地铁土压平衡式盾构隧道施工安全评价模式研究

 针对地铁土压平衡式盾构隧道施工的特点,首先运用系统工程学的思想对盾构隧道施工存在的危险因素进行辨识,对地铁盾构隧道施工进行层次分析,然后构造安全评价指标体系,运用泛函理论确定指标层和准则层的权重,使用安全检查表法和作业条件危险性评价法等不同评价方法对指标层的款项进行评价,得出指标层、准则层的危险等级,最后使用模糊综合评判法对准则层进行评价得出目标层的危险等级,形成安全评价模式,该模式可为类似工程施工的安全评价提供参考。     

新建海堤下盾构隧道施工技术措施及监控

网格式盾构法施工隧道工程由于其快速、经济常用于电厂建设中的进排水隧道工程中。但网格式盾构施工对土体扰动较大,对海堤的变形和稳定均造成较大的影响;同时软土地区的海堤在自身荷载作用下沉降尚未完成,尤其是下卧层沉降未稳定,导致盾构隧道产生一定的纵向不均匀变形;盾构隧道施工和海堤相互影响成为亟待解决的关键问题。以大唐宁德电厂穿越新建海堤的进排水盾构隧道工程为例,在有限元数值计算分析基础上,提出了切实可行的加固措施,指导设计和施工;同时,对隧道施工过程中原位测试数据作了详细的分析;最后,给出了盾构在穿越海堤阶段的推荐施工速度、施工中建议采用的注浆和预起拱等加固措施以及隧道的变形、孔压等方面的一些规律性结论,为实际工程中类似的穿堤盾构隧道设计与施工控制提供依据。     

基于SA-LS-SVM的特殊地质条件下影响地铁盾构施工效率的地层参数分析

为有效控制特殊地质条件下地铁盾构施工进度,首先对盾构施工效率影响因素进行分析,并选定关键地层参数;其次将地层参数作为输入变量,联合运用最小二乘支持向量机(LS-SVM)和模拟退火算法(SA),建立盾构施工效率预测模型,并对盾构施工效率降低引起的施工成本增加进行评估;最后采用Sobol’法对关键地层参数进行全局灵敏度分析,搜索影响盾构施工效率及施工成本的关键敏感参数,为采取预控措施提供依据。选取武汉地铁A号线某泥岩区间工程进行实证分析,结果表明:盾构施工效率预测模型的测试集平均相对绝对值误差为3.49%,机械台班费预测误差为-2.9%;各地层参数对盾构施工效率的全局敏感程度由高到低依次为:内摩擦角、泊松比、弹性模量、粘聚力、渗透系数。     

滨海地区流塑状淤泥质盾构隧道区间小半径始发技术

依托深圳国际会展中心配套市政项目，研究滨海地区软弱流塑状淤泥质地层复杂线形条件下盾构施工姿态控制技术。取与淤泥质地层最相关的影响因素作为重点研究对象，并通过工程实例分析，为淤泥质地层盾构施工参数控制提供指导，最终形成淤泥质地层复杂线形条件下盾构施工姿态控制技术。     

盾构空推全封闭矿山法隧道施工技术

盾构空推过矿山法隧道是盾构工法应用中较为特殊的一种工况,其施工难度及施工技术要求较高,本文通过典型工程实例,介绍这一工况下盾构施工的关键技术与成功经验,为今后类似工程提供一定指导或借鉴。     

盾构通过不良地质的施工技术对策

介绍了不良地质条件下盾构施工难题以及应采取的技术措施，施工前应做好充分准备，以确保盾构快速，安全地通过不良地质地层。     

城市地下隧道盾构空推过矿山法段施工技术

盾构空推通过矿山法段隧道相比其他盾构施工工法技术难度为大,类似经验缺乏,尤其是在线路曲线复杂、地下水丰富的工程中对施工技术的要求更高。结合盾构空推施工实践,对盾构空推通过矿山法段隧道进行阐述,同时对施工关键部位的质量控制进行了探讨,可为类似情况下的盾构施工提供借鉴。     

粉质地层条件下盾构隧道下穿河道施工技术

对粉质地层条件下地铁盾构隧道施工过程中影响河道安全因素进行了分析,通过综合评判盾构掘进过程中的土仓压力、注浆参数、注浆量及注浆压力控制、盾构姿态控制等多个指标,确定了合理的盾构掘进参数及有效的隧道上浮控制措施,确保了盾构隧道的安全施工。     

富水粉砂层地质条件下地铁三层换乘站土压平衡盾构接收施工技术

富水粉细砂层地质条件下的盾构接收是地铁施工中的重点和难点,更是盾构法施工所面临的重大风险之一,实施过程中需要以全面的技术措施作为保障。以郑州市地铁4号线安顺路站—长兴路站区间盾构在富水粉砂层地质条件下三层换乘站接收施工技术为例,对接收端地层加固、地层降水、盾构接收姿态控制、封闭环施作、洞门密封等施工工艺进行阐述,为今后类似地层盾构接收施工提供参考。     

