砂土中隧道施工条件下管土相互作用的室内模型试验研究

为分析砂土中隧道施工条件下管线与土体相互作用的机理,利用室内模型试验,自制模型箱,以江砂为填料,选取高密度聚乙烯管材进行试验。结果表明:在砂土中,与穿既有管线轴线相垂直的下穿隧道施工过程中,管线中间部位主要受下拉效应影响,而上拱效应则支配着管线两侧的变形;管线的存在对土层位移的影响范围约为水平向距管线轴线3倍的直径;随着地层损失量的增大,管线与土层的变形曲率比值逐渐减小,管线的弯矩与应变相应增大;隧道施工条件下管线上覆荷载有增大的趋势,管线中间部位管底土压力逐渐趋于零,管线与土层分离区宽度随着地层损失量的增大逐渐增大并趋于一恒定值;通过对管土相互作用机理的探讨,明确了沉降槽宽度系数i、中心最大沉降量smax以及管线埋深与管径比值H/D等因素对管土相对刚度的影响,基于室内模型试验结果提出了管土相对刚度的计算式。     

盾构隧道内竖向顶管施工室内模型试验研究

传统的竖井施工方法对居民生活、环境及周边交通的影响大,在此背景下,竖向顶管技术得以快速发展.基于现有相关研究,设计并发明了一种竖向顶管室内模型试验装置,考虑了不同覆土高度、不同千斤顶顶升速度以及土层含水与否3种影响因素对竖向顶管施工的影响,研究盾构隧道内竖向顶管施工引起的盾构隧道内侧变形及地表竖向位移变化规律.研究结果...     

盾构隧道掘进面稳定性砂土模型试验研究

为研究盾构隧道掘进过程中开挖土体的破坏形式,本文通过自行研制的模拟试验装置,在不同工况下,对砂土地层中隧道掘进面稳定性进行了试验研究。并将本试验所得到的掘进面土体破坏形式与ChambonCort’e、Mair等学者的研究成果进行了对比分析。试验结果表明,砂土地层掘进面土体破坏形式与这两种模型是相一致的,主要体现为:(1)在盾构隧道掘进过程中的开挖土体可以近似看成楔形体,破坏区域上方基本表现为筒仓状;(2)在砂土中沿垂直拱部方向从隧道拱顶一直到地表的开挖土体呈狭窄的"烟囱形"。通过试验得到了砂土地层中隧道掘进面土体破坏的具体形式,试验结果对实际工程有一定的借鉴意义。     

砂土中隧道施工引起土体内部沉降规律特征的室内模型试验研究

随着城市建设的发展,隧道下穿管线以及建(构)筑物基础事故案例逐渐增多,由隧道施工引起的地层沉降问题日益受到重视。针对这一问题,本文基于室内大型模型试验,以干砂为填料,通过调整模型箱底部沉降条的沉降量模拟了隧道施工过程中地层的沉降。分析了对不同深度土体沉降量、地层损失量,研究不同深度土层沉降规律以及地层损失量变化特征。试验结果表明,沉降槽宽度系数与土层埋深之间具有较好的线性关系;不同深度土层的沉降槽体积不是一个常数,与中心最大沉降量Smax以及沉降槽宽度系数i有直接关系;地层损失量受沉降发展程度、埋深等因素影响。     

邻近管线的类矩形盾构隧道施工室内模型试验研究

关于盾构隧道施工引起管线变形和土层沉降的影响,相对于传统圆形盾构,类矩形盾构施工的研究较为少见,具有一定的新颖性。针对类矩形盾构隧道施工对邻近地下管线及土体沉降的影响,采用室内缩尺寸模型试验,考虑正常管线,非连续管线,非连续破损管线以及4种不同深度处的土体沉降的因素,分析砂土地层中,在管隧垂直工况下,类矩形盾构隧道开挖对地下管线变形及土体沉降的影响。试验结果表明:几种形式的地下管线沉降变形规律一致,均关于隧道轴线对称,呈"V"型分布;非连续管线最大沉降小于连续管线,管线两端在隧道宽度范围外的沉降大于连续管线;非连续管线弯矩变化趋势比连续管线缓和,最大正负弯矩值均小于连续管线;非连续破损管线在管线两侧负向弯矩变化较大;深层土体沉降符合高斯分布,土体最大沉降随土层埋深增加呈正比关系增大。     

