广东复合地层隧道TBM刀盘修复探讨

对硬岩掘进机刀盘在广东复合地层施工中出现的损坏情况进行分析,制定相应的修复方案,通过实践确定最优修复方案,该方案包含尺寸控制、焊材选型、焊接工艺、刀座设计.依据刀盘损坏的原因,结合修复所使用的材料提出刀盘设计制造改进建议.     

西秦岭特长隧道TBM施工地质条件分析研究

通过对西秦岭特长隧道各类地层的节理数、完整性、耐磨性等工程参数及地质条件的综合分析,对西秦岭特长隧道TBM施工的可行性进行了认真研究,指出了隧道出口段千枚岩、变质砂岩、灰岩段等地层具备TBM施工条件。     

复合地层中盾构施工对邻近建筑物群的影响

当前地下空间的开发和利用工程规模不断扩大,部分工程建设需要在复合地层中进行,复合地层中盾构施工规模较大,所以会对邻近建筑物造成一定影响,如果不将影响控制在合理范围内,则很容易引发安全问题。对复合地层中盾构施工对邻近建筑物群的影响方面进行深入研究与分析,并提出一些合理的意见和措施,旨在进一步提高盾构施工科学性。     

隧道施工对地表建筑物的影响

城市隧道在开挖过程中会扰动地层,对建筑物产生沉降等影响。文中基于重庆市地铁隧道施工过程中穿越某建筑物的实际问题,采用Midas-GTS软件建立模型,研究隧道施工引起建筑物位移和内力变化问题,发现采用小导管注浆可有效控制地表变形和建筑物沉降。     

TBM施工隧道超欠挖对围岩及支护结构影响分析

结合西安—南京线桃花铺1^#隧道采用隧道掘进机(TBM)施工实践，运用有限元法，针对TBM施工隧道中常见的轴线偏移问题，定量分析了TBM施工隧道超欠挖对隧道围岩及支护结构的影响，得出的结论可供同类工程参考。     

城市环境下TBM施工对围岩稳定性影响的监测分析及支护参数优化

 重庆市轨道交通六号线一期五里店站-山羊沟水库节点工程是TBM首次应用于城市轨道交通的试验段工程,为研究施工期间隧道围岩的稳定情况,进行大量的现场监控量测。基于现场监测数据,研究拱顶沉降、围岩深部位移、锚杆轴力、钢拱架内力及围岩接触应力的分布特性及变化规律,并通过数值模拟进行支护参数优化,为隧道后续施工及设计方案优化提供依据,也可为TBM在类似城市环境中的应用提供参考。     

复合地层地铁盾构隧道下穿建筑物沉降规律

通过对复合地层地铁盾构隧道下穿多栋建筑物沉降的监测与分析,根据实际工程监测数据,分析了建筑物沉降的历时变化、地层条件、双线隧道、近接条件及建筑物基础形式等因素对建筑物沉降的影响,得到了建筑物沉降规律。     

隧道掘进机(TBM)施工影响因素

TBM法施工是一种投资大、作业方式不灵活，但潜在施工速度很快的隧道开挖和支护方法。最大特点是广泛使用电子、信息、遥测、遥控等高新技术对全部作业进行制导和监控，使掘进过程始终处于最佳状态。在相同的条件下，其掘进速度约为常规钻爆法的4～10倍，最佳日进尺可达150m。此外，还有优质、安全、经济、有利于环境保护和劳动力保护的优点。     

重叠盾构地铁隧道施工对临近建筑物影响分析

随着我国城市交通的发展,近年来越来越多的城市开始大力修建地铁。因地铁隧道施工中的盾构法具有较高的技术及经济优越性,盾构施工广泛应用于软土、砂卵石和软岩等地层中。但盾构施工也会对附近土层产生扰动,造成地面沉降及邻近建筑物的下沉和倾斜。施工过程中应对邻近建筑物和地表沉降进行监测,掌握由盾构施工引起的周围地层和建(构)筑物沉降变化数据,及时采取必要的技术措施改进施工工艺,将施工引起的环境变形减小到最低程度,确保盾构法施工隧道影响范围内的道路、建(构)筑物的安全。     

基于模糊数学的TBM施工岩体质量分级研究

 根据隧道掘进机(TBM)施工进度将围岩分为施工条件好、施工条件较好、施工条件较差和施工条件差4个等级。利用模糊数学方法,采用岩石单轴抗压强度UCS和岩体完整性指标KV,分别建立UCS和KV关于TBM施工岩体质量4级分级的隶属度函数。采用单极性S形函数,分别构建UCS和KV的权重函数。这样,基于模糊数学的最大隶属度准则,就可以对TBM施工的岩体质量进行分级。同时,给出3个施工实例,演算表明,预测的结果与TBM施工实际相吻合,表明该分级方法简单而实用,具有很好的应用前景。     

