卵石地层土压平衡盾构施工土体改良试验研究

卵石地层摩擦性高,塑流性差,在土压平衡盾构施工过程中遇到了许多困难,通过对其进行土体改良改善土层性能成为不可缺少的辅助施工措施。但是,卵石地层土体改良缺乏系统研究,添加剂配比多依靠工地摸索或工程经验,容易造成添加剂使用不合理,直接影响到盾构施工效率。为此以北京地铁10号线2期隧道区间卵石地层土压平衡盾构施工为案例,进行了一系列土体改良室内试验,研究、评价常用添加剂及改良渣土性能,得到理想改良渣土的添加剂配比参数为泡沫注入比为30%,泥浆注入比为10%,最佳坍落度范围为150～200 mm。利用上述添加剂配比方案进行了盾构掘进试验,显著提高了盾构施工效率。试验结果可为类似地层盾构施工土体改良提供参考。     

岩石磨蚀性指数分级讨论

隧道施工中,岩石的磨蚀性是影响各类破岩工具磨损的主要因素之一。国际上设计了许多评价岩石磨蚀性的小型试验,其中Cerchar试验因其操作简易性获得了普遍应用,其结果CAI(Cerchar Abrasivity Index)值能够较好地预测破岩工具连续、平稳的正常磨损,目前我国也广泛采用该试验进行岩石磨蚀性评价。由于我国引进该试验时间较晚,尚无国家试验规范,CAI值的等级划分不明确。本文收集了国际上各试验室与机构使用的分级标准,从CAI值分级所用的钢针硬度、CAI值对应的破岩工具磨损量、大量试验数据的分布3个方面综合比较,认为国际岩石力学协会推荐的CAI值分级比较合理。本文对国内Cerchar试验规范创立、岩石磨蚀性评价具有借鉴意义。     

围压对TBM滚刀破岩影响规律的线性切割试验研究

 随着TBM技术在深埋隧道工程领域的应用及发展,TBM开挖过程中由高埋深或各向异性引起的岩石应力问题越来越受到人们的重视。应用北京工业大学自行研制的大型机械破岩试验平台,对4组双向等围压水平下(0,5,10和15 MPa)的大尺寸(1.0 m×1.0 m×0.6 m)北山花岗岩岩样进行线性切割试验,研究不同围压条件下滚刀破岩时作用力的曲线特征,分析围压对滚刀法向力、滚动力、岩体特征掘进指数、破岩岩片厚度和破岩比能的影响效应,并探讨围压对TBM现场掘进速率的影响。研究结果可为不同地应力条件下TBM开挖时刀盘动力参数设计与施工运行参数优化提供参考。     

云南省红河马堵山水电站可行性研究报告通过验收

2007年7月27-29日,水电水利规划设计总院会同云南省发展和改革委员会在云南省昆明市主持召开了云南省红河马堵山水电站可行性研究报告审查会议。参加会议的有国家林业局驻     

水利工程总承包模式选择探讨

近年来,我国水利工程开始大力推广总承包模式,很多项目采取了EPC总承包模式。由于参建各方对总承包模式的理解差异及相关体制的制约,EPC模式的优势几乎没有得到体现,往往又回到传统模式上去。本文结合FIDIC合同条款,探讨了水利工程实施EPC模式存在的问题,分析了EPC总承包模式和DB总承包模式的异同,并提出水利工程推广总承包模式应优先选择DB模式的建议,供广大水利行业建设管理者参考。     

高地应力作用下大理岩岩体的TBM掘进试验研究

滚刀破岩效率的研究主要集中在室内线性试验机破岩试验和数值分析2个方面,在工地开展TBM掘进试验尚不普遍。锦屏二级水电站采用3台TBM开挖隧道群,3台TBM在不同洞深(不同地应力)条件对大理岩岩体进行TBM掘进试验、岩石渣片筛分试验及大渣片统计分析,研究岩体条件、TBM机器参数、TBM运行参数对TBM掘进速度的影响及高地应力作用下岩体可掘性指数的变化。研究结果表明:在高地应力条件下,尽管TBM掘进速度随推力增加而增大,但推力超过一定值后,TBM并不在优化状态下运行,TBM的运行需与岩体条件及地应力条件相匹配。     

