越江盾构隧道施工工序对上浮变形的影响研究

在高水压、浅覆土的地层中,盾构隧道往往会出现管片上浮的问题.本文以沅江某越江盾构隧道为研究对象,采用FLAC3D流固耦合计算方法研究盾构隧道同步施工、异步施工、先后施工3种开挖工序对隧道上浮的影响.研究表明:不同施工工序条件下,盾构隧道整体上浮变形表现为在始发端变形较小,随盾构推进,隧道上浮量逐渐增大,管片结构变形均表...     

盾构隧洞计算模型研究现状概述

作为盾构隧洞结构组成的最重要部分,隧洞衬砌管片对于隧洞结构的整体性和安全性具有重要意义,隧洞结构发生劣化会对整个核电厂的运行产生不良影响。衬砌管片直接埋于地下且受力复杂,使得隧洞结构的后期维修和保养异常困难。因此,盾构隧洞,特别是取水盾构隧洞的结构设计尤其是内力设计必须安全可靠,采用合理的隧洞结构内力计算理论和方法很有必要。对盾构隧洞研究概况和常用的横断面计算模型、纵断面计算模型的现状和优缺点进行了研究,希望能为后续隧洞结构横断面计算和纵断面内力计算模型的选取提供经验。     

富水砂层泥水盾构同步注浆施工技术

为了控制富水砂层地层情况下盾构掘进之后的地表沉降,采用优质的同步注浆浆液以及合理的注浆量及注浆压力的控制,对同步注浆浆液的凝固时间的调整,达到了有效控制地表沉降的效果,防止管片渗漏水。以秋中区间上行线始发段的地层掘进为依托,对富水砂层的同步注浆施工工艺及材料、方法进行总结,为类似工程的施工提供一定的借鉴与参考。     

盾构隧道管片衬砌的内力分析

结合上海市大连路越江隧道的工程特点，采用结构力学解析方法及多种计算模型进行了越江隧道盾构管片衬砌的内力计算，通过对衬砌内力的分析，为目前城市地铁区间盾构隧道管内衬砌内力计算探索出一条计算模式。     

小半径曲线隧道盾构施工测控技术分析

通过曲线始发的小半径曲线地铁盾构隧道施工测控过程，对盾构隧道曲线始发技术、施工过程管片受力情况、盾构机姿态控制方法等进行了分析。针对小半径曲线隧道盾构施工测控中出现的盾构机姿态与管片姿态出现偏差的问题，提出了盾构隧道“割线法”曲线始发技术。通过盾构机姿态的预偏量控制，管片最终稳定姿态与设计隧道中心线达到了最佳拟合，偏移量达到规范要求，为矿山、公路、市政、水电等隧道工程测控技术提供了参考。     

盾构双隧道衬砌结构应力与变形的数值模拟

为分析盾构双隧道施工周围土体及衬砌结构管片应力和变形规律,结合大连地铁2号线202标段盾构施工工程实例,运用ADINA软件对盾构施工过程进行动态模拟,建立了盾构隧道-混凝土衬砌结构-注浆土体-原状土体三维非线性有限元计算模型,综合考虑了上部土体的岩性分层,隧道施工间的相互影响,衬砌、注浆土体和原状土体之间共同作用,盾构施工、土体注浆及衬砌支护的动态过程。通过数值分析,研究盾构双隧道施工周围土体及衬砌管片应力和变形规律,为隧道盾构施工、衬砌管片设计与控制地表沉降提供施工建议。     

盾构管片计算方法研究

首先对比分析了修正的惯用设计法、梁接头元连续和不连续模型。然后通过对深圳水库流域污水通道盾构管片进行受力及配筋计算，得出曲梁接头元不连续模型比修正的惯用设计法、梁—接头元连续模型更为经济、合理。     

建筑信息模型技术在盾构管片选型中的应用

目前,盾构法已被广泛应用于隧道建设中,作为盾构隧道中极其重要的一环,管片存在选型困难、施工选点难度高等问题。结合广州市深层隧道排水系统东濠涌试验段工程,开展了基于建筑数字模型技术(BIM)的盾构管片选型技术研究。该技术根据CAD二维图纸,采用Revit建立三维管片模型,进而通过Dynamo管片在DTA上进行可视化选型排版,采用AutodeskNavisworks优化拟合完成盾构管片选型的拼装模拟动画;通过与设计的隧道曲线进行不断的拟合,得出合理的、与隧道中线误差率小的盾构管片成型模型,最后在施工过程中根据反馈的实测千斤顶行程差、盾构姿态、盾尾间隙等实际数据实时对预拼管片进行选型。实践证明:在Revit中建立三维管片模型,再使用Dynamo编程进行可视化操作,制作出直观的易于理解的管片施工动画,预留数据输入条件,不仅能够有效地避免施工中的一些错误,还能减少施工误差,方便技术人员交流,保障隧道施工质量。通过结合BIM技术建立的隧道模型,做到动态管理和可视化施工。     

钢筋混凝土梁的受弯性能数值分析

针对钢筋混凝土梁的受弯性能,建立了三维有限元数值分析模型,对试验全过程进行了非线性数值模拟,计算结果与试验数据吻合较好.利用该模型,分析了钢筋混凝土梁的受力变形机理,探讨了混凝土强度等级对梁受弯性能的影响.     

