核心土留设对隧道工作面稳定性的影响

针对深圳地铁一期工程部分暗挖区间隧道地表沉降远超过控制基准的问题,通过三维有限元法系统地分析了台阶长度和核心土长度对隧道工作面的内空水平位移、工作面前方土体的地层沉降及其主应力分布等的影响,得出了一些对浅埋暗挖法隧道具有实践指导意义的结论。     

复合地基褥垫层的作用及其最小厚度的确定

褥垫层下复合地基桩间土的沉降大于桩体的沉降。由褥垫层的受力机理导出计算刚性结构层下褥垫层最小厚度的理论公式。     

盘形滚刀切割岩碴粒径分布规律研究

 岩碴大小及粒径分布是联系机械掘进参数与岩石性质的重要指标。依据盘形滚刀切割岩碴形成机制,分析岩碴尺寸组成及形成特点。基于现场掘进试验,按不同岩性和掘进机不同推力水平,分组获取岩碴试样,对其进行尺寸量测与筛分试验,取得大量的岩碴尺寸数据,并运用概率统计理论对泥岩、砂岩的岩碴尺寸进行分布拟合检验;随后对实测岩碴粒径分布进行计算并与理论分布模型(对数正态分布函数和Rosin-Rammler分布函数)进行对比分析。在岩碴尺寸分布、粒径分布及其与机械参数的关系等方面取得一些有益的结论,对改进掘进机设计及提高掘进效能具有一定的参考意义     

锚索预应力变化影响因素及模型研究

 岩土体在预应力锚索作用下的压缩变形、锚索自身松弛、周围环境条件的变化等都能引起预应力的变动或损失,这种变化对加固效果和岩土体的稳定性具有十分重要的影响。在综合分析锚索预应力阶段变化特点的基础上,将影响锚索预应力变化的因素归结为可补救、长期作用和周期波动三类,并分别进行了定量和定性分析。根据岩土材料蠕变特性和金属材料松弛特性,采用四参数组合模型反映其相互作用影响。通过实际工程现场长期监测数据,验证了模型的合理性,并建立了考虑波动因素的预应力长期变化峰值预测公式,以用于分析预应力锚固工程的长期稳定性。     

厦门海底隧道设计、施工、运营安全风险分析

厦门东通道海底隧道工程是我国计划建设的第一个钻爆法修建的海底隧道,1998年以来厦门市路桥建设投资总公司分别委托中交第二公路勘察设计研究院承担工程预可行性研究和工程可行性研究,此外还委托多家单位进行了相关专题研究,目前已经做了很多工作。下面将结合海底隧道的特点,重点谈以下几点:①顶板厚度的确定和工程对比;②水压力值的确定设计理念和施工理念;③衬砌结构断面优化和结构防排水方案;④海底穿越不良地质段断层和溶槽的措施;⑤浅滩不良地质段的穿越措施;⑥隧道运营通风方式的选择;⑦服务隧道设置的必要性和防灾性。1顶板厚度的确…     

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。     

盾构直接切削大直径钢筋混凝土桩基试验研究

基于苏州地铁盾构切削穿越14根大直径桥桩工程需要,开展盾构直接切削两根直径 1 200 mm桩基的现场试验,分析切桩效果及机制、掘削参数特征、刀具损伤规律等,并探讨研究盾构直接切削大直径桩基的可行性及关键技术。试验表明：贝壳刀可适用于直接切削桩基,以剪切切削与侧向挤碎的方式破除混凝土,切筋机制为剪切切削;钢筋受周边混凝土的包裹固定情况是其能否被有效切断的关键因素;作用于桩身的推力值、扭矩值与切深近似成线性关系;切桩时推速的波动幅度较大,易造成刀具合金崩裂;切削侧部桩相比中部桩对刀具的损伤更大。根据试验结果,提出超前贝壳刀的配置方案以及分次切筋的切削理念,建议推速设定值不超过2 mm/min,刀盘转速宜用中档。试验成果成功应用于苏州切桩工程,试验与实践共同表明盾构直接切削大直径桩基是可行的。     