泥水盾构穿越闽江施工控制技术研究

分析了福州地铁2号线金祥站—祥坂站盾构区间地质情况,预判了泥水盾构施工遇到的重难点问题,总结了富水暗流砂层盾构始发、低贯入度淤泥地层中推进、下卧粉细砂层冲刷槽段的施工经验。     

层状复合地层条件下管片衬砌结构力学特征模型试验研究

针对武汉长江隧道承受高水压和局部区段穿越软硬程度差异极大的层状复合地层的特点,采用盾构隧道–地层复合体模拟试验系统和旋转式水压装置共同作用,完成了在不同水土压力场作用下对层状复合地层和单一地层两种不同地层条件下的管片衬砌结构力学特征相似模型试验,并根据试验结果分析了层状复合地层对盾构隧道管片衬砌结构的力学特征的影响。研究表明,随着水压力加大,管片衬砌结构的平均轴力明显增大而最大正负弯矩略有增长或基本不变;处于坚硬岩层包围区域的管片体结构局部弯矩明显减小;小范围的硬岩层对管片衬砌结构整环最大内力影响不大。该研究为武汉长江隧道的管片衬砌结构设计提供有价值的参考。     

复合地层盾构掘进参数及其与地层相关性分析

盾构掘进参数在复合地层中比在单一地层中的变化更为复杂,不同地层条件下掘进参数差异性很大。为了研究复合地层中盾构掘进参数与地层的相关性,本文以深圳地铁11号线车公庙站~红树湾站和南山站~前海湾站两个区间Φ7m复合式土压平衡盾构施工为背景,针对区间典型地段的不同地层,采用数理统计方法分析了5个关键盾构掘进参数与6种主要地层的相关性。结果表明：不同地层中的总推力的平均值差异不大,为1320.94~1697.33t,但硬岩地层中总推力的波动性最大,最小值为789.38t,最大值达到1994.52t|不同地层中的推进速度的平均值差距较大,其中在花岗岩差异风化和硬岩地层中推进速度平均值最低,约为20mm/min|硬岩中的刀盘扭矩的平均值明显高于其他地层,最高可达5倍,而其余地层差距不大,平均值为608.93~822.27kN·m|各地层中刀盘转速的离散性较小,平均值差异不大,为1.5~1.9r/min|不同地层中贯入度的平均值差距较大,最高可达40mm/r,花岗岩差异风化和硬岩地层中最低,约为12mm/r。本文研究成果可为同类型盾构在复合地层条件下掘进参数的选取和优化提供指导。     

坑外降水条件下软土地层深大盾构工作井稳定性研究

采用合适的计算方法确定有效的围护方案是基坑设计中的难点。以南京纬三路过江隧道江北盾构工作始发井为依托,采用空间地基板法反演分析得到各地层m值,通过编制DLOAD子程序实现主动区与被动区的判别和相应荷载的施加,得到坑外降水条件下软土地层深大盾构工作井围护体系的受力与变形特征。计算结果与现场实测值较为吻合,从而证明采用空间地基板法配合反演得到的地层m值可有效预测工作井围护体系的变形与受力特征。为进一步优化设计方案,选定连续墙厚度、支撑截面尺寸及底板以下5 m范围内土体m值3个参数,通过正交试验进行参数分析,得到影响连续墙水平位移及支撑轴力的主要因素。计算方法及相关计算结果可为同类工程设计提供参考。     

底板岩层变形破坏过程中分维特征研究

本文基于大量实测信息,对承压水上开采煤层底板岩层变形破坏过程中岩移、注水量(渗透性)等矿压显现的观测时序,进行关联维数的提取,并对其运动性态进行了研究。实例分析表明:底板岩层变形破坏过程中呈现出典型的混沌性态;另外由于底板岩层渗透性指标的关联维数比岩移量指标大的多,表明用渗透性指标描述底板岩层变形破坏特征要比岩移量指标更敏感。     

大粒径卵漂石地层盾构破岩机理及工程应用

盾构法在地下工程中应用广泛,但其技术系统具有极强的地层适应性差异,需要针对特殊地层进行专门设计。大粒径卵漂石地层是盾构法的世界禁区,迄今为止,国内外适用该种地层的技术系统和成功的工程案例较少。根据大粒径卵漂石地层的力学特征及空间分布规律,采用理论分析与现场验证相结合的手段与方法,系统研究重型刀具与大粒径卵漂石的相互作用机理及盾构开挖过程中刀具与地层的能量传递原理,基于能量原理提出重型刀具的劈裂破岩机理。基于应力波传播理论及黎金格新表面理论,提出盾构在富含超大粒径卵漂石地层中的破岩机理--阻尼环境下重型刀具锤击劈裂破岩;相应推导破岩所需的最小扭矩,为盾构机刀盘装备扭矩选取提供依据;在北京地铁九号线06标“军事博物馆站-东钓鱼台站”盾构区间工程中得到验证,并获得成功应用。研究结果对指导盾构选型、盾构隧道施工及反馈设计具有重要理论与实际意义。     

