水底隧道沉船荷载的研究

从动量原理出发导出水底沉管隧道和盾构隧道的沉船荷载计算公式；以某河口附近可能沉船情况为例，计算沉管和盾构隧道的沉船荷载。     

复杂岩层地区盾构隧道结构设计荷载计算方法

以贵阳3号线顺海站—温泉路站区间盾构隧道工程为背景,探讨复杂岩层地区盾构隧道结构设计的荷载计算方法,并基于该方法采用荷载结构模型对隧道衬砌内力进行计算,同时与地层结构模型计算结果进行对比分析,研究结果表明:复杂岩层地区盾构隧道结构设计荷载计算方法能较为真实地模拟岩石地层中盾构隧道的实际受力状态,反映岩石与盾构隧道的相互作用,还能体现盾构隧道由浅埋过渡到深埋后围岩的成拱卸荷效应,计算结果用于结构设计偏于安全。所得结论可为复杂岩层地区盾构隧道结构设计提供参考。     

盾构隧道衬砌设计中几个问题的研究

文中讨论了目前用于软土盾构隧道衬砌设计的多种荷载结构模型及其适用条件 ;对盾构隧道衬砌设计中荷载取值、几何参数、土层力学参数等进行了分析 ,从而得出了一些有助于盾构隧道衬砌设计的建议     

圆形盾构隧道水土压力表示与计算半径取值分析

盾构隧道周围的水土压力有投影表示法与径向表示法,两种表示方法的比较分析表明:水压力宜采用径向表示法,当径向表示法转换为投影表示法时,任意点的投影荷载数值与径向表示法时的荷载数值完全相等;土压力宜采用竖向与水平的投影表示法。针对圆形盾构隧道周围的水土压力作用半径与盾构隧道横断面曲梁的中心半径不一致问题,对盾构隧道计算半径的取值方法进行了分析,结果表明:当隧道的计算半径取为外半径时,盾构隧道的内力与变形偏大;当隧道的计算半径取为中心半径时,盾构隧道的内力与变形偏小。从荷载作用效果的等效性角度,分别得到了盾构隧道计算半径不同取值方法对应的水土压力修正系数与曲梁刚度修正系数,并给出了不同荷载对应的盾构隧道计算半径的取值建议。     

盾构隧道衬砌设计中几个问题的研究

文中讨论了目前用于软土盾构隧道衬砌设计的多种荷载结构模型及其适用条件；对盾构隧道衬砌设计中荷载取值、几何参数、土层力学参数等进行了分析，从而得出了一些有助于盾构隧道衬砌设计的建议。     

地表堆载作用下盾构隧道纵向受力机制试验研究

通过开展室内模型试验,探究地表堆载诱发下盾构隧道纵向受力变形特性。应用3D打印技术制作的盾构隧道模型,可以较好地反映真实盾构隧道管片结构特点,克服精细化盾构隧道模型制作困难的问题。首先通过开展盾构隧道模型集中荷载试验,探究盾构隧道纵向等效抗弯刚度变化规律;其次开展地表堆载试验,研究地表堆载诱发下盾构隧道受力与变形特征。试验结果表明：盾构隧道纵向等效抗弯刚度有效率并非一个常量,而是随着集中荷载增大而减小,本试验得到其值在0.176～0.044范围;在地表堆载诱发下,盾构隧道拱顶沉降呈正态分布曲线形态,主要沉降范围在加载宽度范围内;地表堆载作用下拱顶土压力分布变化特点与拱顶沉降相似;随着地表荷载增加,通过隧道中间环四周土压力监测发现,拱顶土压力增量最大,拱底次之,拱腰最小;受地表荷载作用,盾构隧道衬砌结构发生“横鸭蛋”状收敛变形,其中拱顶位移最大,拱腰次之,拱底最小。试验结果揭示了盾构隧道结构变形特性和地表堆载条件下盾构隧道与地层相互作用机制,对突发堆载下既有隧道的保护提供了参考依据。     

大直径越江盾构隧道结构受力现场实测分析

以南京地铁3号线越江隧道为依托,通过对大直径越江盾构隧道3环管片周边荷载、钢筋应力进行监测,并对实测数据进行统计分析,探讨越江盾构隧道施工期以及施工后一段时间,盾构隧道荷载、受力变化特征,并根据现场实测应力计算盾构管片内力,采用修正惯用法和梁-弹簧法计算隧道衬砌内力,并与实测值进行比较.研究结果表明:盾构掘进过程会引起...     

