基于Kӧtter方程的盾构掘进面上被切削土体受力研究

为了计算不同土体性质与不同掘进参数下盾构刮刀与土体之间的作用力以及由此带来的切削扭矩,引入了修正后的Kӧtter方程作为补充方程,求解出开挖面上土体在被动切削至破坏时滑动面上的应力分布,建立了被切削土体受力模型,求解出刮刀刃面与土体之间的正压力p、摩擦力Q与侧向土体间抗剪阻力U,进而推导出刀盘切削扭矩T的计算公式。分析得到特定刀盘上刮刀的p,Q,U值随土体c,φ值增大而增大,通过适当提高刮刀刃面粗糙度来增大摩擦可使土体更易被切至破坏;p,Q,U值随刀盘转速ω增大而减小,p,Q随支护荷载p线性增大且p对于被切削土体受力的影响在砂性土中较大,最终给出特定刀盘掘进至部分种类土体中的切削扭矩值作为工程参考。     

盾构掘进对周围土体的应力扰动范围研究

盾构掘进对周围土体的扰动范围可以运用应力扰动度表示,即应力变量与原位应力的比值。现有研究认为应力扰动度仅与距隧道边缘的距离有关,应力扰动范围是一个围绕着盾构孔洞的环状区域,以距孔洞一倍盾构直径区域作为扰动范围。但土体在不同的深度处,其原位应力不同,因此应力扰动度还应与深度有相关关系。本文提出了考虑了埋深与盾构直径的等效距离,以修正应力扰动度及应力扰动范围的计算方法,修正后的盾构应力扰动范围的形状,不再是一个围绕盾构的环状区域,而是沿深度和盾构距离向外扩的椭状曲线。     

超大直径泥水盾构掘进对土体的扰动研究

 依托南京长江超大直径泥水盾构隧道工程,通过在始发试验段埋设地表沉降观测点、测斜管、土压计力及孔隙水压力计,进行相应项目的试验。研究泥水平衡盾构掘进各阶段对土体的扰动机制、扰动规律、影响范围以及影响程度。分析得出应力扰动度与距离之间的相关关系,在此基础上计算出盾构推进对土体的显著应力扰动区域(应力扰动度≥5%)为盾构外侧16 m(约一倍洞径)。建立切口压力、同步注浆压力与地表沉降之间的数学模型,进一步修正Peck公式,使之能更好地预估泥水盾构掘进引起的地表沉降。最后结合盾构掘进参数,探究减小土体扰动的措施。     

盾构掘进中深层土体变形实测分析与研究

盾构机掘进过程中不但会引起土层的沉降,而且会引起土层沿盾构机前进方向的纵向位移和垂直于隧道掘进方向的横向位移。土层产生的纵向位移和横向位移,与引起的土层沉降一样,同样会对建筑物、地下管线等设施产生不良影响,甚至使之破坏。因此,对深层土体位移的研究,具有重要的工程意义。对深层土体位移进行了监测研究,结果表明:盾构掘进引起的深层土体的位移与盾构掘进姿态、盾构机土仓压力、隧道埋深、土层性质等因素有关。在此基础上,提出了控制土体深层变形的措施。     

盾构掘进过程中土体损伤本构模型研究

为定量地确定盾构掘进过程中对土体造成的损伤,根据盾构对周围土体的扰动方式和土体内部稳定性判定准则,分析土体在发生损伤过程中,其内部孔隙率的变化规律.基于细观损伤力学理论,分析了土体损伤变量与孔隙率之间的关系,将土体损伤划分为4个不同的阶段,并给出每个阶段的损伤变化规律,建立以孔隙率表征的损伤变量演化方程.并基于线弹性本构关系,建立盾构掘进过程中考虑损伤作用的土体线弹性本构模型,以期为施工提供依据.     