岩石隧道掘进机的施工预测模型

分析了岩石隧道掘进机的破岩机理,介绍了自上世纪70年代以来发展的一系列施工预测模型,包括单因素预测模型、综合预测模型(CSM模型和NTNU模型)、岩体分类预测模型(QTBM模型)、概率模型、模糊神经网络模型。单因素预测模型中包括的主要岩石材料参数有岩石单轴抗压强度、抗拉强度及岩石的总硬度;CSM模型主要是基于线性切割试验机岩石试验数据,其初始预测模型中包括岩石单轴抗压强度及抗拉强度;NTNU模型是一套完整的预测模型,包括掘进速度、进度预测、刀具的磨损预测及经济分析,在它的施工进度预测模型中,考虑到了岩石的可钻性、孔隙度及岩体节理的密度及方向;QTBM模型源自于Q系统,加入了一些与隧道掘进机及与掘进速度相关的参数;概率模型是基于一个庞大数据库的类比模拟模型;模糊神经网络模型是一种黑箱模型,克服了输入与输出之间的不确定性关系。     

基于岩体分级系统(RMR)评估预测TBM利用率研究

TBM的利用率是影响TBM工程工期和成本的重要因素,TBM利用率的准确评估预测可降低工程的工期和经济风险。基于引汉济渭岭北隧洞TBM施工段,分析岩体条件对停工时间的影响。通过将该段隧洞的岩体特征参数进行统计,并根据岩体分级系统(RMR)分级,对RMR值与TBM利用率、掘进速度(PR)、施工进度(AR)进行相关性分析。结果表明,III~V类岩体(RMR=15~63)中,随着RMR值增大,TBM利用率U呈正相关增加,TBM施工进度AR也随之增大,由岩体因素造成TBM停机时间减少,而RMR值与掘进速度PR并没有显著相关性。     

块石长轴倾角对土石混合体宏观力学性能的影响研究

作为一种非均质材料,土石混合体的宏观力学性能与其内部块石细观结构密切相关。在外荷载作用下,土石混合体中存在块石骨架结构和非结构性土体两种荷载传递体系。该文从荷载传递路径和剪切路径发展两个角度,对块石的结构效应进行了分析,明确了块石长轴倾角这一细观因素对土石混合体抗剪强度的影响机理。将土石混合体视为由块石和土体基质组成的两相复合材料,采用椭圆形描述块石,建立土石混合体细观分析模型,并开展了300组双轴压缩试验。进而从主应力差值、内摩擦角及黏聚力三个角度,针对块石长轴倾角对土石混合体宏观力学性能的影响规律进行了分析。结果表明:当块石长轴倾角在0°~90°变化时,土石混合体的主应力差值及强度参数均呈现出先减小后增大的趋势;当块石长轴倾角为45°+φ_s/2时,主应力差值及强度参数均取得最小值;主应力差值及强度参数随块石长轴倾角的变化规律均可采用抛物线方程描述。     

下穿施工时盾构-卵石地层-既有隧道相互作用模型试验研究

以实际工程为背景,设计了具有单一卵石层和2个既有隧道的试验模型.基于自主研发的土压平衡盾构试验平台,开展了卵石地层盾构下穿既有马蹄形隧道和矩形隧道的模型试验.在试验过程中,记录了盾构机的施工动力和排土量,同时监测了试验模型的地表沉降,以及既有隧道的应变和作用在其上的土压力.通过盾构机施工动力和排土量的变化,分析了既有隧道对盾构施工状态的影响.利用盾构下穿过程中盾构排土量的变化,解释了既有隧道周围卵石土体发生塌落破坏的原因.基于实测的地表沉降和作用在既有隧道上土压力的变化规律,揭示了盾构下穿过程中既有隧道与卵石土体的相互作用机理.