局部线性分布荷载作用下软土盾构隧道解析解

通过对集中荷载作用下弹性地基梁挠曲曲线函数进行积分,推出局部线性分布荷载作用下软土盾构隧道结构简化为弹性地基梁进行纵向结构分析时挠度、转角、弯矩及剪力的解析表达式;并对上海地铁2号线的盾构隧道结构进行计算,得出其隧道结构纵向各个位置挠度、转角、弯矩及剪力的值,对局部线性分布荷载作用下软土盾构隧道结构纵向设计具有重要意义。     

局部均布荷载作用下软土盾构隧道结构分析

通过对集中荷载作用下弹性地基梁挠曲曲线函数进行积分,推出局部均布荷载作用下软土盾构隧道结构简化为弹性地基梁进行纵向结构分析时的挠度、转角、弯矩、剪力及地基反力的解析表达式,并对上海典型地质条件下的盾构隧道结构进行计算,得出其隧道结构纵向各个位置挠度、转角、弯距、剪力及地基反力的值,对局部均布荷载作用下软土盾构隧道结构纵向设计具有指导意义。     

地表堆载对既有盾构隧道纵向变形影响

临时基坑开挖弃土和建筑垃圾引起的地表堆载将对盾构隧道产生不利影响,威胁盾构隧道运营安全,因此有必要评估地表堆载作用下盾构隧道的变形。利用非线性Pasternak地基模型,考虑地基非线性变形特点,通过接头非连续盾构隧道计算模型反映盾构隧道环间接头的影响,利用两阶段法,推导得到地表堆载作用下盾构隧道纵向变形简化计算方法。首先,通过Boussineq解求得地表堆载下盾构隧道所受附加荷载; 其次,将附加荷载作用于盾构隧道,结合接头非连续盾构隧道模型推导得到盾构隧道在地表堆载作用下的纵向变形方程,并使用有限差分法对方程进行求解,最后结合2个工程案例验证了所提方法的合理性。结果表明:增加盾构隧道环间接头的转动刚度对减小隧道沉降的作用较小,但可以有效减小接头张开量; 增加堆载长度会同时增大盾构隧道沉降量和沉降范围,而增加堆载宽度只会导致隧道沉降量缓慢增加,但不会引起隧道沉降范围增大; 增大堆载边界线到隧道轴线的距离会有效减少堆载引起的沉降量。     

大型水下盾构隧道结构健康监测系统的构建与应用

水下盾构隧道结构健康监测系统对于指导水下盾构隧道运营期维护管理工作具有重要意义。探讨大型水下盾构隧道结构健康监测系统的组成、监测重点、系统设计要点、数据管理模式等关键问题,并将其应用于南京扬子江隧道结构健康监测系统的构建。基于监测系统几个月的监测数据,分析水下盾构隧道结构随外载环境变化的响应规律。建立基于在线监测数据的隧道运营安全状况的实时模糊综合评价模型,其中采用三标度法确定权重,采用正态分布型函数确定隶属度,最终实现了对南京扬子江隧道结构健康状况的实时评价和预警。研究方法与思路对类似工程具有借鉴意义。     

盾构隧道施工对砂性地层的扰动及管片受荷特征

以西安地铁土压平衡式盾构穿越砂性地层为背景,采用颗粒流(PFC^2D)数值方法研究盾构施工对砂性地层的扰动情况,同时通过现场测试获取砂性地层下盾构隧道管片衬砌的荷载分布和内力特征。研究结果表明,相对于黄土等粘性地层而言,砂性地层的颗粒性较为突出,盾构开挖引起的地层移动在空间分布上连续性较差,出现局部松动或欠密实区域。砂性地层透水性较好,孔隙水压力测试值与水头高度有很好的相关性,但土压力测试值要低于实际受力值。受各种施工荷载的影响,管片弯矩和轴力在盾尾脱环阶段波动较大,随着盾构的推进,盾尾注浆等施工荷载对结构受力的影响减小,当脱出盾尾10~15环后,管片内力逐渐稳定。研究成果可为砂性地层土压平衡盾构隧道的设计与施工提供参考。     

Evaluation of the load on shield tunnel lining in gravel

It is important to evaluate accurately the load acting on a shield tunnel lining to facilitate its economical and rational design. In Japan, the load calculated by Terzaghi's formula, or overburden load, is generally adopted for the design of tunnel segments. However, some previous field measurements have shown that the actual load acting on the shield tunnel lining could be much smaller than that adopted for the design in the case of good ground conditions. In this study, field measurements at two shield tunnel construction sites in gravel were carried out, and the load acting on the shield tunnel lining was evaluated by analyzing the field data to establish the rational design of the shield tunnel segments. The method of treating the dead load of segments in the design was also investigated.     