盾构掘进对周围土体力学性质的影响

通过后构施工的现场监测，分析了盾构掘进对周围土体的影响程度；根据土体应力状态变化分析了土体的扰动程度，并提出了应力扰动度的定义，估算了土体孔隙水压力引起土体不排水强度的降低程度；用室内试验方法研究了土体应力状态变化对其力学性质的影响。     

大直径盾构江底掘进对土体的扰动效应研究

以衡阳合江套湘江水下隧道工程为背景,基于典型断面,对溶洞赋存与否及不同方位条件下,盾构机掘进引发的江底土体扰动情况进行了数值模拟分析,得出了土体变形的一般规律,为下一步岩溶区加固技术参数的确定提供了技术支持。     

异形盾构全断面刀盘切削土体的流动特性仿真研究

随着城市地下空间的不断发展和隧道工程项目的增多,城市可供使用的地下空间用地正在减少。异形盾构由于其对空间利用的优越性,已经受到越来越多的关注。但异形盾构刀盘全断面切削性能大大受限于非常规的结构形式,为获得对异形盾构刀盘切削性能和土体的流动特性的深入理解,采用离散单元法(DEM)进行数值分析。通过研究不同推进工况下,刀盘切削过程中土体的流动特性,以及异形盾构刀盘切削速度和推进速度对土体流动特性的影响,对异形盾构全断面刀盘切削机理进行探索,并可提供借鉴。     

基于LSTM的盾构掘进轨迹预测研究

盾构隧道建设过程中需要对盾构机的行进轨迹进行控制,使得盾构实际掘进线路与隧道设计轴线相吻合.文章利用长短期记忆循环神经网络(LSTM)处理时间序列数据的优势,提出了一种盾构机掘进轨迹预测模型.模型利用LSTM层代替传统神经网络中的隐含层,综合考虑了盾构操作参数、地质参数以及几何参数对盾构掘进轨迹误差的影响.结果 显示模...     

基于PSO-BP神经网络盾构掘进参数预测研究

以珠海某城际铁路盾构隧道施工建设为背景,结合已采集的盾构施工数据,采用粒子群优化算法对BP神经网络算法中的连接权值和阈值进行优化,建立了PSO-BP神经网络盾构掘进参数预测模型,并对建立的模型和预测结果进行验证,为后续复合地层盾构掘进参数的选取提供一定参考。     

基于复杂穿越条件的盾构掘进技术研究

以南京地铁2号线西延工程盾构机下穿龙王大街高架桥并上跨既有运营宁和城际为工程背景,对盾构掘进参数控制、同步注浆施工等关键技术进行了研究。施工和现场监测表明,通过采取上述施工关键技术后,盾构隧道安全上跨既有运营隧道,对既有结构造成的扰动小于控制值。该工程施工技术可供类似工程参考和借鉴。     

克泥效不同设计参数对盾构掘进时土体稳定性的影响研究

以福州地铁6号线2标段5工区隧道盾构掘进施工为例,为确保盾构穿越上方高风险源建(构)筑物时造成的土体变形尽可能小,使用Plaxis有限元软件中的HS模型数值,研究了克泥效与水玻璃混合液中不同的克泥效设计参数对土体稳定性的影响。结果显示:克泥效的弹性模量、泊松比越大,土体位移越小;克泥效的黏聚力变化对土体位移的影响不明显。     

基于光纤监测的盾构管片接缝受力研究

盾构法在国内外地铁施工中广泛运用,管片接缝是盾构隧道的薄弱环节,关系到盾构隧道的质量和安全。以深圳地铁11号线南山—前海湾区间盾构隧道工程为依托,利用光纤监测技术设计和开展了盾构管片接缝受力现场试验,直观地了解到盾构施工过程中管片接缝处管片及连接螺栓受力变形的实时状态,得到管片接触应力、螺栓轴向应力及变形的一些规律:(1)不同接缝位置连接螺栓和管片的应力应变都是在试验环后第2环安装完成前迅速增长,之后趋于平缓波动或缓慢增长,第2环后盾构施工对连接螺栓及管片的影响在减小;(2)在试验中连接螺栓的受力变形一般大于管片的受力变形,管片和螺栓的受力变形都还有安全储备,处于安全状态;(3)纵缝连接螺栓的应力应变大于环缝连接螺栓的应力应变,不同接缝盾构管片应力应变规律与螺栓的正好相反。     