一种新型多节旋挖挤扩桩荷载传递机理现场试验研究及在铁路桥基的首次工程应用

通过对5根不同长度的新型旋挖挤扩灌注桩与1根直孔桩的承载力及其荷载传递机理的现场静载试验,分析不同桩长单桩单盘、单桩三盘情况下桩侧摩阻力、承力盘阻及桩端阻力共同协调工作的受力特点,确立新型旋挖挤扩成孔工艺下桩基的荷载传递规律。结果表明,当桩身产生不足1.5mm位移时,承力盘阻发挥较大承载力。当桩身承载达到极限时,盘阻承担了45%的总荷载,极大地改善了普通摩擦桩承载力主要依靠侧摩阻力发挥其承载特性的受力特点。此外,同样桩长4m的三盘旋挖挤扩桩承载能力达到144kN,累计沉降值仅为4.27mm,远大于桩长4m的直孔桩承载力,累计沉降变形亦小于直孔桩累计沉降值5.56mm。当两者沉降相同时,旋挖挤扩灌注桩提供承载力为直孔桩的1.78倍。当旋挖挤扩灌注桩和直孔桩具有相同承载力时,前者比直孔桩所需桩长大幅减小,同时控制沉降效果更好。基于试验成果,首次成功将旋挖挤扩灌注桩应用于铁路桥梁桩基——津保铁路京九联左线跨京九铁路特大桥项目,对其中6个墩台36根基桩每桩减短10m桩长,在达到设计要求承载力前提下,沉降值仅5mm,满足铁路桥梁高速行车对沉降的严格要求。同时大大降低超长桩的施工难度,节约了工期,节约成本造价达20%,经济效益十分显著。     

大断面黄土隧道中型钢与格栅适应性的对比试验

正在修建的郑州-西安铁路客运专线大断面黄土隧道,开挖面积达160m2,因此,开展型钢拱架与格栅拱架研究,明确型钢拱架和格栅拱架的适用条件对设计和施工都具有重要的指导意义。研究方法采用现场对比试验,为了使试验结果有可比性,选取试验条件基本相同的贺家庄隧道洞身段作为试验段,分别设置型钢拱架段40m和格栅拱架段40m。测试内容有:拱顶下沉、拱脚下沉、水平收敛、围岩压力、初支钢架应力等。试验结果表明:格栅拱架比型钢拱架的沉降略大,水平收敛基本相等;格栅拱架比型钢拱架应力小,且应力分布相对均匀;土压力普遍很小,但格栅拱架土压力更小些;隧道掘进四榀钢架(3.2m)后,钢架沉降达总沉降的26%左右,最大应力达总应力的33%左右。经综合分析认为型钢拱架及格栅拱架均能适用于IV级黏质老黄土隧道,但格栅拱架更具优越性。     

导洞-隔离桩体系工作机理研究与侧向变形分析

为了精确了解导洞-隔离桩结构体系在屏蔽隧道施工所造成的环境效应过程中的受力和变形规律,基于隧道开挖所致土体变形特点的研究,分析施工过程中导洞—隔离桩结构体系的受力特点。在此基础上,由导洞内侧(近隧道侧)土体位移与土体极限状态(朗肯被动土压力状态)时土体位移的比值,修正土体侧压力系数,使计算结果更趋近于真实状态。同时,采用梁和弹性地基梁模型模拟隔离桩的受力和变形特点,将导洞的支撑作用等效为一水平支座弹簧,通过导洞受力分析,计算弹簧刚度。利用两个分解的模型,分别模拟隧道台阶法施工中上、下导坑的开挖,再组合为整体效应。计算结果表明,隔离桩挠度理论值与实测值极为接近,二者差值上部略大于下部。由此可见,所采用的分析方法和理论模型能够精确地模拟导洞—隔离桩结构体系的工作状态,可用于类似工程中结构的设计。