泥质粉砂岩地层泥水盾构掘进参数变化规律及关联性分析

以南昌市轨道交通1号线某区间隧道内具有代表性地层的泥水盾构掘进参数为研究对象,在对泥水盾构总推力、刀盘扭矩及转速、掘进速度及泥水仓水土压力等与地层因素紧密关联的相关参数进行统计分析的基础上,重点研究了掘进参数沿区间纵向变化规律,进而确定了泥质粉砂岩地层条件下的盾构掘进参数合理控制范围。同时对刀盘扭矩与总推力、掘进速度与刀盘转速、刀盘扭矩与掘进速度等相互之间的关联性进行了分析,最终推导出了泥质粉砂岩条件下的泥水盾构掘进速度及刀盘扭矩的回归数学模型。通过数据对比表明,泥水盾构在中(微)风化地层段施工过程中实测数据与拟合值比较吻合,即所设计的预测模型能够满足工程所需精度。     

复杂地层土压平衡盾构推力和刀盘扭矩计算研究

千斤顶推力、刀盘扭矩是盾构设计制造及掘进的重要控制参数。通过对盾构推进过程中盾构与围岩相互作用规律的分析,系统分析了土压平衡盾构总推力、刀盘扭矩的影响因素。提出了考虑刀盘挤土效应及土舱内压力分布模式影响的推力计算修正公式,及综合考虑了刀盘挤土效应与开挖面土体渗透性的刀盘扭矩计算修正公式。通过对深圳地铁二号线香香区间掘进载荷实测数据的分析,对修正公式在复杂地质条件下的适应性进行了验证。该修正公式对复杂地层中土压平衡盾构掘进载荷的确定有一定的指导意义,可用于盾构刀盘装备扭矩设计和施工参数的预测。     

泥岩砂岩交互地层盾构掘进速率的多元回归分析预测

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越江隧道盾构掘进速率预测进行了研究。利用现场采集的数据，运用多元回归分析的方法，主要分析了盾构掘进速率与岩石点荷载强度及刀盘推力的关系，分别构建了泥岩和砂岩地层盾构掘进速率的预测模型。在两种地层条件下，盾构掘进速率均随岩石强度的增大而降低，随刀盘推力的提高而增大，掘进速率与刀盘推力、点荷载强度均呈指数函数关系。该模型参数少、形式简单、使用方便，预测精度较好。经过简单变换，模型还可用于推求地层的岩石强度。     

复合地层泥水盾构掘进参数相关性研究

以南昌市轨道交通4号线在建泥水盾构过江隧道为工程依托,对安丰站—东新站区段泥水平衡盾构掘进穿越不同地层时主要掘进参数的演化规律展开研究,探讨4项主要盾构掘进参数之间的相关性,对盾构总推力、刀盘扭矩、掘进速度以及刀盘转速之间的相关性进行对比分析,最终可以推导出以中风化泥质粉砂岩为主的复合地层条件下泥水平衡盾构掘进参数与不同地层的关系模型,通过一系列现场实时数据对比并进行统计分析,可以发现:掘进速度与盾构总推力和刀盘扭矩呈弱线性相关性;刀盘扭矩和盾构总推力呈弱线性相关性;刀盘转速与掘进速度之间参数取值不存在明显的相关性。     

泥岩砂岩交互地层盾构掘进速率的多元回归分析预测

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越江隧道盾构掘进速率预测进行了研究。利用现场采集的数据,运用多元回归分析的方法,主要分析了盾构掘进速率与岩石点荷载强度及刀盘推力的关系,分别构建了泥岩和砂岩地层盾构掘进速率的预测模型。在两种地层条件下,盾构掘进速率均随岩石强度的增大而降低,随刀盘推力的提高而增大,掘进速率与刀盘推力、点荷载强度均呈指数函数关系。该模型参数少、形式简单、使用方便,预测精度较好。经过简单变换,模型还可用于推求地层的岩石强度。     

土压平衡式盾构掘进试验及掘进数学模型研究

应用正交试验设计技术，进行盾构掘进参数组合试验，采用多元统计分析方法，对土仓压力、推力、刀盘转速等主要掘进参数对掘进速度、刀盘扭矩的影响进行了研究，得到了土压平衡式盾构在软土中的掘进速度数学模型和刀盘扭矩数学模型，模型平均误差约为10％。研究结果表明：对掘进速度和刀盘扭矩影响最大的3个操作参数依次为：千斤顶推力、土舱压力和刀盘转速。掘进速度、刀盘扭矩与千斤顶推力成正比，与土舱压力成反比，刀盘转速对刀盘扭矩和掘进速度影响不大。     