深部高应力隧道TBM护盾长度和推力计算方法研究

岩石隧道掘进机(TBM)法开挖长隧道是一种安全、快速、有效的隧道开挖方法,但TBM复杂高应力隧道掘进时易发生卡机事故,因此,TBM在设计之初应尽可能考虑地质环境的影响,降低TBM的卡机风险。通过分析高应力常规地层和高应力软弱破碎地层对TBM的影响,提出了高应力常规地层和高应力软弱破碎地层TBM卡机的两个判据。根据两个判据提出了考虑围岩力学参数的高应力隧道TBM护盾长度设计和推力设计理论计算方法,并给出了参数选取依据。最后依据西南地区某高应力隧道的实际围岩地质参数,计算分析了现有TBM设计的合理性。本研究可为TBM的盾体长度和推力设计计算提供围岩力学参数依据。     

护盾式TBM施工隧洞豆砾石吹填过程模拟研究

豆砾石吹填是TBM施工中非常重要的一道工序,研究吹填过程对分析填充层质量和优化吹填工艺具有一定的工程应用价值。借助PFC在离散体研究方面的优势对豆砾石吹入过程进行多方案模拟,并进行豆砾石的受力运动分析,探究填充层内豆砾石的分布特征及其影响因素。结果表明:依次吹填管片环中部80°、上部160°、顶部180°(补吹)吹填孔,填充层呈4段分布,其中0°~45°和75°~135°区间,粒径不同的颗粒分层分布严重,大颗粒分别靠近管片侧和围岩侧,45°~75°区间存在局部颗粒分层分布现象,135°~180°区间存在吹填不密实的问题;分层分布现象受吹入豆砾石颗粒的粒径组合、表面摩擦系数、所受压力大小等因素的影响;通过改变吹填孔位置和新增吹填孔,控制各孔的填充范围,进而降低颗粒在该范围填充完成前受到的压力,再采用阶梯吹填法吹填,能显著缩小分层分布区且使颗粒分布更为规整。吹填孔的填充范围应控制在45°内,但顶部吹填孔易发生堵塞,不宜用做大量颗粒吹填,因此具体部位吹填孔的填充范围需进一步研究。此研究成果可为工程吹填方案设计提供一定的参考。     

TBM隧道豆砾石-地层抗力系数计算方法研究

豆砾石回填与灌浆技术在护盾式TBM施工的隧道中获得了广泛应用,但是豆砾石填充层对地层抗力系数以及管片结构受力的影响有还有待研究。本文利用厚壁圆筒弹性应变理论和温克勒假设,首先建立轴对称条件下的豆砾石-地层抗力系数公式并对影响该公式的因素进行了分析。在此基础上,考虑了豆砾石填充层的非均匀分布,建立了非轴对称条件下的豆砾石-地层抗力系数公式。研究表明:(1)是否考虑豆砾石填充层的存在以及豆砾石填充层是否均匀分布对地层抗力系数具有重要影响;(2)不同岩性条件下,豆砾石填充层弹性模量均存在一临界值使豆砾石-地层抗力系数的性质发生突变;(3)豆砾石填充层厚度的增加则具有强化豆砾石-地层抗力系数性质的作用。     

分级网络计划在TBM施工中的应用

在TBM施工辅助决策系统的设计和开发过程中，将分级网络计划技术应用到TBM施工中，实现了系统单代号、双代号网络图的绘制，进而有助于对TBM的施工过程进行分析与优化。     

下穿施工影响下既有隧道和地层的位移解析解

在既有隧道下进行浅埋隧道开挖会引起地层产生位移,继而导致既有隧道变形。由于既有隧道与地层刚度差别巨大,常规的解析法无法计算存在不同刚度的地层位移场。基于镜像法,采用当层法对既有隧道刚度进行等效,建立综合考虑新建隧道-岩土体-既有隧道三者相互作用的计算模型。以北京地铁10号线国贸站-双井站区间下穿既有1号线区间工程为例,采用该计算方法,研究新建隧道下穿施工对地层及既有隧道的影响。研究表明,计算结果与实测变形吻合较好,解析解能很好的解释既有隧道对地层变形的阻隔和扩散作用。研究成果为下穿施工引起的既有隧道及地层沉降计算提供了一种新的解析方法。     