盾构切削木桩施工的试验研究

上海新建路越江隧道浦西侧分别穿过国际客运码头第九结构分段旧木桩和距离码头约100m的陆上段地下旧木桩。为保证盾构施工顺利，通过在不同工况下用刀具直接切削、破碎木桩的模型试验，研究合理的刀具形式与地基加固强度。为盾构顺利穿越木桩，提供了科学依据。     

盾构施工隧道开挖面上覆土压力的研究

以隧道上覆土压力为研究对象,对隧道上覆土压力的3种经典计算方法进行了分析,认为松动土压力理论较适合土质浅埋隧道上覆土压力的计算;确定了盾构开挖面上覆土体松动区域,推导了三维松动土压力计算公式,给出了开挖面上覆土体不同松动程度下的土压力计算方法。该计算方法为后续研究开挖面失稳奠定了一定的理论基础。     

基于Abaqus软件的盾构刀具切削有限元分析

研究盾构刀具的切削过程,有助于提前了解和分析盾构切削刀盘的扭矩、刀盘转速、刀具切入深度等盾构机基本参数的合理性及其对结果的影响。介绍了采用基于Abaqus软件的有限元数值方法,建立了刀具切削土体过程的三维分析模型,对盾构刀具的切削过程进行了动态仿真。土体采用Drucker-Prager塑性模型,通过CEL方法进行流固耦合计算,较好地反映了刀具切削土体的变化过程,并获得了以下结论:切削土层材料的屈服应力越大,切削所需的力越大,刀盘扭矩也越大;切削速度对切削力大小的影响较小,切削速度放慢,切削力的波动较小,刀具受力更为稳定;切削刀具上的切削力随插入土体深度增加而增大。     

盾构掘进穿越民用建筑的沉降影响研究

盾构法施工不可避免地会对隧道周围岩体产生扰动,引发不同程度的土体变形和地表沉降,对地表结构造成不利影响。因此,以郑州市轨道交通5号线12标段西站街站—建设路站区间隧道工程为背景,利用ABAQUS有限元软件,建立三维盾构开挖模型,在考虑了盾构单元、管片单元、等代层单元、土体单元的协同作用后,分析了现场沉降监测结果和数据模拟结果,发现模拟出的沉降结果曲线与实测结果曲线走势相似。该研究结果可为盾构左线施工提供一定的理论指导。     

盾构试验机掘进参数的精确控制研究

通过对盾构试验机掘进过程中推进系统推进压力的精确控制策略研究,认为常用的定值补偿和积分校正控制策略无法精确补偿因比例溢流阀死区特性造成的稳态误差,而位置型PID控制策略可达到对盾构推力的精确控制;采用模糊控制技术与PID控制技术相结合,控制以刀盘转速为主参数的非线性系统,刀盘转速稳态精度得到很大提高,可为盾构实际掘进精确控制提供有效参考。     

盾构同步注浆引起土体变形的影响研究

壁后注浆是盾构隧道施工的关键环节,而同步注浆是为了减少盾构隧道施工对土体扰动而采取的壁后注浆方法之一,是盾构隧道施工的重要施工工艺,对土体变形有着显著的影响.从理论方法研究、数值计算、模型试验和实测分析等几个方面分别阐述了同步注浆对土体变形影响问题的研究现状,同时,结合工程实际总结分析了一些减小同步注浆引起的地表变形的...     

基于决策树模型的土压平衡盾构掘进参数预测研究

以洛阳地铁2号线为依托,建立了决策树模型、正向激励模型和随机森林模型来预测盾构掘进过程中的推进速度.通过实时采集盾构机的参数进行预处理,并分析参数之间的特征重要性指数,确定影响推进速度的关键性参数,然后对三种预测模型的预测结果进行比较.对比表明,随机森林预测模型预测推进速度的预测精度最高,可用于指导盾构施工过程的参数设置.