我国异形掘进机技术发展、应用及展望

20多年来,我国异形掘进机技术得到长足发展。首先,以异形掘进机领域的阶段性科研项目为主线,回顾我国异形掘进机技术从模仿跟随到同步突破再到创新引领的发展历程及所取得的成就,从异形掘进机全断面开挖技术、异形管片拼装技术、测控技术和施工技术等方面介绍我国异形掘进机技术的发展现状; 然后,通过大量案例分析,分别介绍矩形顶管机、矩形盾构、马蹄形盾构及其特殊施工技术在我国隧道建设中的应用情况; 最后,从地质适应性、施工效率、隧道截面形式等方面指出当前异形掘进机发展的局限性,并提出进一步的研究方向,同时对未来异形掘进机在新领域的应用提出几点思考。     

承担全部设计荷载的隧道初期支护的设计计算方法

针对当前隧道初期支护设计存在不能承担全部设计荷载、以初期支护仰拱闭合的有利结构而不是以仰拱未闭合的最不利结构为最终设计目标而造成结构存在安全隐患以及给不出锚杆锚固力设计值和现场围岩变形很大使得采用岩体力学进行设计初期支护不具备条件的问题,提出按照“荷载-结构”的计算模型,采取结构力学力法对隧道初期支护承担全部设计荷载、对应施工“三台阶”法、对型钢钢架和喷射混凝土按变形协调条件确定各自承担荷载的比例系数、就钢架和喷射混凝土承载能力分别进行计算分析,明确在各部施工时对喷射混凝土强度以及锚杆的锚固力的要求。计算结果表明： 1）采取除中心夹角60°范围外其余均匀布置分布锚杆、采用“型钢钢架+分布锚杆+喷射混凝土”支护型式的隧道初期支护完全具有承担全部设计荷载的能力,且仰拱开挖不会威胁支护的稳定; 2）应将锚杆作为支护结构的链杆支座来确定锚杆锚固力; 3）锚杆和喷射混凝土3 h的强度对支护结构的承载能力影响很大。     

基于三维地质建模的高速公路边坡数值分析

以南宁吴圩机场第二高速公路K8+720~+960左侧边坡锚杆（索）格梁支护工程为例,基于midas GTS NX软件建立该边坡的三维地质模型,对边坡开挖与支护进行了模拟。计算中采用摩尔-库仑弹塑性模型,编制程序实现锚杆与格梁间的链接,通过数值模拟与实测数据对比,详细分析了该边坡开挖沉降规律、边坡周围岩体的水平位移特征、边坡剪应变特征及塑性区分布特征,验证了此次三维数值分析结果的合理性。     

一种不对称稳性曲线积分计算方法

当有初始横倾时,稳性曲线是不对称的,但负值横倾角区间的函数值与正值横倾角区间的函数值的关系无人探求。当对不对称稳性曲线在始于负值的横倾角区间进行积分计算面积时,以前的做法是直接求出负值横倾角区间的函数值,再进行数值积分。本文经过推导证明,在用数值积分对不对称稳性曲线下的面积进行计算时,自变量为负值的区间的积分可转化到正值区间进行计算,并推导出了转化公式,并且得到结论：不对称稳性曲线是一个奇函数和一个偶函数的线性组合。按照推导出的公式,可在NAPA软件中编程方便地实现美军标DDS079-1破舱稳性衡准的计算。     

跨海桥梁基坑冲淤变化监测与分析

通过近3个月的基坑冲淤变化监测,获得港珠澳大桥项目桩基施工过程中大量现场多波束和单波束测深仪观测的数据资料,对施工期基坑泥沙冲淤特征变化进行分析,得到基坑挖后冲淤量变化规律,结合工程实际,提出有效保障正常施工的基坑开挖措施。     

扬州瘦西湖隧道全黏土地层泥水盾构施工开挖面稳定性研究

扬州瘦西湖隧道地处全黏土地层,在该类地层中使用泥水盾构施工的案例较少,全黏土地层在盾构施工下的土体力学性质与变形规律尚未得到充分研究。为了解决全黏土地层在盾构施工下开挖面稳定性与各项盾构参数之间的关系问题,采用室内试验与计算模拟相结合的方法对瘦西湖隧道泥水盾构施工停机状态下的开挖面稳定性进行研究分析。研究结果表明:1)盾构停机时,随着停机时间的增长,泥水不断浸入开挖面前方土体,开挖面附近土体应力表现出一定的拱效应,导致开挖面稳定性不断降低;2)在泥水浸润时间相同的条件下,随膨胀土膨胀力取值的增高,开挖面极限支护压力呈现增长趋势;3)根据开挖面失稳原因,提出了开挖面稳定性控制措施,并通过模型计算进行验证。     

新建隧道穿越既有车行通道的安全性分析

新建隧道穿越既有地下车行通道,且车行通道衬砌与新建隧道之间的距离仅为2.5 m,为了保证车行通道正常行车安全,对新建隧道衬砌进行了设计,采用双侧壁导坑法对隧道进行开挖,并采用midas数值计算软件进行计算,得出了隧道开挖之后车行通道衬砌的竖向位移及应力,以此来评价车行通道在隧道开挖完之后的稳定性。     

杭黄高铁天目山隧道斜井挑顶施工方案经济比选

通过对杭黄高铁天目山隧道斜井进正洞挑顶施工方案的分析,从安全、工期、经济三个方面对方案的优化、比选,最终确定了一个较为经济的施工方案,为相似工程积累了经验。     

基坑开挖影响下临近桩基稳定性分析

结合势能驻值定理,利用瑞利-里兹分析方法,分析基坑开挖与土体抗力对桥梁桩基稳定性影响。研究过程中利用土弹簧模拟桩周土,按实际地基土分层计算地基抗力系数,优化传统弹性抗力法。通过一系列演算,推导出两端固定支承时桥梁桩基临界荷载公式,提高了精确性,更加贴近实际工程。     

圆形超深基坑开挖变形数值分析研究

以某大型锚碇圆形深基坑工程为分析样本,建立有限元模型模拟分析基坑开挖的整个过程。得出深基坑开挖和支护过程中圆形地连墙、中隔墙、内衬以及周边土体变形、应力变化规律,对指导工程施工提供科学依据。