TBM自重对围岩变形影响的数值模拟研究

为研究双护盾全断面隧道掘进机(TBM)自重对围岩变形的影响,基于FLAC3D有限差分软件,通过改变隧道的埋深与围岩条件,建立3种工况数值模型,并对每个工况分别进行了考虑TBM自重与不考虑其自重的数值模拟,以对比各种工况下有无TBM自重作用的隧道围岩纵向位移曲线(LDP曲线);研究了TBM自重对围岩变形的影响。模拟结果表明,TBM自重可抑制隧道围岩的径向位移,并随着开挖隧道的围岩等级升高、埋深变浅,其自重对围岩变形的影响越大,且与不考虑TBM自重的围岩变形相比,边墙洞壁的径向位移减小率最大,仰拱与拱顶次之。这些认识对研究TBM与围岩的相互作用和预测卡机有重要意义。     

TBM法隧道施工下穿涵洞的数值模拟研究

结合重庆地铁六号线某段下穿涵洞的工程实例,利用FLAC软件建立模型,对TBM法隧道施工进行了模拟分析。介绍了TBM法施工时应施加的荷载主要有:刀盘破岩时对掌子面的推力,机头部分自重对围岩的压力以及撑靴的支撑力等,以及相应的模拟方法,在模拟开挖过程中荷载依次施加的步骤和形式等。对涵洞的应力和变形进行了计算,结果表明:涵洞结构的应力能满足材料强度要求,但其会产生一定的不均匀沉降,施工时应予以注意。通过分析,说明采用FLAC软件模拟TBM法隧道施工下穿涵洞的稳定性分析是有效的,可为今后类似工程的设计计算提供参考。     

Prediction of TBM jamming risk in squeezing grounds using Bayesian and artificial neural networks

This study presents an application of artificial neural network(ANN) and Bayesian network(BN) for evaluation of jamming risk of the shielded tunnel boring machines(TBMs) in adverse ground conditions such as squeezing grounds.The analysis is based on database of tunneling cases by numerical modeling to evaluate the ground convergence and possibility of machine entrapment.The results of initial numerical analysis were verified in comparison with some case studies.A dataset was established by performing additional numerical modeling of various scenarios based on variation of the most critical parameters affecting shield jamming.This includes compressive strength and deformation modulus of rock mass,tunnel radius,shield length,shield thickness,in situ stresses,depth of over-excavation,and skin friction between shield and rock.Using the dataset,an ANN was trained to predict the contact pressures from a series of ground properties and machine parameters.Furthermore,the continuous and discretized BNs were used to analyze the risk of shield jamming.The results of these two different BN methods are compared to the field observations and summarized in this paper.The developed risk models can estimate the required thrust force in both cases.The BN models can also be used in the cases with incomplete geological and geomechanical properties.     

TBM施工遇险工程地质问题分析和失误的反思

当遇到不良工程地质条件,隧道工程施工选择全断面隧道掘进机(TBM)且对其选型和配置上未做充分考虑时,则往往出现各种工程地质问题。这些问题表明该施工技术对复杂地质条件适应性较差的先天不足。印度克什米尔、中国云南和台湾省3个TBM遇险并被常规钻爆法所取代的实例说明,过分依赖TBM而对后果估计不足往往造成决策性失误。此种情况下TBM的缺点充分暴露,其相对于钻爆法施工速度快的优势大大抵消,结果延误工期1～8a。在现代构造作用活跃、岩体破碎且地下水较丰富的复杂工程地质条件区选择掘进方式时,面临的最大问题是地质条件的不确定性和不可预知性。单靠现有技术改进和工程经验已不能很好地解决问题,需对此进行详细的风险分析并在设计中制定应对这种风险的工程措施。想得到1台适用于多种复杂地质条件的混合型多功能掘进机几乎不可能。是否选用TBM需经多学科专家论证,以便科学决策。     

地铁盾构隧道穿越大直径越江隧道的影响分析

新建盾构隧道近距离穿越既有隧道时,会对既有隧道结构产生影响。针对地铁盾构隧道下穿大直径越江隧道,在充分考虑衬砌的横观各向同性性质、盾构施工开挖面的支撑力、同步注浆压力、扰动层厚度等因素的基础上,应用三维有限元数值方法,研究了新建盾构隧道施工引起既有越江隧道的变形以及内力的变化规律,同时获得了越江隧道的影响范围。研究结果表明,越江隧道的最大沉降及侧移发生在对称面上,并且对侧移的影响较小;越江隧道经历了加载、卸载、再加载的过程;影响范围集中在垂直于越江隧道轴线方向盾构穿越前2D、穿越后2D的范围内。