复杂地质条件下洞内机械成桩施工技术

文章根据北京地铁16号线11标苏州街站洞内机械成桩施工情况,阐述了复杂地质条件下洞内机械成桩技术,对施工过程中出现的问题及解决办法进行总结,以期对今后洞内机械成桩施工有借鉴指导作用。     

盾构隧道开挖面支护力上限分析

盾构在掘进的过程中,必须确保隧道开挖面前方土体的稳定。将隧道沿纵向简化成平面应变情况,利用双对数螺旋线破坏模式,基于极限分析上限定理,对隧道开挖面前方土体的主动破坏形式进行研究。将盾构机作用在开挖面上的支护力视为均布荷载,得到支护力的上限解,利用Matlab软件编程求解该上限解的最优解,讨论各参数对破坏模式形状和支护力大小的影响。研究结果表明：破坏模式的形状由内摩擦角φ决定;随着黏聚力c和内摩擦角φ的增大,隧道的支护反力σt减小。     

含软弱夹层和均质围岩隧道洞口仰坡动力特性研究

针对洞口段均质围岩仰坡和含软弱夹层仰坡2种工况,开展大型振动台模型试验,分析水平和竖向激振下仰坡加速度和洞口段仰坡模型土振动特性。研究结果表明:水平向激振时仰坡存在明显加速度放大效应,竖向激振对含软弱夹层仰坡的影响不可忽视;洞口段隧道衬砌各点加速度时程曲线不一致,衬砌结构受力状态复杂;在水平向激振作用下,均质仰坡模型土坡肩土体先出现张拉裂缝,而后坡肩土体局部出现倾倒崩塌,最后沿坡面滑落堆积;含软弱夹层仰坡坡脚土体先出现挤压破碎,而后坡顶表面沿软弱夹层位置出现张拉裂缝,上覆土体沿软弱夹层滑动,最后土体大规模崩塌、滑落。本文为山岭隧道洞口段边坡抗减震研究和设计提供参考。     

中英钻爆法铁路隧道设计方法比较研究

针对钻爆法铁路隧道围岩分级、初期支护及二次衬砌设计方法等内容,对比分析了中英两国在隧道设计方法和理念方面的差异。对比分析表明,英国隧道设计基于巴顿的Q系统,该系统用表征岩体的RQD值,节理组数、粗糙度系数、地下水折减系数、蚀变系数及地应力折减系数来反映围岩整体力学性质,英国铁路隧道初期支护采用经验设计法,根据Q图谱进行预设计,采用有限元程序进行检算。二次衬砌采用极限状态理论进行设计,衬砌承受围岩压力的标准值由巴顿公式计算得出,二次衬砌设计时不考虑初期支护的作用。中国铁路隧道初期支护多采用类比法进行设计,并采用有限元法进行校核,二次衬砌普遍按破损阶段法设计,围岩压力根据统计回归公式计算,采用安全系数K控制结构安全性。相比而言,英国隧道设计方法和理念与围岩参数联系较为紧密和直观,而中国隧道设计方法基于定性与定量结合的围岩分级标准,两者差异明显。     

隧道瓦斯涌出量预测方法在非煤地层中的应用研究

非煤地层瓦斯涌出量的评估目前还没有系统的理论和方法。通过应用《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB10120—2002)和《铁路工程不良地质勘察规程》(TB10027—2012)中煤层瓦斯涌出量计算公式,结合现场瓦斯测试及浓度监测,认为若相关参数取值合理,公式应用于非煤地层是可行的,且规范计算结果更符合客观实际;同时,现场瓦斯浓度检测也是必要的。     

高水压富水山岭隧道不同排水率的分析研究

以某富水区山岭隧道为工程背景,通过建立有限元地层结构模型,对隧道结构在高水压力作用下的力学行为进行模拟分析,得出排水率对衬砌外侧水压力分布规律以及衬砌结构受力情况变化规律的影响。研究结果表明:通过改变排水率可以有效降低衬砌外侧水压力,但过低的降低排水率,衬砌外侧水压力降低效果不明显。     

兰州地铁黄河隧道设计难点及方案论证

研究目的:兰州地铁1号线一期工程2次下穿黄河,为黄河上第一条交通工程类隧道,国内首创。隧道位于兰州市七里河断陷盆地内,属强透水砂卵石地层条件下连续性长距离的穿河隧道工程,建设环境国内罕见。兰州地铁黄河隧道还要考虑线位、车站、临近既有桥梁、下穿河道河堤等诸多因素,具有较大的设计和施工难度。为确保工程顺利实施,应前期充分论证,精心设计,得出最优设计方案,以利于工程建设。研究结论:本文以兰州地铁黄河隧道外部环境为研究基础,通过剖析相关设计难点,得出黄河隧道设计方案。(1)区间采用两条单洞单线隧道,双线同侧上游绕避桥墩下穿河道,间接控制式泥水平衡盾构施工,装配式钢筋混凝土管片,双道防水措施;(2)两穿黄河区间设中间风井、联络通道及废水泵房等附属,综合区间疏散平台、通风竖井、联络通道及防淹门等防灾救援设施,从而形成一整套完善的黄河隧道设计方案;(3)相关设计结论和经验可丰富我国穿江越河类隧道的修建技术,也可为后续类似工程的建设提供借鉴和参考。     

隧道施工压入式通风效果分析及参数优化研究

对隧道台阶法施工压入式通风效果进行分析并提出相关参数优化措施,利用流体力学软件Fluent,建立隧道三维模型并进行了数值模拟,分别对上台阶不同开挖长度及风管不同布设位置下流场特性的对比,分析了通风系统各参数对通风效果的影响。模拟结果表明:台阶的存在改变了射流发展一般性,射流主体提前收缩,有效射程减少;上台阶长度越短,射流有效射程越大,涡流区域覆盖范围越小;风管沿侧壁布设且管口至掌子面距离在5~10m时,通风效果最佳。     

基于Multi-agent的隧道变形监测系统

研究目的:为消除传统隧道监测维护中低频率、长周期、高费用等缺点,适应隧道即时监测护养的新兴要求,本文通过对上海地铁变形预测研究,提出一种基于多智能体的隧道变形在线监测系统。研究结论:(1)在监测系统中提出一种基于分层组件结构设计的通用Agent模型,该模型包括客户感知层、智能业务层与服务效应层,并以粗细两种化度归纳描述智能体内部结构;(2)依据Agent通用模型及隧道变形监测自身特点搭建具有6层复合结构特点的隧道变形监测系统,提出基于熟人协作沟通机制,实现系统的松耦合和低负载构造;(3)利用上海地铁变形实测数据验证预测模块Agent的工作效能,实验表明该系统具有较强的自治性、合作性,并具有一定的实用价值,对隧道监测系统的搭建有一定的指导意义。     

盾构隧道近接浅埋式矩形隧道合理净距的研究

以正在建设中的深圳地铁11号线南山至前海湾站小净距重叠区间隧道为研究对象,按先明挖修建桂庙路矩形闭合框架隧道,后进行地铁盾构推进的顺序,采用FLAC有限差分程序对小净距重叠隧道进行弹塑性分析,对多种工况下的围岩位移、夹岩应力、塑性区分布等进行分析,提出矩形闭合框架隧道的管幕作用,其作用影响范围大致沿Mohr-Coulomb模型剪切破坏面(45°+φ/2)的角度,以矩形隧道宽为底边的闭合等腰三角形区域。在此区域内的地下结构均受管幕作用的影响,且距离矩形闭合框架隧道越近管幕作用越明显,在综合考虑了矩形隧道管幕作用和隧道之间近接效应的情况下,确定隧道之间的合理净距。