土压平衡盾构刀盘扭矩的理论计算研究

为了能够更好的满足施工要求,从分析土压平衡盾构刀盘扭矩的影响因素入手,得到了刀盘扭矩计算模型,通过计算研究,并与工程实测值予以对比,显示了其优越性。     

土压平衡盾构技术浅谈

盾构是软土地基隧道施工专用机械,随阒市政建设事业的发展,在城市市区采用盾构法修建地铁区间隧道和各种公用隧道,已势在必行,因此,如何针对工程和地质条件正确选用２土压平衡盾构,应引起城市隧道建设者的关注。     

土压平衡盾构刀盘磨损研究

通过介绍土压平衡盾构刀盘结构及刀具的布置形式,针对刀盘本体上不同的磨损部位,分析刀盘磨损原因,提出相应的解决方案,为解决不同地质条件下土压平衡盾构刀盘磨损问题提供借鉴。     

复合型盾构掘进机刀盘的设计分析

我国软土隧道盾构设计、制造技术已经非常成熟、可靠，但复合型盾构技术基本上还处于空白。目前我国仅自行设计制造过2台复合盾构，是由上海隧道工程股份有限公司设计，并用广州地铁1号线工程日本三菱株式会社的φ6．14m泥水盾构改制而成，实际应用于广州地铁2号线工程试验段。     

土压平衡盾构掘进机刀盘扭矩模拟试验研究

通过对土压平衡盾构掘进机刀盘切削土体进行理论分析,建立数学模型,得出相应计算公式。介绍了模拟试验平台和针对两种不同形式刀盘的两次模拟试验,并针对φ1800mm模拟土压平衡盾构掘进机进行刀盘扭矩计算以及结合模拟试验进行研究。此外,还针对国内外多个土压平衡盾构掘进机工程计算其刀盘扭矩,并与现场数据进行对照分析,从而得出土压平衡盾构掘进机刀盘扭矩的计算公式。研究结果表明:根据理论分析和相应计算公式可以得出关于土压平衡盾构掘进机刀盘扭矩的精确结果,且与模拟试验相符,并能满足实际工程的要求。     

土压平衡盾构经验扭矩公式适用性探讨

在阻扭矩分项计算的基础上,按照经验公式推导出分项扭矩系数,通过对比不同直径盾构分项扭矩系数,揭示了扭矩系数随直径变化的规律,利用MATLAB工具,通过拟合曲线给出了适用于不同直径盾构的扭矩公式,为盾构设计提供了简便准确的计算方法。     

复合地层土压平衡盾构驱动扭矩计算研究

运用数学及力学知识,对盾构扭矩的计算公式进行了推导,得出了复合地层下盾构扭矩的计算公式。选取某盾构区间进行扭矩的计算,将理论计算结果与实测数据进行对比,得出以下结论:理论计算值与实测值相近;该计算公式对复合地层有一定的适应性;相应参数如何选取是保证理论计算结果正确性的重要前提。     

砂卵石地层盾构刀盘扭矩计算方法及其影响因素研究

针对南京市地铁建设过程中砂卵石地层中盾构刀盘频繁调停问题,结合南京市宁和城际铁路02标项目部盾构区间,分析了砂卵石地层土压平衡式盾构施工难点,通过区间土体改良情况得出其对刀盘扭矩的影响范围,为盾构施工给出合理性的意见与建议。     

土压平衡盾构刀盘结构探讨

刀盘是盾构的主要工作部件,不同地质地层应采用不同的刀盘结构形式及刀具布置,刀盘及刀具的好坏关系到盾构施工的成败,影响盾构掘进的速度和效益,文章结合广州和南京地铁工程重点介绍了海瑞克公司土压平衡盾构刀盘的功能、刀盘类型及刀具配置。     

φ6.34m土压平衡盾构掘进机

目前 ,国际上比较流行的盾构设计思想主要有两种 ,一种是日本的 ,它根据工程实际需要进行选型设计 ,考虑的是设备的经济性、适用性 ,其代表有日本三菱、ＩＨＩ公司 ;另一种是欧美的 ,它主要考虑的是设备的高可靠性及高效率 ,其代表有美国罗伯特、德国海瑞克公司。本文重点介绍的盾构——— 6 34ｍ土压平衡盾构主要采用日本的设计思想。由上海隧道公司机械厂设计的 6 34ｍ土压平衡盾构用于上海地铁 1号线北延伸段———延长路至广中路车站的隧道掘进 ,隧道长度 781ｍ ,共两条。隧道通过土层主要有 :灰色粘土、粉质粘土、砂质粉土、灰色…     

土压平衡盾构土舱压力建立机制及设定准则研究

 土压平衡盾构掘进施工中,土舱压力的设定对于控制盾构施工对周围环境的影响意义重大。结合超大直径土压平衡盾构施工的上海市迎宾三路隧道工程,利用理论分析和实测数据分析的方法对土压平衡盾构的土舱压力建立机制和设定准则进行研究。基于进出土平衡理念研究土舱压力建立过程中各施工参数间的关系,提出开挖面土体挤压量这一概念以揭示土舱压力的建立机制。建立盾构刀盘的细化模型,分析刀盘挤压作用下盾构开挖面上土体的挤压情况。基于控制开挖面土体不发生二次扰动的理念,提出土压平衡盾构土舱压力的设定准则,并对该土舱压力设定准则进行工程应用。现场监测数据显示,盾构掘进施工引起的地表隆沉得到有效的控制。     

