施工中注浆压力的施加与孔隙水压力的扰动程度密切相关;不同地层在不同的开挖阶段横断面渗流场的分布规律和形状不同,拱顶处均表现为水流压力集中点;同时,泥水平衡盾构在施工期对孔隙水压力的扰动有残余效应。     

基于纵向裂隙修正的岩体三维裂隙模拟及连通性分析

隧道建设过程中,掌握隧道围岩中裂隙的分布及连通性情况,对于合理选择施工方法和支护方案等环节至关重要。从隧道建设的需求出发,建立岩体的三维裂隙模型,并对裂隙的连通性进行分析。基于现场实测裂隙各项参数服从的分布规律,采用蒙特卡洛算法模拟产生裂隙的三维数据,使用空间薄圆盘表示裂隙,生成裂隙的三维模型。通过与竖向钻孔数据对比,对基础模型进行修正（筛选）,找到最符合实际情况的模型。之后,运用空间几何原理,通过圆盘之间的相互关系分析裂隙的连通性,并运用C++编程实现连通性判别计算。通过建立一种从分析任意2个圆盘之间几何关系入手的连通性分析方法,实现裂隙的连通性分析。     

TBM掘进中滚刀受力实时监测方法研究

由于掘进环境过于恶劣,TBM（tunnel boring machine）滚刀受力实时监测问题一直难以解决。文章根据对滚刀部件特征和荷载传递规律的分析,在C型垫块中嵌入应变计,提出有效的监测方法,并通过C型垫块的标定试验以及回转破岩试验,验证该监测方法的有效性和可行性。结果表明： 1）在不同贯入度下,根据受力监测方法得到的垂向荷载与油缸荷载大小稍有差别,但两者的变化趋势几乎是一致的,说明该监测方法具有可行性和有效性; 2）随着贯入度的增大,滚刀所受法向力和侧向力也在增大。     

波纹钢板加固盾构隧道衬砌管片抗弯性能试验研究

为提高既有隧道结构承载力及刚度,对盾构隧道衬砌管片进行波纹钢板加固,并采用足尺试验方法,对2块加固管片与1块未加固管片进行2点抗弯加载,分析加固管片的受力过程、破坏模式以及加固机制,并对其加固效果进行总体评价。试验结果表明： 1）波纹钢板加固是一种有效的加固方法,可以有效提高管片极限抗弯承载力及刚度; 2）加固后管片破坏模式为斜截面受剪破坏; 3）加固钢板与管片界面间存在较大剪切应力与径向剥离应力,应设置有效的抗剪及抗剥离构造措施。     

基于太阳光照明的隧道按需照明节能控制技术研究

针对隧道加强照明高能耗问题,结合太阳光直接照明的优势,提出太阳光和LED相结合的按需照明智能控制方法。根据实时洞外亮度和交通量确定的照明需求和洞内反馈亮度,由亮度需求差进行LED照明控制调节,最大化利用太阳光实现智能按需照明节能效果。根据试验测试结果,在满足规范要求和安全前提下,可达到50%以上的节能效果。通过对该技术的研究和应用,以期提升隧道照明节能技术水平,推动隧道提质升级,实现公路交通绿色低碳目标。     

基于BIM技术的岩土工程三维地质模型创建方法研究

为了解决岩土工程中的三维地质信息模型可直接应用于指导设计、施工过程的问题,通过对常用BIM软件在三维地质信息模型创建方法、适用性的对比分析,总结出岩土工程三维地质信息模型创建的高效方法,并通过工程实际应用证明该方法高效、便捷、直观、模型信息齐全、可操作性强,基本满足设计及施工的需求。     

公路隧道经常检查及养护工作探讨

为规范公路隧道经常检查行为,统一行业内经常检查方法,首先,采用资料调研、统计分析等方法,通过梳理98处单洞隧道的定期检查,按定期检查子项统计病害分布特点,总结隧道病害频发部位,为养护部门开展经常检查工作指明检查重点。其次,依托近几年对隧道经常检查工作的现场调研,提出一整套规范化的隧道经常检查方法,从隧道经常检查的检查计划、检查工具、现场开展要求、检查结果、应对措施等方面进行规范化阐述,系统详细地梳理公路隧道经常检查环节,总结出经常检查的规范化做法,为养护单位开展经常检查工作提供参考。最后,基于笔者多年养护工作经验,指出隧道经常检查工作中存在的其他非技术问题,为后续隧道日常养护工作的提升提供借鉴。     

厚层堆积体偏压隧道洞口结构抗减震技术研究

为研究覆有厚层松散堆积体且穿越软硬交界面的隧道洞口段动力响应特点和抗减震措施,以飞仙关隧道洞口段为研究对象,采用有限差分软件分别建立隧道围岩渐进式注浆、设置减震缝和全环注浆3种工况,并和无措施情况下隧道衬砌的应力、变形对比,得出最佳抗减震措施。研究结果表明： 1）在强震作用下衬砌的纵向变形远远小于横向变形,且全环注浆对限制衬砌的横向变形效果最显著,单独设置减震缝对衬砌变形的限制效果较差; 2）隧道右拱脚和右拱腰是强震作用下结构破坏的最危险位置,需着重加强这2处的抗震加固; 3）全环注浆能够有效减小衬砌应力,同时还能使交界面附近应力变化连续而平稳。     

高水压泥水平衡盾构掘进模型试验平台的研制与应用

为了实现可在2.0 MPa高水压环境下开展盾构试验研究的基础试验条件,结合拟建的琼州海峡隧道工程背景,充分调研了国内外盾构模型机研究成果,并根据试验研究的需求,研发了高水压多功能泥水平衡盾构模型试验平台。试验平台研制过程中攻克了在缩尺盾构模型机中实现泥水循环功能的问题,解决了高水压(2.0 MPa)下盾构机以及土箱整体强度和密封问题,实现了盾构姿态改变、变覆土高度等功能。按照一定的试验先期准备步序,在不同水压条件下,对泥水平衡盾构开挖过程中盾构姿态动态变化规律进行了模型试验研究。试验平台包括模型土箱、盾构模型机、液压泵站、电控柜、控制台、泥水循环系统等部分,可在200 m水头的高水压条件下进行泥水盾构施工的模型试验。研究结果表明:自主研发的泥水平衡掘进模型试验平台可在高水压条件下正常进行工作,并可进行与泥水盾构施工相关的模型试验;盾构姿态角改变量与盾构掘进距离的线性拟合结果表明,二者的拟合精度较高;随着试验水压的升高,在水平方向以及竖直方向上盾构姿态调整的难度逐渐增大;通过有土环境与无土环境的对比可知,高水压与地层反力的双重约束对盾构姿态控制提出了更高的要求。     

航道开挖对下方已建地铁工程的影响性分析

为预测并控制航道大面积开挖对下方已建地铁结构变形的影响,以京杭运河浙江段Ⅲ级航道整治杭州段(新开挖航道)跨地铁1号线节点工程为例,分别研究正常开挖和采用一定措施时地铁盾构隆起位移的理论值。结合工程的地质条件和地铁安全运营要求,提出分块挖土条、坑内满堂加固和抗拔门架结构等多种抗隆起措施,并利用三维有限元分析软件对河道开挖全过程进行施工阶段数值模拟。结果表明,该措施对控制地铁位移是有效的,能够满足地铁安全运行的要求。