软硬复合地层中盾构掘进刀盘受力分析与计算

针对广州地区典型软硬复合地层的工程地质特点,将其在盾构掘进断面内的地层简化为上软下硬的二元地层结构,基于盘形滚刀破岩受力计算Rostami公式,建立起盾构机刀盘受力的计算方法。该方法可以计算盾构机在复合地层掘进过程中的刀盘有效推力、有效扭矩、倾覆力矩和不平衡力及它们的变化情况,并以广州地铁3号线天华区间的盾构隧道掘进施工为例,对刀盘受力进行了计算,从力学角度对软硬复合地层中盾构姿态难控制、刀具易磨损等作出解释。     

复杂岩石地层隧道掘进机操作特性分析

为提高掘进效率,改进掘进机与地层的匹配性设计,对掘进机的操作特性进行研究。基于重庆越江隧道盾构掘进试验,分析复杂岩石地层盾构刀盘扭矩、刀盘推力及转速的参数选用原则,在此基础上,分析主掘进参数与切深的关系。随后,对不同地层条件下刀盘扭矩与推力之间的匹配性进行分析,绘制了刀盘扭矩与推力之间的操作特性曲线,并用于分析和制定不同地层条件下的主掘进参数匹配方案。对于较软的泥岩,刀盘扭矩先达到最大值,而推力却不能发挥其最大能力;岩石强度增高,所需推力增加,在发挥扭矩能力的前提下,推力也能发挥其功能,从而使二者达到最佳操作关系;若岩石强度过高,推力保持在最大值,但切深很浅,滚刀旋转阻力减小,刀盘扭矩很难发挥最大能力。因此,应视地层软硬,根据刀盘推力与扭矩的操作特性对刀盘的主掘进参数进行合理设计,并在掘进过程中实时调整其匹配关系。     

面板式刀盘土压盾构在软土地层中的掘进施工技术

面板式刀盘土压盾构在掘进软土地层时,因其刀盘开口率小,掘进过程中会遇到姿态难调整、推力大、刀盘易结泥饼等问题。结合工程实例,从盾构始发洞门封堵、盾构姿态控制、掘进参数选择、刀盘结泥饼治理及地面沉降控制等方面分析与研究面板式刀盘土压盾构在软土地层中的掘进施工注意要点及相应处理措施。     

土压平衡模型盾构掘进试验研究

土压平衡盾构掘进是软土地区地铁隧道施工的主要方法之一,然而,它在不同的土层中的适应性是不一样的。为研究土压平衡盾构机的盾构施工参数以及刀盘开口率对土层的适应性,在新建立的大型盾构模拟试验平台上,利用直径为1.8m的土压平衡模型盾构机在软土、砂土、砂砾土层中进行了盾构掘进模拟试验。试验平台的监测系统实时采集了盾构推进过程中的各种工作参数,通过分析试验数据,本文尝试对盾构掘进过程中土舱内外土压力的相关关系、刀盘扭矩和推力的变化及其影响因素进行了试验研究,还研究了不同刀盘开口率对盾构总推力和刀盘扭矩的影响规律,研究结果对土压平衡盾构机的设计和施工具有参考意义。     

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.     

TBM刀盘推力与扭矩预测方法分析

通过分析TBM在施工推进中的受力组成,在此基础上,运用滚刀受力模型理论和经验公式计算刀盘推力、扭矩,并将其应用于实际工程隧道的TBM刀盘推力与扭矩预测。以实际工程为例,运用滚刀受力预测公式计算TBM刀盘推力和扭矩,并将理论计算值与TBM现场监测数据进行对比分析,结果表明:运用Rostami模型公式能够较准确地预测TBM刀盘推力和扭矩,适用于硬岩地质条件下TBM掘进参数预测,为TBM设计选型提供一定的理论指导。     

盾构刀盘掘进数值模拟分析

针对复杂层条件下由于岩土软硬不均造成刀盘应力集中、震动变形等问题,以某盾构项目盾构刀盘和地层参数为基础,结合盾构施工过程控制参数,采用数值模拟的方法,深入研究复杂地层条件下盾构动态掘进过程中刀盘应力应变和模态震动特性,得到了刀盘在掘进过程中应力应变在不同地质条件下变化状况,确保了刀盘设计的可靠性,为盾构刀盘设计提供了技术保障。     

超大直径隧道施工引起地表沉降预测研究

在盾构施工过程中进行地表沉降预测对盾构安全开挖具有重要参考意义.由于地下施工地表沉降受众多因素影响,论文重点从监测点位距隧道中心距、隧道埋深与直径比、盾构掘进推力、隧道注浆量、盾构刀盘转速、刀盘扭矩6个影响因子综合研究,利用灰色关联分析法进行关联度分析,确定最终影响因子.利用GA遗传算法改进BP神经网络建立预测模型,对...     