地表超载对软、硬地层中既有盾构隧道影响的试验研究

为了探明地表超载对软、硬地层中既有盾构隧道的影响,通过隧道与地层相互作用的模型试验,对地表超载作用下隧道变形、土压力及土体沉降进行了量测。试验结果分析表明,相同的地表超载作用下,软土地层中的隧道横椭圆变形要大于硬土地层中的隧道横椭圆变形。当隧道穿越土层的土体压缩模量较小时,地表超载作用下隧道上覆土层表现为被动土拱土压力;当隧道穿越土层的土体压缩模量较大时则为主动土拱土压力。隧道竖向收敛变形与其穿越土层竖向压缩量之间的关系分析表明,隧道横断面变形刚度与穿越土层的土体压缩模量共同决定隧道上覆土层的沉降状态,从而决定了地表超载对既有盾构隧道的影响。研究成果定性地揭示了软土地区既有盾构隧道在地表超载作用下极易发生变形超限的机理。     

巷道底板冲击地压诱发机理及影响因素

对巷道底板冲击地压诱发机理分析表明,水平应力是诱发底板冲击地压的最主要因素,并确定底板水平应力的计算方法。在对巷道底板岩层梁结构屈曲破断力学分析的基础上,建立了底板冲击地压诱发的判定准则。巷道有效宽度和底板岩层的分层厚度对底板岩层屈曲破断所需水平应力的影响较大,计算出最大水平应力作用下底板关键层以上各岩层屈曲破断的最大分层厚度。研究结果表明,巷道底板岩层层状特征较为明显且岩层分层厚度较小的区域易诱发底板冲击地压。     

Investigations of water inrushes from aquifers under coal seams

In many coal mines, limestone-confined aquifers underlie coal seams. During coal extraction from these mines, water inrushes occur frequently with disastrous consequences. This paper introduces the hydrogeological conditions of the coal mines and the potential water inrush disasters from aquifers under coal seams. It then presents the water inrush mechanism. The main factors which control water inrushes include strata pressure, mining size, geologic structures and the water pressure in the underlying aquifer. Analysis shows that reduction of confinement due to mining is the major cause of the water-conducting failure in the floor strata. The depth of the failure zone is strongly dependent on the mining width. This paper also presents field observation results of the water-conducting failure in the floor strata, and applies the finite element method coupled with stress-dependent permeability to analyze hydraulic conductivity enhancement due to coal extraction. Finally, theoretical and empirical methods to predict water inrushes are given, and technical measures for improving mine design and safety for coal extraction over aquifers are presented. These measures include fault and fracture grouting and mining method modification such as changing long-wall to short-wall mining.     

范各庄矿F0断层滞后突水数值模拟

 开滦矿业集团公司范各庄矿F0断层贯穿该矿整个井田,根据现场条件获取断层带原样物质,并进行断层物质原样和复制样的蠕变力学试验,得到断层物质不同条件下的实验室数据;运用FLAC3D数值计算软件,对范各庄矿F0断层对开采的影响进行流–固耦合模拟和渗流蠕变计算,得到不同时间段采矿活动对断层的影响数据。计算表明,底板岩层垂直位移量在断层附近最大,断层的存在使底板承受较大构造应力,并存在大范围的剪应力区,断层部位的应力集中是造成底板破坏、发生底板突水的关键。模拟结果较好地刻画出承压水对上覆岩层及断层带的影响、开采活动对底板岩层的影响、断层破碎带受开采影响的大小和范围以及承压水影响的时间效应,为矿井安全生产提供可靠的基础数据。     

超大直径盾构隧道始发关键技术

南京市纬三路过江通道工程Φ14.93 m泥水平衡式盾构已成功始发。南京纬三路过江通道工程位于南京长江大桥和已建成通车的南京长江隧道之间,是长江上第四条过江公路隧道,其直径大,承受水压高,所处位置地质情况复杂,隧道部分段要穿越上软下硬的复合地层,施工风险大;过江段采用X型交叉过江方案,隧道内部为单管双层结构形式。过江段隧道采用泥水气压平衡盾构机进行施工,一次性掘进距离长。盾构机始发作为盾构隧道施工的关键技术,包含了许多周到细致的工作。针对盾构机始发前各种工作的准备,总结出南京纬三路过江通道工程盾构机始发关键技术,为今后类似工程提供参考。