盾构隧道管片裂缝产生原因分析及处理措施

主要结合南京地铁二号线盾构区间的施工,对盾构掘进施工过程中管片开裂类型及其原因进行了探讨,对管片开裂的应对措施进行了详细阐述,对同类工程有重要的借鉴意义。     

大空区嗣后尾砂充填挡墙强度模型与应用

充填料浆因工艺和时序不同具有较为复杂的物理力学性质,使得合理计算充填挡墙受力较为困难,根据尾砂非胶结充填工艺充填料浆物理特性及其时效性质,结合松散介质理论和边坡滑切理论,对挡墙强度进行受力原理分析,建立了理论计算模型。将充填工艺及其时序状态分为三类,以每类型结合充填循环分为两种工况为边界条件,获得不同充填工况下挡墙受填料作用的侧向压力、总压力等的计算公式,同时结合某铜矿空场嗣后充填工艺,应用模型计算同传统计算模式、实测值进行对比分析,验证了所提模型的合理性,认为充填料对挡墙的作用压力同填料含水率、充填高度和边界摩擦等因素密切相关,而初次充填量和循环时间对挡墙优化非常关键,多层充填方式结合料浆的具体配比及充填时间进行计算,分析挡墙受力状态和结构,更符合实际。     

膨胀型浆体的膨胀材料若干问题研究进展

弱层理面急倾斜岩层内巷道顶板层状岩体易产生“顺层滑移”破坏,利用膨胀型浆体对弱层理面进行 注浆,产生“先挤后黏”的注浆加固效果,提高顶板围岩的强度和完整性,能较好地解决这一问题。针对膨胀注浆加 固支护技术,提出了膨胀型浆体概念,分析了膨胀型浆体的膨胀作用机理。如何选择膨胀材料是配制膨胀型浆体 的关键问题。通过对各类膨胀型材料的发展历程和国内外研究现状进行总结,论述了各类膨胀型材料的膨胀机 理。从膨胀发育时间、体积膨胀率、力学强度、膨胀应力4 个方面分析了膨胀型材料的特性,选定HSCA-Ⅱ型静态 破碎剂为膨胀源进行了膨胀型浆体配比试验、体积膨胀率试验、力学强度试验,分析了静态破碎剂-膨胀型浆体的 膨胀发育时间、体积膨胀率和力学强度特征。研究表明：随着静态破碎剂掺量增大,静态破碎剂-水泥新型膨胀型 浆体的抗压强度减小,膨胀发育时间延长、体积膨胀率增大;静态破碎剂-水泥新型膨胀型浆体的膨胀发育时间合 理、体积膨胀率较大、自身强度较高、膨胀应力能在支护岩体中提供挤压力,具有良好的工程应用意义。为实现良 好的工程应用效果,后期还需要在膨胀材料优选及研发、膨胀型浆体膨胀机理、膨胀型浆体-岩体力学行为、膨胀型 浆体膨胀—固化—流动耦合作用机制、膨胀型浆体协同支护理论与技术等方向开展大量的理论及试验研究。     

下向矩形进路充填体强度需求应用

通过采用弹性力学简支梁、薄板及加拿大米切尔理论模型等分析方法，结合尾矿胶结充填体的物理力学参数，计算了下向矩形进路充填体顶板的理论强度需求。同时，通过近两年充填站取浆养护充填体的强度试验数据，统计分析了可定量表征实际充填强度工业离散性的浮动安全系数，最终得出了适用于企业现阶段充填质量控制水平的下向进路充填体实际强度需求。通过研究和试验，优化了充填配比设计参数，达到了合理降低胶结充填成本、提高矿山综合经济效益的目的。同时，为类似矿山下向进路充填体强度需求优化提供参考。     

基于紧密堆积理论的低密度固井水泥浆设计

合理的颗粒级配是提高固井水泥环内部密实度、早期力学强度和界面胶结能力的关键。基于此,本文从几种典型的连续颗粒级配的紧密堆积理论中优选出DFE进行固井水泥浆体系设计,并通过大量实验首次确定了适宜G级油井水泥基深水固井水泥浆体系设计的n值最优范围:0.33~0.40。结合激光粒度分析仪实测结果,在粒径≤3.38μm、3.38~70.70μm、≥70.70μm三个范围内依次采用纳米CaCO_3(nano CaCO_3,以下简称“NC”)、G级油井水泥和漂珠,并按DFE(n=0.33~0.40)体积分布曲线进行混配。在此基础上,提出一种密度为1.50 g/cm^(3)的低成本低温早强三元固相级配水泥浆体系,并与漂珠二元固相水泥浆体系和NC二元固相水泥浆体系的性能进行对比。研究结果表明:该三元体系水泥石的抗压强度、抗折强度和二界面胶结强度相比于漂珠二元体系和NC二元体系分别提高了7%~21.1%、13.4%~51.9%和41.4%~122.2%。三元体系的固井水泥石在垂向上的最大密度差为0.022 g/cm^(3)。基于DFE设计的三元体系具有良好的流变性、稳定性和力学性能。DFE对于多元固井水泥浆体系的设计和应用具有一定的指导意义,在保证低密度的前提下能够有效地提高固井水泥石的早期强度和综合性能。     