砂土中群桩室内模型试验及颗粒流模拟研究

对不同密实度砂土中的群桩进行室内模型试验,分析了桩土的一些宏观特性,并为进一步进行颗粒流细观模拟提供了必要的参数和宏观依据。在群桩室内模型试验的基础上,建立群桩的颗粒流分析模型,验证了群桩室内模型试验的一些宏观现象,然后进一步从细观角度分析了桩间距以及承台刚度等因素的改变对群桩工作性状的影响,此外还分析了不同位置基桩荷载分布。颗粒流模拟得到的一些结论可以为按沉降控制桩基设计及其工程应用提供理论依据。     

检测盾构施工中注浆效果的模型试验

盾构施工注浆效果好坏关系到其对周围及上方建（构）筑物的破坏程度,但现在对于注浆效果的检测还是停留在纯粹对于泥浆本身的物理性质、化学性质及力学性质的检测上,并没有综合考虑施工工况。如果进行现场检验则成本较大,一般不能实施。文章介绍了一种模型试验的方法可以直观地检测不同泥浆、不同注浆压力、不同注浆量引起的地表沉降的程度,以及泥浆对塌孔的控制状况,进而能有效地指导施工。     

检测盾构施工中注浆效果的模型试验

盾构施工注浆效果好坏关系到其对周围及上方建(构)筑物的破坏程度,但现在对于注浆效果的检测还是停留在纯粹对于泥浆本身的物理性质、化学性质及力学性质的检测上,并没有综合考虑施工工况.如果进行现场检验则成本较大,一般不能实施.文章介绍了一种模型试验的方法可以直观地检测不同泥浆、不同注浆压力、不同注浆量引起的地表沉降的程度,以及泥浆对塌孔的控制状况,进而能有效地指导施工.     

砂土地层墩基础承载性能室内模型试验研究

对砂土地层墩基础分别开展了竖向荷载和水平荷载作用下的室内模型试验,分析了墩基础的位移、变形特征,探究了砂土地层墩基础在不同荷载作用下的承载性能.结果表明:墩长和墩径的增加均有助于提高单墩竖向和水平承载力,其中,墩径的增大较墩长的增长对单墩竖向承载力的影响更为显著;在水平荷载作用下,墩身弯矩呈两端小、中部大的分布特征,最...     

砂土地层盾构隧道施工对地层扰动的室内掘进试验研究

土压平衡式盾构机在穿越流塑性差、渗透系数大的砂土地层时容易对隧道周围土体产生扰动,导致地表沉降不易控制和作用在衬砌结构上的土压力发生改变。针对地铁盾构隧道穿越砂土地层引起的地层扰动,采用一种能完全反映盾构隧道动态施工全过程的分析方法尤为重要。以城市地铁盾构区间隧道施工采用的土压平衡式盾构机为原型,研制 800 mm土压平衡式模型盾构机,该机主要包括推进机构、掘削机构和出土机构,能实现盾构始发、刀盘切削、螺旋出土、管片拼装等主要功能,以此开展砂土地层中盾构施工的室内掘进试验。试验过程中对盾构掘进引起的地层沉降及衬砌结构上的土压力进行量测,分析地层沉降形态和衬砌结构上土压力的分布形态,同时将试验结果同理论计算、数值分析及现场资料进行对比。研究结果表明,土体性状和盾尾注浆对地层沉降具有重要影响,地层损失是地层发生沉降的主要原因。未注浆情况下盾尾脱环引起的地表沉降值占总沉降值的60%以上,且由于未注浆而增大的地表沉降所占比例为20%～30%,沉降时程曲线具有阶段性和时效性。地表沉降槽宽度系数i与现场测试数据具有一致性。衬砌结构上的土压力分布类似于上下端为长半轴、左右端为短半轴的椭圆形,数值上试验实测值较理论计算值要小。     

均质砂土中桩端后注浆抗压桩室内模型试验研究

在参考现场桩端后注浆工艺的基础之上,利用自行研发的注浆装置和注浆工艺,在均质砂土中进行了不同注浆压力和不同注浆量下的共计7根模型桩的桩端后注浆抗压承载特性的室内模型试验。结果表明：相对于未注浆桩,注浆桩的极限承载力均有明显提高,提高范围为213%~347%,同时桩端上返的浆液对桩侧摩阻力也有加固效果;在一定的注浆量下,存在一个最佳注浆压力,使整体的注浆加固效果最好,此试验中是0.3MPa;在最佳注浆压力0.3MPa下,桩的承载能力随着注浆量的增大而提升,但提高效果随注浆量的增大而减弱,以单位注浆量计算,注浆量从1L提升至4L,每升浆液带来的极限承载力增量从200%降至106.8%;随着注浆量的提升,浆液上返高度也从0.65m增加至1.0m。     