土压平衡盾构施工引起的挤土效应研究

土压平衡盾构施工通常会对周围土体产生挤压作用,导致地面隆起和深层土体向远离隧道方向移动。考虑土体的初始应力场,假定土体是均匀线弹性材料,通过向掘进机周围土体施加向外侧的椭圆形径向位移来模拟盾构挤土过程,在假定小应变情况下,推导了半无限空间中土体位移场的近似解析解。考虑空间效应,给出了修正计算公式,并作了一个算例分析。分析结果表明:过大的支护压力、掘进机偏斜、掘进机与土体的摩阻力以及注浆压力都会引起挤土效应,产生的地面隆起最高点位于轴线两侧,挤土过程会减小施工结束时的沉降值和沉降槽宽度,且所得理论计算结果与实测数据较吻合。     

盾构周围土压力的试验研究与数值模拟

建立大型盾构模拟试验平台和直径为φ1．8m的盾构机模型，在软土、砂土及砂砾土层中进行盾构模型的掘进试验，在试验中分别采用刀盘开口率为30％和70％的盾构模型进行模拟掘进。模型盾构掘进过程中，监测系统实时采集推力、土舱压力和刀盘扭矩等盾构推进的各种工作参数，重点对模型盾构周围土压力变化及刀盘开口率对土舱内外土压力的影响进行研究。另外，还研究2种不同刀盘开口率对于盾构的推力和刀盘扭矩的影响，并建立模拟盾构掘进的有限差分模型。该模型考虑刀盘开口率的影响，获得盾构周围土体中土压力的动态变化曲线，并将土压力的实测值和计算值进行比较。     

北京地铁10号线国贸—双井区间土压平衡 盾构施工数值模拟研究

 以北京地铁10号线国贸—双井区间盾构施工为背景,运用FLAC3D软件对盾构过程进行动态模拟,在模拟盾构隧道周围设置应力及位移监测点,计算得出隧道周围土体垂直和水平方向位移及相应的应力变化规律。研究结果表明：盾构推进过程中,盾构开挖面前方土体受到挤压作用,不仅表现在竖向位移,水平位移也有同样现象发生,水平位移绝对值不如竖向位移显著;在盾构开挖面附近边界,土体垂直和水平应力下降明显,释放率在50%左右;盾构推进对周围土体的剧烈扰动主要集中在开挖面处至开挖面后方20 m土体范围内。数值模拟结果跟实测结果吻合较好。     

黏性土地层中盾构隧道开挖面支护压力计算方法探讨

 盾构隧道开挖面支护压力的确定一直是隧道工程界普遍关注的核心问题之一。对开挖面支护压力计算的6种模型进行深入的讨论,并在此基础上,针对黏性土地层的特点,修正著名的Horn筒仓模型,推导考虑土拱效应的黏性土开挖面支护压力计算公式。以钱江隧道工程为背景,详细分析开挖面支护压力7种确定方法的计算结果,论证各计算方法的工程实用性,并对计算参数的选取进行讨论,为类似工程提供重要的建议值。     

地下车库覆土压力分布及影响因素研究

将覆土按均布面荷载考虑不能准确反映作用在地下车库顶面的实际覆土荷载的大小与分布,二者存在明显差异。采用有限元方法,对地下车库顶面覆土压力的分布规律及其影响因素进行了研究。结果表明,覆土压力呈非均匀分布,其大小及分布受到覆土厚度、覆土性质、结构刚度、土-结构接触面摩擦系数等因素的影响。     

复杂岩石地层盾构掘进效能影响因素分析

基于现场掘进试验和岩石点荷载强度试验,对泥岩、砂岩交互地层条件下泥水盾构的掘进效能及其影响因素进行研究.利用现场采集的数据,运用回归分析的方法,主要分析盾构掘进效能与岩石强度、刀盘推力及刀盘扭矩的关系.研究成果表明,岩石强度越高,刀盘每转切深和掘进速率就越低,二者呈幂函数曲线关系;随着刀盘推力的增大,切深呈幂函数关系增加;而随着刀盘切深的增加,刀盘扭矩则呈线性增加.对比两种地层的掘进特性,相对而言,泥岩地层掘进效能较高,但需要较大的扭矩,而在砂岩地层掘进需要较大的推力才能获得理想的掘进效能.     

盾构隧道施工引起的地面变形计算方法研究

假定土体不排水,利用弹性力学的Mindlin解,推导正面附加推力、盾壳与土体之间的摩擦力引起的地面变形计算公式;提出土体损失引起的三维地面变形计算公式。将正面附加推力、摩擦力和土体损失引起的地面变形计算公式叠加,得到盾构施工引起的地面变形计算公式,该方法适用于施工阶段。算例分析表明,该方法的计算结果与实测值相当吻合。盾构施工引起的纵向地面变形曲线呈“S”形;隧道开挖面上方处轴线两侧的地面产生隆起现象;在正常施工时,盾壳与土体之间的摩擦力对地面变形的影响远大于正面附加推力。     

水土压力统一计算理论的证明及水土共同作用下的压力计算

 为解决水土压力合算和分算的争议,从理论上证明水土合算在某些情况下的合理性,有必要建立能够把水土分算与合算统一在一个理论框架下的统一算法。采用理想模型试验建立一个水土压力统一计算理论,同时,证明了统一计算理论的科学性。以理想模型试验为基础,提出一个新的可以应用于水土压力分算与合算统一算法的强度理论。算例分析表明,新的统一算法计算结果与相关算法略有差异。该算法既可以在砂土时水土分算,也可以在黏土时水土合算;并且,可以实现黏质粉土和粉质黏土等半透水土层的水土压力计算,为地下构筑物所承受的荷载计算提供理论基础。