轴力对混凝土管片极限承载力影响的计算模型

针对混凝土管片受压区高度小和受压区钢筋未达到屈服极限问题,提出了混凝土管片极限承载力计算模型。在轴力和弯矩共同作用下,将混凝土管片简化为偏心受压柱,建立了管片截面力平衡和弯矩平衡表达式。基于管片截面平面变形假定,建立了受压区钢筋应力与受压区高度和混凝土极限应变之间的关系。通过2个地铁隧道管片工程算例,分析讨论了轴力对受压区高度、受压区钢筋应力和管片极限承载力的影响。研究表明,混凝土管片的极限弯矩随着轴力的增加而增加;混凝土管片的最不利荷载组合为最大弯矩与最小轴力的组合。混凝土管片受压区的钢筋往往没有达到屈服极限,有时甚至处于受拉状态;现有模型假设受压区的钢筋屈服与钢筋的实际应力状态差异较大,新的计算模型能够准确计算受压区的钢筋的应力。     

膨胀型浆体膨胀性能及力学破坏特征试验研究

针对围岩黏结过程中可提供膨胀力的膨胀型注浆材料配制问题,开展以静态破碎剂为膨胀源、水泥为胶结剂的膨胀型浆体配比试验,探究不同膨胀剂掺量下膨胀浆体的膨胀特征及力学破坏特征。试验结果表明: 静态破碎剂-水泥浆体的膨胀特征呈现终凝前缓慢膨胀、终凝后加速膨胀、减速膨胀及稳定等4个阶段; 当膨胀剂掺量分别为3%、6%和9%时,膨胀胶结体试样达到稳定阶段时的平均膨胀率分别为2.76%、8.92%和13.57%; 随着膨胀剂掺量增加,试样抗压强度不断降低; 胶结体试样破坏特征表现为: 随着膨胀剂掺量增加,试样由拉伸破坏逐渐向剪切破坏转变,再向碎胀型破坏转变,试样自身膨胀后由脆性向延性发展; 试样体积膨胀导致裂纹滋生,通过DoseResp函数拟合得到膨胀后试样的单轴抗压强度与体积膨胀率的关系,膨胀型浆体单轴抗压强度受膨胀率增加的影响先变小后变大再变小。膨胀型浆体性能的研究对节理面膨胀浆体注浆技术的工程应用具有重要借鉴意义。     

基于模糊算法的充填不满管控制系统研究应用

低倍线采场进行充填时,充填管路垂直段料浆不满管问题显现,从而加速垂直管路磨损,甚至引发料浆相变造成管路堵塞,目前缺少提高满管度的有效控制方法。通过现场调研和理论分析计算,建立自流输送模型,在保障充填量的条件下,建立模糊控制算法,调节充填浓度和管路有效直径,提高料浆输送阻力和满管度,算法稳定调节时间17S,超调量6%,控制效果优于PID控制算法,可改善深井低倍线充填不满管状态。     

露天煤矿移置式带式输送机机头装置浮动支撑的设计

介绍露天煤矿移置式带式输送机的特点,提出该输送机的传动装置、驱动装置采用浮动支撑结构的新方法。采用传统力学方法对浮动支撑装置的销轴进行受力分析,为该类型产品的结构强度理论探讨和优化设计提供了参考。     

预应力高性能混凝土管桩螺旋箍筋受力研究

研究和分析了螺旋箍筋对预应力高性能混凝土(HPC)管桩力学性能的影响，通过试验及理论计算验证了螺旋箍筋对管桩混凝土的强度、塑性、延性及抗震性能有明显改善；并提出了螺旋箍筋对提高管桩混凝土强度及承载力的计算公式，为管桩的设计及研究提供了理论及计算依据。     

三山岛金矿采场充填脱水工艺改进措施

采场充填脱水效果对充填体初凝时间及其短期和长期强度产生较大影响,三山岛金矿采用溢流管溢流脱水和充填挡墙的土工布渗透脱水,脱水效率不能满足现场工作要求。为此,在充填脱水理论研究的基础上,分析了影响充填脱水速度的主要因素,提出了多项充填脱水改进措施。增设竖直或倾斜的脱水管,更有效地排出充填采场中的重力水,同时避免充填料浆中细粒级颗粒堵塞脱水管。改进充填挡墙设计和滤水布的选取,避免细粒级颗粒短时间内聚集在滤水布附近,影响渗透脱水效果。设计充填管道滤水器,在充填料浆进入采空区前,过滤充填料浆中的部分自由水,提高了充填采场中料浆的浓度,减小了采场充填脱水工作量。改变矿山简单脱水方式,进一步提高采场充填脱水效率,避免影响下一步开采工作的顺利开展。