盾构穿越大堤防渗处理加固施工与效果

结合具体工程实例,提出了盾构隧道施工穿越防洪大堤的防渗加固处理方案,详细介绍了隧道穿越段防渗处理施工工艺,得出了该工程加固强度和抗渗指标满足设计要求的结论,指出选用搅拌桩、注浆和隧道内管片二次注浆相结合的措施是一种有效的加固处理方案。     

拆复建桥桩对软土地层盾构隧道结构影响研究

以大直径桥桩紧邻既有地铁盾构隧道施工为研究背景,基于隧道病害调查和长期变形监测数据,分析典型河漫滩软土地区钻孔桩打、拔近接施工对盾构隧道衬砌环结构影响,并对钢护筒超前加固效果进行量化评估。结果表明:近距离桥桩拆复建工程在原隧道结构较大变形的基础上,进一步对结构病害产生不良影响,使得结构安全性储备降低,需要进行及时必要的修复性处理;淤泥质粉质黏土较其他地层内隧道受施工影响变形量更为显著;采取钢护筒措施可减少隧道62.5%位移变形量、42.9%横断面收敛变形量。     

FBG分布式沉降管在盾构隧道沉降监测中的应用

介绍了一种利用光纤光栅传感技术(FBG)监测地铁盾构隧道沉降的新方法:通过在铝合金测斜管表面特定位置粘贴光纤光栅形成FBG分布式沉降管,并将该种沉降管连续安装在地铁盾构隧道管片的内表面,可以实现对地铁盾构隧道实时分布式远程沉降监测;提出了温度自补偿算法等数据处理方法,解决了分布式沉降数据的处理问题。该技术已在某地铁隧道沉降监测项目得到应用,成功揭示了隧道周围基坑开挖过程中卸荷和降水对地铁盾构隧道竖向变形的影响规律。     

基坑开挖下抗浮锚杆对盾构隧道控制效果预测

研究布置在盾构隧道上的抗浮锚杆对隧道上浮的抑制作用。建立在布置抗浮锚杆的既有盾构隧道上方进行基坑开挖的三维有限元模型,考虑布置抗浮锚杆的长度、直径、角度、间距和每管片根数,分析抗浮锚杆布置方案不同对其抑制盾构隧道上浮效果的影响,同时考虑基坑的开挖工况与和盾构隧道的相对位置关系,分析抗浮锚杆在不同工况下的作用效果。研究结果表明:在盾构隧道管片上布置抗浮锚杆对上浮有一定抑制作用;盾构隧道上抗浮锚杆长度越长、直径越大、间隔越小、每管片布置根数越多,抗浮锚杆的作用效果越好;抗浮锚杆布置角度应在30°左右较为合适;盾构隧道埋深越大,抗浮锚杆的作用效果越好;基坑开挖的长或宽越大、开挖深度越大,抗浮锚杆的作用效果越明显。     

盾构250m半径曲线始发段管片姿态控制技术

针对广州地铁6号线某盾构工程250m半径曲线上盾构始发段隧道的管片姿态控制问题,从盾构机控制、管片控制、注浆控制和测量控制四个方面进行了施工技术处理,工程实践证明：首先做好盾构机选型,然后通过选择合适的始发方向来控制盾构机的姿态,从而控制隧道的成型质量;在管片拼装完成后,结合同步注浆、二次注浆来稳定成型隧道;并且通过加强管片姿态监测及时调整掘进参数,能够确保隧道施工质量满足设计和规范要求。     

盾构隧道近接下穿地下大型结构施工影响研究

建立了盾构掘进三维有限元模型,针对不同的盾构推进力和同步注浆未及时起到支撑作用的施工工况,采用数值模拟和室内相似模型试验方法进行了盾构隧道近接下穿地下大型结构施工的影响研究。研究结果表明,盾构掘进对地下结构周围土体扰动有限,不会产生隧道整体漂移。抗拔桩对地下结构的支撑作用明显,使得地下结构底板的拉应力和压应力交替出现,从而减小了应力量值。新建隧道和既有隧道衬砌结构受力是安全的,不需进行特殊设计。建议在近接地下结构之前10m处,调整盾构机姿态,放慢掘进速度,并将推进力控制在10000kN以内,以确保施工的安全进行。