砂土地层盾构隧道稳定性三维离散元研究

为探明砂土地层盾构隧道掌子面的稳定性,以Chambon和Corté开展的模型试验为基础,采用三维离散元方法研究了隧道埋深对隧道掌子面稳定性的影响规律,并从细观角度解释了开挖面失稳机理.离散元模型引入了三维柔性应力边界,将模型试验中空气或流体压力对掌子面的支撑效应抽象为作用在掌子面颗粒上的指定支护压力,逐步减少该压力,结合地层变形精确得到极限支护压力.通过删除进入隧道轮廓内的砂土颗粒模拟盾构开挖,以考虑该施工力学行为对掌子面稳定性的影响.研究结果表明:隧道埋深与隧道直径之比小于等于1.0时,掌子面极限支护压力随埋深增加而增加,此后趋于稳定,砂土地层中极限支护压力比随埋深增加而减少,地表沉降突增点对应的支护压力小于掌子面极限支护压力,失稳区直接发展到地表,工程中应同时关注地表沉降与仓内支护压力以保证开挖面稳定;隧道埋深与隧道直径之比大于等于2.0时拱顶上方形成了稳定的塌落拱,延伸高度分别约为0.7D（隧道直径）~1.3D与0.9D~2.3D.      

基于双面弹性地基梁的大直径盾构隧道管片上浮预测方法

基于双面弹性地基梁理论、修正纵向等效连续化模型以及浆液环向充填理论,在考虑上浮力时变性的基础上,进一步综合考虑了盾构施工步叠加效应、浆液压力分布和盾构台车的影响,构建了管片上浮预测模型,讨论了现有研究中浆液未凝固区域等效地层抗力系数的两种计算方式对预测结果的影响。结果表明,提出的双面弹性地基梁修正计算方法能够较好体现周围土层对管片的抗浮作用;浆液未凝固区域的等效地层抗力系数采用盾尾区域和浆液凝固区域的等效地层抗力系数取平均值的方法,计算结果和实测结果更为接近。     

软土地层小半径盾构隧道下穿在建高铁地基加固效果研究

以福州地铁5号线盾构下穿在建福厦高铁为工程背景,针对软土地层小半径曲线盾构隧道下穿高铁高填方路基交叉施工工程的特殊性,利用现场监测数据对交叉施工全过程展开分析,研究该类工程地基加固效果及施工变形规律。结果表明,该工程若采用预应力混凝土管桩进行地基加固,后期地铁盾构施工不具备施工条件,需施作桩板结构进行地基处理;采用桩板结构对软土区域进行加固处理后,实测数据中最大地表沉降量为5.6 mm,为地表沉降控制值的18.67%,在可控范围内;提前进行地基加固后,当盾构隧道下穿施工时,路基不同位置处仅发生微小沉降,说明桩板结构加固对交叉施工变形有很好的控制效果;随着路基填筑高度增大,各层土压力值整体呈增大趋势,各层土压力变化速率呈“双峰曲线”,路基中间位置的土压力值比靠近两侧的土压力值大;盾构隧道下穿前,桩板结构混凝土支撑轴力的变化大致可分为“线性增长—过渡—再增长—稳定”4个阶段,当盾构下穿后,混凝土支撑轴力有小幅增大,后期逐渐趋于稳定。从监测数据分析可以看出,桩板结构的加固效果显著。     

HHP花岗岩高温隧道温度场实测与仿真研究

高产热花岗岩地层高温隧道具有干热岩的典型特征,施工期有高温岩爆风险,运营期有热害通风问题。对隧道开挖引起地层温度场重分布的演化规律研究,特别是隧道设计使用100 a内,具有重要工程意义。以红河州尼格隧道为研究背景,开挖掌子面围岩88.8℃,通过开挖全过程现场实测,对隧道纵向温度、径向温度、洞内环境(温度、湿度和风速)开展研究;利用三维流-热耦合模型再现隧道地质环境;通过建立深部传导热和花岗岩衰变热双热源二维模型,从地层初始温度、花岗岩生热率和埋深方面共81种工况,对围岩温度降范围和瞬态变化规律进行仿真研究。结果表明,岩温、气温随埋深增大而升高,岩温>气温。隧道开挖后,围岩温度在临空面发生瞬时骤降,降幅和降速由临空面向深部减小,3 m和8 m深测点温度分别在第3 d和11 d开始下降,降速较缓约0.084℃/d和0.038℃/d。隔热层和二次衬砌施作阻挡了围岩与洞内空气热对流,浅层围岩温度由降反升,围岩温度受二次衬砌施作影响达42 d。日均9∶00～16∶00时,向阳侧洞口气温较背阳侧高出4.7℃,最大6.1℃。受隧道纵坡和山体向、背阳侧温差影响,自然通风条件下,风向在坡脚(背阳侧...     