深圳复合地层Φ7m土压平衡盾构刀盘地质适应性分析

刀盘是盾构机的重要组成部分,具有开挖、搅拌和稳定地层功能,刀盘与隧道开挖地层的地质条件之间的适应性是影响盾构机掘进性能的关键因素。为了研究复合地层盾构刀盘的地质适应性,本文以深圳地铁11号线车公庙站—红树湾站区间隧道施工为背景,对我国研制的首台Φ7m复合式土压平衡盾构(CET6950型)的地质适应性开展研究。在分析复合地层对盾构施工不利的地质影响因素的基础上,提出了Φ7m盾构刀盘适应性的功能要求,完成了刀盘的关键参数计算。盾构掘进效果的分析表明,该型盾构的刀盘设计满足复合地层掘进的要求,刀盘与地质条件具有良好的适应性,盾构在实际掘进中取得了较高的掘进速度。该文研究成果可为复合地层条件下大直径地铁盾构刀盘的地质适应性设计提供借鉴。     

不同地层条件泥水盾构掘进参数演化规律研究

依托南昌市轨道交通4号线(安丰站—东新站)在建泥水盾构过江隧道工程,研究泥水盾构掘进穿越不同地层时主要掘进参数的演化规律,并探讨各项盾构掘进参数之间的相关性。首先通过数理统计的方法对泥水盾构施工过程中的总推力、刀盘扭矩、掘进速度以及刀盘转速进行统计分析,着重研究掘进参数沿区间隧道纵向不同地层中的变化规律,说明盾构掘进机器参数与地层有关且在中风化泥质粉砂岩中最稳定。     

土压盾构刀盘力矩计算和实例机理分析

盾构刀盘扭矩参数和实际运行参数是盾构技术的核心,关系到使用中盾构的掘进成败。论文结合刀盘扭矩理论,对刀盘制约扭矩的因素进行量化,导出各扭矩分量的计算公式,通过建模分析,探究刀盘各部分扭矩的区别和设计控制要领,结合实际案例验证了扭矩解析的正确性,从理论和实际的对比,对施工地层的关键性因素数据进行控制,并进行了盾构刀盘、外壳、土舱、开口率、刀盘电机等关键部件的设计,具有实际的指导意义。     

泥水盾构刀盘开口率设计影响分析与研究

结合京沈客专京冀段十三标望京隧道工程实际,对刀具配置基本相同的中铁297、298号盾构,刀盘盘面采用了两种不同的开口率设计方案,中铁297号刀盘采用辐条式设计,刀盘开口率约49%;中铁298号采用辐板式设计,刀盘开口率约41%。对比隧道左右线掘进参数,中铁297号掘进效率略优于中铁298号。通过工程验证和理论分析,泥水盾构刀盘开口率没有上限要求,而且开口率越大,其刀具磨损情况相对较优,掘进效率相对较好。     

富水砂卵石地层盾构机选型与参数优化分析

针对西安地铁六号线长距离隧道盾构下穿富水砂卵石地层，结合已有的掘进技术经验，对选型主控因素进行了分析，确定了该区域盾构掘进选用土压平衡盾构机的选型方案。内容着重对6 m直径的V字坡隧道工程选用的盾构机外径、刀盘、刀具进行了理论计算与设计；结合现场实测数据的反馈，结果表明对盾构姿态、掘进速度、同步注浆等掘进参数不断优化，有效解决了刀盘结泥饼、刀具磨损等施工问题。     

盾构卡刀盘异常事件预测方法

针对盾构卡刀盘异常事件预判难度大的问题,从掘进参数和施工现场专家经验2种判据的融合判断卡刀盘异常事件。实际工程应用表明：掘进参数与专家经验融合的预测方法,能有效地预测卡刀盘异常事件,并且发出预警时间早于人工发现的卡刀盘事件,为工程安全提供了技术保障。