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。     

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。     

中天山隧道TBM施工对围岩稳定性影响数值计算研究

针对南疆铁路吐库二线中天山特长隧道TBM施工特点,TBM施工对围岩稳定性影响进行了数值模拟计算研究,选取4种围岩情况进行数值建模计算,并根据现场实际情况选取TBM掘进相关参数,通过研究得出TBM工法围岩扰动区小于钻爆法,且围岩级别越低,条件越差,TBM工法与钻爆法的围岩扰动区相比就越小。     

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。     

基于掘进参数的TBM破碎带施工围岩稳定性分析

依托青岛地铁4号线某双护盾TBM施工区间,对TBM穿越破碎带过程中的推力、扭矩、转速及贯入度进行了统计分析;引入二次转化参数比推力及比扭矩,基于该参数结合施工过程对破碎带围岩稳定性进行分析.研究表明:TBM穿越破碎带施工过程中,当比推力在300kN/mm内、比扭矩在100kN·m/mm内均匀变化时,围岩稳定、施工安全;当比推力及比扭矩异常增大时可能发生掌子面坍塌问题;当比推力高于正常值时,可能为围岩松散、压住盾体;当比扭矩高于正常值时,刀具、刀盘可能被渣土糊住.此方法可以及时判定围岩稳定性和施工工况,保证掘进安全.     

基于改进的距离判别分析法的南水北调西线工程TBM施工围岩分级

 对马氏距离判别法和层次分析法存在的不足进行改进,将改进的距离判别分析法应用于南水北调西线工程TBM施工围岩分级中。根据TBM施工特点和相关研究成果,将TBM施工围岩分级标准定为4级。选用岩石强度、岩组特征、结构面间距、结构面与洞轴线夹角以及石英含量5项指标作为判别因子,以南水北调西线工程杜柯河-玛柯河段实例数据作为学习样本进行训练,建立TBM施工围岩分级的改进的距离判别分析模型,利用得到的线性判别函数对待判样本进行分级。最后,将改进的距离判别分析法得到的判定结果与传统马氏距离判别法、RTBM法以及RMR方法得到的判别结果进行对比分析,验证了改进的距离判别分析法的有效性。研究结果表明,改进的距离判别分析法具有预测精度高等优点,为TBM施工围岩分级提供了一种新的有效方法。     

基于长短期记忆网络的TBM掘进预测模型及围岩等级对预测精度的影响

全断面隧道掘进机(TBM)施工过程可以采集大量丰富数据,这使得建立数据驱动的TBM掘进预测模型成为可能。为探究围岩等级信息对模型预测精度的影响,以TBM掘进循环上升段数据为主要输入,基于深度学习中的长短期记忆(LSTM)网络,建立两种考虑围岩等级信息的、一种不考虑围岩等级信息的TBM稳定段推力、扭矩预测模型。保持其他条件相同,对三种模型进行训练、测试。结果表明,在由于围岩等级分布不均匀而导致的训练样本数较少的情况下,可以通过精确的掘进循环参数提取与数据增强,使三种模型预测推力、扭矩时均能达到较高的精度(误差分别在8%、14%以内)。两种引入围岩等级信息作为输入参数的方法并不能明显提高模型的预测精度。三种模型中,以围岩等级信息作为LSTM网络初始状态的模型,其预测精度以不到1%的优势领先其他模型的预测精度。该优势主要由于该模型能够较好地预测V级围岩中的掘进循环稳定段参数。     

特殊地质条件下Ⅲ级围岩隧道的支护参数探讨

以某隧道施工为例,对现场施工情况和围岩进行了调查,采取了新的支护参数,通过现场围岩监控数据显示,变形量大大缩小,从初支到变形稳定所需时间也大大缩短,保证了施工的安全和质量。     

复合地层双线TBM隧道施工对临近建筑物影响

以重庆轨道环线区间隧道下穿既有结构为背景,利用数值分析与现场监控量测相结合的方法,对复合地层双线TBM隧道施工影响下围岩及既有结构的变形进行了深入研究。数值计算结果表明,右线开挖引起的建筑物沉降远大于左线引起的沉降,隧道施工对既有结构的沉降影响与沉降槽宽度有关。TBM施工对建筑物桩基的变形受力影响与其距隧道中线距离密切相关,离隧道中线越近,桩基沉降越大;不同围岩区域桩身轴力变化趋势也不相同,主要与桩身周边土体相对竖向位移有关。现场监测结果表明,受地层差异及既有结构刚度的影响,双线地表沉降呈偏态的单凹槽状。TBM到达前,建筑物向远离隧道方向倾斜,隧道下穿过程及下穿后,建筑物向隧道方向倾斜。综合数值计算结果和现场监控量测数据,二者所反映的规律基本相同,为今后TBM在类似工程环境中的应用提供借鉴。     

基于声发射试验的TBM隧道施工围岩损伤及应用研究

高黎贡山隧道作为大瑞铁路关键性控制工程,沿线地质极其复杂,各种地质灾害大大降低了TBM施工效率,为掌握TBM掘进前后隧道周边围岩的损伤演化规律,以提出合理的手段和方法处理TBM施工中遇到的地质灾害,通过提取TBM施工现场声发射试验数据,分析基于掌子面周围围岩的损伤演化规律,提出围岩松动区、损伤区和扰动区划分依据,为获取...     