门式桥塔塔柱临时支撑及上横梁支架方案研究

为保证门式内倾桥塔施工的安全和倾斜度满足要求,对某特大跨度悬索桥桥塔施工临时支撑及上横梁支架方案进行分析比选,提出受力安全、经济合理的施工方案,并对其进行相关受力分析。研究表明：上横梁与塔柱采用异步施工可以提高施工效率,简化模板系统;对于未形成门式结构的倾斜塔柱,需通过临时支撑并施加主动水平力保证塔柱受力和线形;上横梁模架系统采用分离式三角托架方案,方便施工、经济适用、安全可靠,为类似倾斜高塔施工提供相关经验。     

岩溶区域内地下连续墙施工中问题探讨

地下连续墙等基坑支护施工时会遇到各种各样的复杂地层,岩溶即其中之一。岩溶地质条件对于地下连续墙施工极为不利。基于实际施工经验,对成槽施工前溶洞勘察、成槽过程中岩溶问题处理进行详细讨论。讨论内容包括：溶洞中存在漂石、斜岩情况的处理以及溶洞导致的塌方和路面下沉等问题的处理,并基于实际经验给出部分岩溶区域地下连续墙施工建议。     

偏压及非均质性地层对小净距隧道安全稳定性的影响

采用大比例(1:20)物理相似模型试验和数值计算,模拟了在Ⅳ、Ⅴ级围岩中净距6 m、坡率为1:1的小净距隧道开挖过程,研究了初期支护状态下偏压小净距隧道的地中位移、洞周位移增量、围岩压力规律,对比分析了不同围岩组合对小净距隧道安全稳定性的影响;得出了不同围岩情况下偏压隧道的基本力学特性,优化了隧道开挖顺序,为小净距偏压隧道优化设计和施工提供了科学依据.     

云顶瓦斯隧道非煤系地层施工技术研究

隧道施工时,会遇到非煤系地层瓦斯溢出的问题,给施工带来了极大的安全隐患。文章以云顶隧道工程为例,介绍非煤系地层中修建瓦斯隧道的施工方法和安全技术措施,为类似工程提供参考。     

卵石地层暗挖车站超高压旋喷注浆止水应用研究

为研究超高压旋喷注浆技术在卵石地层PBA工法暗挖车站中的止水效果,开展现场旋喷试验,对常规施工设备进行改进,优化施工步序,实现暗挖车站边导洞狭小空间内的机械化引孔、喷浆成桩作业。试桩结果表明：卵石地层中试桩加固直径均在1 m以上;加固体抗渗系数最大值为2.37×10–9 cm/s,满足工程不渗水要求;加固体抗压强度均在24MPa以上,加固效果明显,能有效提高地层的承载力、强度和整体稳定性。首次实现超高压旋喷注浆工艺在北京卵石地层暗挖车站的应用,该方法在万泉河桥站的工程实践中取得了良好的止水效果,对北京地区暗挖车站止水治理具有重要的指导意义。     

连续纤维复合材料电池包上盖的设计研究

轻量化技术可有效提高新能源汽车续航能力和驾驶性能,已被广泛应用于汽车的生产制造中。连续纤维复合材料在比强度、比刚度、热膨胀系数与抗疲劳性能等方面比传统金属更具有优势,开启了轻量化新时代。文章以新能源汽车核心部件电池包为研究对象,基于高压树脂传递模塑成型（HP-RTM）工艺,根据碳纤维复合材料与玻璃纤维复合材料的材料特点,对电池包上盖进行了轻量化设计。通过结构优化、工艺优化、连接方式优化等技术手段完成了电池包上盖的轻量化量产方案。电池包样机测试结果表明,采用碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料制作的电池包上盖可以有效提升电池包结构的强度、刚度以及耐疲劳性,综合减重达50%以上。文章所述的连续纤维复合材料轻量化设计方案也可为汽车其他零部件设计提供指导。