砂土基于室内模型试验土压力分布形式的研究

通过室内对悬臂、单支撑支护,采用砂土进行土压力量测试验,并与朗肯土压力理论进行对比,得出新的土压力分布形式。     

密实砂土地层盾构隧道开挖面失稳离心模型试验研究

砂土地层中盾构掘进时,开挖面支护力不足极易导致开挖面失稳事故。通过3种不同隧道埋深比（C/D=0.5,1和2）的离心模型试验对密实砂土地层中盾构隧道开挖面稳定性问题进行了研究。离心试验研究发现,随着开挖面位移的增大,开挖面支护力先减小为极限值而后逐渐增大并最终趋于残余值;开挖面前方土体总体呈现“楔形体+棱柱体”的失稳区;隧道相对浅埋时（如C/D=0.5）,极限状态下失稳区已扩展到地表;隧道相对深埋时（如C/D=1和2）,极限状态下失稳区尚处于地基内部;极限支护力随着隧道埋深比的增大先增加而后基本保持不变。最后,通过现有几种极限支护力理论计算模型对本文试验预测结果的比较分析,评估了上述理论方法的工程适用性。该研究成果对砂土地层中盾构开挖面稳定性控制具有指导意义。     

砂土地层盾构法施工的模型试验设计研究

为更好地指导盾构隧道的设计与施工。很有必要开展土体-盾构系统的适应性试验研究。以直径6．34m的土压平衡盾构和上海地区粉砂地层为参照原型,将相似理论和模型试验的方法成功地应用于盾构掘进的模型试验设计。使之能够实现对盾构机工作参数和地层特性参数进行不同组合的试验,进而探求盾构机与土体相互作用的机理,并可由模型试验的结果来预测原型的性能。从而为最终形成盾构及地层适应性理论服务。     

砂土地层盾构法施工的地层适应性模型试验研究

随着地下空间开发需求的持续高涨,盾构工法已越来越成为一种主要的施工方法。但是由于各地区土层特性的差异,反映在盾构机工作参数的变化上也不尽相同,所以,很有必要开展盾构机工作参数针对特定地层的适应性研究。为此,以上海地区的粉砂地层为参照原型,将相似理论和模型试验的方法成功地应用于盾构模型试验方案的设计;在此基础上,进行了不同地层条件下,盾构机不同工作参数组合的掘削试验,并通过对试验结果的分析,得出了一些有益的结论,从而能更好地为盾构适应土层性质服务。     

盾构隧道施工时地层沉降模型试验研究

随着我国经济的发展,地铁已成为改善城市交通拥堵状况的主要途径之一。但地铁隧道的施工却又不可避免地带来诸多安全隐患,例如,由于隧道施工时土层的沉降,导致管线的破裂。本文旨在通过室内大型模型试验研究地铁盾构隧道开挖时上覆土层的沉降分布特征,分别测定不同深度地层的沉降值,通过对试验数据的分析与整理,得出沉降沿地层深度的分布规律。结果表明:同一深度的地层沉降基本符合peck公式曲线;地层沉降槽的宽度值i不会随沉降量的增加而变化,只与该地层的所处深度有关;并根据试验得出沉降槽宽度i的经验公式。     

粉质砂土地层盾构施工中地层损失原因及对策

文章通过现场所收集的盾构机参数和对现场施工实测验证,总结了富水区域粉质砂土地层中双线盾构隧道施工引起的周边土体环境变化规律情况,通过对盾构机理论推力计算和假定条件的建立及数值分析,得出粉质砂土地层中盾构掘进极限压力值的设置范围,为该地层的安全掘进提供参考。     

土压平衡盾构施工中泡沫改良砂土的试验研究

土压平衡盾构在隧道施工中,特别在地铁区间隧道施工中已经得到广泛应用。土压平衡盾构主要适用于粘性土地层开挖,其在砂土地层的掘进过程中通常会遇到掌子面土压平衡难以形成、螺旋出土器无法正常排土、刀盘扭矩过大及刀具磨损过快等一些问题。最有效的解决方法是使用泡沫等添加剂对土体进行改良,但是目前工程施工现场添加剂的使用尚存在一定的盲目性。文章首先通过自制的试验室发泡装置生产泡沫,并对泡沫的性能与发泡剂溶液浓度的关系进行研究,为有效使用泡沫提供依据,并通过一系列试验研究泡沫对砂土的改良效果,得到适合土压平衡盾构施工的优化泡沫掺入比。     

砂土地层中盾构换刀的仓内加固施工技术

以广州地铁9号线4标莲塘村站-清布站区间为例,阐述了砂层中盾构换刀的重点及难点,提出一种无地面加固条件下砂土地层中土压平衡盾构快速、安全换刀的施工技术,以供参考。