软土地层土压平衡式盾构盾尾有限元分析及优化对策

盾构在施工时,盾尾往往要承受大量的水土压力和自重载荷,这些载荷作用在盾尾产生一定的形变量。当形变量超过设计要求时,会造成一定的工程事故。针对软土地层中盾构的工况进行分析,确定盾构掘进过程中盾尾所受载荷。建立三维有限元模型,然后进行计算分析。根据分析结果对盾尾结构进行改进:盾尾采用6点注浆法代替传统的4点注浆法,并对有限元软件进行分析计算,对比6点注浆法和4点注浆法盾尾的分析结果。结果表明,6点注浆法能很好地减少盾尾的形变量,提高了盾构施工质量。     

水下砂卵石地层盾构隧道越江段注浆压力研究

近年来,江(海)底盾构隧道建设日益增多,对于水下段而言,由于地层渗透性强、埋深浅等因素影响,盾尾同步注浆压力的合理控制显得尤其重要,而探明盾构隧道在施工过程中孔隙水压力的分布对工程实践意义重大。本文依托常德沅江过江隧道工程,结合工程现场地形、地质、气候以及水文条件,采用FLAC^3D有限元分析软件对盾构施工扰动下的地层孔隙水压力分布进行系统分析。研究结果表明:(1)综合考虑各种因素确定渗流场中削减边界为20 m,即模型构建时沿开挖方向前后多取20 m长度,可使模拟结果更能真实反映越江隧道围岩各处孔隙水压力的变化规律;(2)盾构隧道掘进过程中,拱顶、拱底和左右拱腰处的动水压随掘进距离的变化趋势大致相同,拱底动水压量值最大,左右拱腰次之,拱顶最小,并根据区间动水压力变化规律给出满足岸边段和水下段要求的注浆压力。     

污染地层盾构选型研究

以北京地铁7号线08标百子湾站—化工路站区间为工程背景,针对该区间隧道穿越污染地层问题,为确保污染地层中隧道安全、健康的建成,通过现场取样及化验对土壤及地下水污染情况进行详细分析,在充分考虑污染土的特性和地层因素、安全因素、环境因素及经济因素的基础上,对污染地层盾构选型进行研究。研究结果表明:泥水平衡盾构工法有效规避了施工人员接触污染物,防止了污染物对人员和环境的影响,应作为污染地层隧道施工方法的首选。     

水底矿山法隧道浅埋大跨段软弱地层加固试验研究

长沙市某水底隧道为双向四车道隧道,隧道结构形式设计复杂,分别由大跨隧道、小净距隧道、分离式隧道和明挖隧道组成。其中大跨段隧道覆土浅,围岩整体性差。对该段全断面注浆加固围岩的设计施工进行全面分析,研究成果表明：全强风化软弱地层最初注浆以普通水泥单液浆,随后采用超细水泥浆注浆效果更好;采用全断面超前预注浆处理全强风化软弱地层的注浆长度不宜超过23～24 m;采用全断面帷幕注浆措施加固围岩,对控制隧道透水性及掌子面稳定性取得较好的效果,为长沙地区水底隧道工程提供了典型参考案例。     

铁路隧道软弱围岩水平岩层施工技术

结合黄韩侯铁路北塬隧道左线进口软弱围岩水平岩层施工,通过对隧道水平岩层的稳定性分析,并针对水平岩层对隧道开挖和支护的影响作用,确定水平岩层隧道施工开挖方案,采取负视速度法超前地质预报手段及时获取围岩情况,并对开挖爆破参数和支护参数等及时进行优化,确保了隧道的施工安全。     

复合地层条件的盾构机适应性评估与再制造技术

针对南京地铁机场线复合地层的特点,特别是复杂多变的安山岩地层特性,以及工程筹划上对盾构设备需求量大的实际情况,选择两段区间隧道拟采用的3台既有复合盾构机进行适应性评估、再制造技术研究,确定设备改制后的性能指标,介绍盾壳、推进系统、刀盘刀具等主要系统的改制方案。改制后的设备均顺利完成了相应区间隧道的实施,可为同类条件下的盾构机选型或改制提供借鉴与参考。     

沉积粉煤灰工程特性试验研究

粉煤灰作为地层时的工程特性研究较少,直接影响粉煤灰场地的勘察与设计.采用钻探、静力触探和十字板剪切试验相结合的方法研究湿排沉积粉煤灰层的工程特性.结果表明:沉积粉煤灰的静力触探曲线呈锯齿状,没有临界深度;锥尖阻力比粉质粘土和细砂小;侧壁摩阻力小于填筑粉质粘土、接近沉积粉质粘土、大于细砂;摩阻比小于填筑粉质黏土、大于沉积...     

顺层岩体各向异性对隧道地震响应的影响

为研究顺层岩体各向异性对隧道地震响应的影响,考虑顺层岩体的横观各向同性本构关系以及顺层岩体中地震波的偏振特性和相速度变化特点,基于黏弹性边界的时域波动理论,建立二维平面地震波从隧道底部入射的输入方法。以某顺层岩体中高速铁路隧道为工程背景,采用ANSYS软件进行地震响应数值分析,研究平面地震波由隧道底部入射时岩层各向异性强度对隧道地震响应不对称性或非反对称性的影响。结果表明:地震qP波入射时,随岩层各向异性的增强,同一时刻地震响应的不对称性总体上逐渐增大,且服从近似线性关系,但地震响应的内力包络却无明确且统一的规律,视岩层倾角而定;地震qSV波入射时,地震响应的非反对称性随岩层各向异性的变化缺乏统一明确的规律,视岩层倾角而定。     

基于不同本构模型的复杂地层大断面隧道开挖稳定性分析

多元结构地层中,土体单元触变性高,应力应变路径十分复杂,单一的本构模型不能满足隧道施工变形研究的需要。分析了摩尔库伦、修正剑桥、Druker-Prager和西原正夫等四种本构模型的屈服特性及应力应变关系,通过C++对FLAC软件二次开发,将本构模型程序化。以兰州轨道交通某大断面车站隧道为工程背景,模拟分析四种模型下大断面隧道开挖引起的地表沉降、底板隆起、两帮收剑的变化规律,发现摩尔库伦模型中洛德参数可识别土体单元处于压缩或拉伸状态,能较好地拟合地表沉降规律;修正剑桥模型可追踪岩土体的变形能力和抗剪强度随体积改变而变化的特性,能准确判断隧道直墙的水平位移变化趋势;Druker-Prager模型因考虑中间主应力及静水压力对相邻单元的作用,可反映出隧道内部土体移出后的底板隆起变形特点。以上规律可为复杂多元结构地层中隧道施工变形控制提供参考,从而保证隧道建设的高效与优质。     

盾构隧道穿越上软下硬地层施工力学特性分析

上软下硬复合地层在盾构施工中常常造成盾构掘进姿态不佳及地表塌陷,严重时还可能导致管片局部出现破损。结合深圳地铁7号线穿越上软下硬地层的工程实例,采用数值模拟方法研究盾构隧道穿越上软下硬地层段("由软入硬"与"由硬入软")的施工力学特性,对地表及管片拱顶沉降、管片应力的变化规律进行分析,研究结果表明:盾构在穿越上软下硬交界地层过程中,地表沉降出现显著增大(增量最大可达1 cm),拱顶不均匀沉降的现象较为严重;对较软侧地层进行适当加固,可以有效减小上软下硬地层交界处的地表及管片拱顶沉降,同时能够降低"由软入硬"段管片的应力水平。