锦屏二级水电站长引水隧洞高地应力下开敞式硬岩隧道掘进机安全快速掘进技术研究

 对开敞式硬岩掘进机在锦屏二级引水隧洞群中的应用经验进行总结和梳理,首先针对锦屏二级水电站高地应力下开敞式硬岩隧道掘进机(TBM)设备选型及掘进参数的优化进行研究,合理确定设备结构及掘进参数;采用BEAM,TSP,地质雷达等手段综合开展掌子面前方超前地质预报,取得良好的预报效果,并制定相应的预处理措施。首次在国内水电工程中开展微震监测系统试验及应用,进行高地应力下岩爆风险预测预警研究,较为准确地预测了岩爆发生的大致范围,并开展一系列防岩爆支护措施的试验研究工作,取得较好的效果,有效降低岩爆风险和危害。最后,对如何实现TBM安全快速掘进进行综合分析研究,对今后开敞式TBM的选型和使用提供参考意见。     

大型分岔隧道围岩稳定与支护 三维地质力学模型试验研究

 分岔式隧道是一种新型隧道结构型式，目前尚无相应的设计、施工技术规范和标准可循，为了解这种新型隧道结构的应力和变形状况，采用三维地质力学模型试验方法对目前在建的沪蓉西高速公路大型分岔隧道进行研究。试验成果有效地揭示分岔隧道洞周的应力、位移变化规律和分岔隧道围岩的破坏机制，获得分岔隧道的设计和极限承载安全度，为分岔隧道的优化设计和施工提供了有工程指导意义的建议和结论。     

锦屏二级水电站引水隧洞围岩稳定分析及支护设计

锦屏二级水电站引水隧洞地处高山峡谷地区,埋深大、洞线长,高地应力、高外水压力问题突出。按照围岩是地下工程中主要的承载结构这一设计思想,应用弹塑性有限元法分析了锦屏二级水电站引水隧洞开挖及支护过程中围岩的变形规律与特征、围岩应力分布及其变化规律、塑性区范围,比较研究了不同渗控方案对隧洞围岩和衬砌的工作状态的影响,得出了一些对高地下水位条件深埋引水隧洞的支护设计有普遍意义的结论。     

岩溶隧道施工围岩变形动态监测与仿真分析

 岩溶区隧道因受岩溶发育程度、岩溶位置等影响,其围岩位移特征与一般隧道存在较大区别。以达成高速铁路宝石岩隧道为工程背景,对侧部含有溶洞的隧道围岩变形进行现场监测研究,并运用有限差分软件FLAC3D进行仿真分析,现场监测和仿真分析所得围岩变形规律基本一致。结果表明：隧道开挖后,围岩分别向溶洞和隧道内变形,溶洞与隧道之间的围岩向两个相反的方向变形,是较危险区域;靠近溶洞的隧道左侧特征位置的位移值要比远离溶洞的隧道右侧相应部位的位移值大,其中,左边墙的水平位移是右边墙的2倍左右。随着开挖断面处溶洞尺寸的逐渐增大,拱顶下沉位移增量最大,边墙水平位移增量次之,腰拱水平位移增量最小。溶洞顶部下沉位移和靠近隧道的溶洞右侧部水平位移较大,溶洞其他部位的位移值较小。侧部含有溶洞的隧道,其围岩变形的非对称性容易使隧道受“偏压”。所得结论可为同类隧道的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

侧部岩溶隧道围岩稳定性数值分析与研究

 结合忠垫高速公路岩溶隧道施工过程,利用有限差分软件FLAC3D对侧部含有溶洞的隧道围岩稳定性进行数值模拟研究,并将数值计算结果与现场监测结果进行比较分析。结果表明：隧道开挖后,围岩分别向溶洞内和隧道内变形,溶洞与隧道之间的围岩向2个相反的方向变形,是较危险区域。围岩塑性区主要集中在隧道的周围和溶洞的左右侧部,溶洞的顶部和底部处塑性区较少。隧道与溶洞之间的围岩由于应力集中可能使围岩产生过大的变形和岩体破坏,对其稳定性要给予特别重视。所得结论可为同类隧道的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

某水工隧洞围岩稳定及支护结构分析

隧洞的围岩稳定及支护结构安全是保证隧洞安全、实现隧洞功能的关键因素。由围岩加固圈承担主要的外水压力是优化支护结构设计、保证围岩稳定的一种有效方法。建立肯斯瓦特导流泄洪洞三维有限元模型,并进行非线性有限元分析。分析结果表明,设计的支护措施能明显减少围岩变形、改善应力分布,为类似工程设计提供参考。     

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。     

基于流固耦合理论的连拱隧道围岩稳定性分析

以湖南省常吉高速公路新修建的一些大跨度连拱隧道为工程背景，基于流固耦合分析理论，利用快速拉格朗日有限差分法对连拱隧道围岩稳定性进行分析。主要考虑流固耦合效应作用时，围岩级别、隧道埋深、地下水位以及施工工法和初期支护等因素对围岩稳定性的综合影响，得到Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ级围岩在各种情况下隧道开挖后围岩最大主应力、洞周位移、塑性区、孔隙水压力分布以及喷锚支护受力特征等结果，探讨连拱隧道开挖渗流机制，并分析深埋连拱隧道开挖后的孔隙水压力场分布特征。研究结果直接指导该高速公路二期工程中的隧道防排水施工和支护措施的改进提高，为富水地层条件下的隧道工程开挖设计提供一定的理论参考。