盾构隧道施工盘形滚刀推力分布规律研究

 盾构掘进时,刀盘由油缸推压到工作面上,滚刀与岩石之间产生相互作用。为研究各滚刀推力分布规律,分析影响滚刀与岩石相互作用的影响因素,指出掘进过程中滚刀推力分布主要与岩石刚度有关。假设滚刀与岩石弹性点接触,建立刀盘与岩石相互作用的三维弹性支点力学模型并进行了简化,运用有限元方法对其进行分析与比较。研究表明,刀盘上各滚刀的推力分布并不均匀,滚刀布置稀少处的推力较高,面刀推力均比边刀推力高出40%～60%。相同的刀盘形式,滚刀布置方式不同,其推力分布差异较大。最后,运用蒙特卡罗有限元方法,分析岩石刚度变化对滚刀推力分布的影响,岩石越软,滚刀推力分布越均匀;反之,滚刀推力分布的均匀性越差。在硬地层中掘进时,个别推力高的滚刀磨损严重,换刀频繁,影响了施工进度。因此,该部位的滚刀布置值得进一步研究。     

基于盾构掘进参数的岩石可切割性模糊识别

 基于重庆越江隧道盾构掘进参数和模糊识别原理,对岩石的可切割性进行研究。对典型泥岩和砂岩进行现场点荷载强度试验,利用数据采集、存储系统,获取与典型泥岩和砂岩相应的盾构刀盘推力及掘进速率,并运用多元回归分析方法建立典型泥岩和砂岩地层下的盾构掘进速率预测模型,并构建盾构掘进速率特性空间,依据岩性对空间进行划分,用掘进速率表征相应岩石的可切割性。将样本岩石的掘进速率与典型岩石的掘进速率之差定义为距离,利用模糊识别原理,建立掘进速率与归一化距离的对应关系,获得样本岩石掘进速率对典型岩石的掘进速率的隶属度,从而建立岩石可切割性识别函数。重庆越江隧道沿线围岩以泥岩、砂岩及泥岩夹砂岩交互变化为特征,属于软岩～中硬岩系列,岩石软硬变化范围不是很大。因此,将岩石可切割性划分为软、中软及中硬三个级别,对掘进过程中岩石的可切割性进行识别。识别结果是隧道施工阶段工程地质勘察报告的有益补充,增强了盾构掘进控制的科学性和准确性,为预测刀具磨损和确定换刀时机提供了科学的参考依据。     

浅埋暗挖重叠隧道施工引起的地层变形分析

 重叠隧道施工必然发生相互影响,产生诸如地表沉降难于控制等一系列问题,特别是在浅埋富水软弱围岩条件下修建重叠隧道,此类问题更加明显。通过对深圳地铁一期工程国贸～老街区间重叠隧道施工引起的地层变形实测分析,得出了富水软弱围岩条件下浅埋暗挖重叠隧道施工引起的地层运动规律。在该类地层条件下施工重叠隧道,具有变形量大、地表沉陷突发、地层损失率高(地层损失率高达9.2%,远大于一般地层)、地表横向沉降槽局部曲率和斜率大的显著特征。结合隧道围岩性质试验成果和现场工程条件,对地层变形机制及其主要影响因素进行分析,在此基础上提出该类围岩条件下施工浅埋暗挖重叠隧道控制地层变形的技术措施,并在深圳地铁I期工程的后期施工中得到充分利用,取得了显著效果。研究成果对同类地层暗挖重叠隧道施工地层变形控制具有借鉴和参考价值。     

岩体锚固系统的作用机理认识

提出了岩体锚固系统的概念，籍助岩体结构力学对岩体锚固的作用机理进行了再认识，最后提出了锚固系统的控制围岩体结构作用原理的四个效应。     

新型金属粗尾锚杆的防破断机理

分析了现行锚杆尾部的破断机制 ,研制了一种新型金属粗尾锚杆 ,阐明了新型金属粗尾锚杆的防破断机理。通过分析 ,得出金属粗尾锚杆较其它锚杆不易发生断裂     

我国地下铁道施工方法综述与展望

本文对我国主要地铁施工方法进行了系统的综述和分析，并对我国今后城市地铁施工方法的主攻方向作了预估。     

大瑶山隧道设计与施工

大瑶山隧道长14.295km,是我国最长双线铁路隧道,名列世界双线铁路隧道第十名。最大埋深910m。通过10多条大断层,围岩复杂破碎,涌水量达51000t/d,9~#断层特别严重,断裂影响带宽465m。 采用“三斜一竖”长隧短做施工方案,全断面、半断面大型机械施工。组成开挖(钻爆、装碴和运输)、锚喷、模注混凝土三条大型机械化作业线。施工中采用深孔(长5.15m)光面爆破,无轨运输,复合衬砌,塑料板防水层,施工监控量测,光电测距导线控制测量,地质预报,长距离独头巷道施工通风,新光源等几十项新技术。单口月成洞达217m。大断面机械施工、配合地层加固等措施,安全、快速通过9~#断层带。大瑶山隧道建成,标志我国隧道建设技术已达到国际先进水平。     

隧道掘进机常用切割刀具应用分析

机械化隧道掘进具有安全、快速、环保等优点,在国外隧道工程中,机械化掘进已相当广泛并日趋成熟。近年来,由于我国隧道及地下工程的快速发展,城市和山岭隧道也越来越多地采用机械化隧道掘进。按照地层条件和具体施工方法的不同,隧道掘进机可分为硬岩隧道掘进机(又称TBM)、软岩及土层隧道掘进机(又称盾构机)以及顶管掘进机。目前,常用的全断面隧道掘进机(盾构和TBM)都是靠刀盘旋转并利用其上安装的刀具切割岩土体并由油缸向前推进。因此,刀盘刀具技术是隧道掘进机最关键、最核心的技术。由于刀盘与开挖面的复杂作用,刀盘刀具对地层条件有…     

强挤压型隧道锚杆支护参数的确定

针对强挤压型隧道锚杆支护参数因无工程类比而存在的问题，提出了基于对数螺线角确定强挤压型隧道锚杆支护参数的方法。围岩作用于锚杆的区域可分为竖向受拉力区和强挤压受剪或水平受拉区。建立了一套确定锚杆支护参数的方法，并已成功地应用于家竹箐隧道。     

含砂砾土层SMW围护结构变形的三维数值分析与监测

结合某含砂砾地层中的地铁基坑工程,对这种非软土地层SMW围护结构变形情况进行了三维数值模拟分析,同时对基坑开挖过程中的围护结构变形和周边地表沉降监测数据进行了对比分析。通过综合分析,SMW围护结构适用于含砂砾地层,而且其刚度优于桩径800 mm、桩间距1400 mm的排桩围护结构。同时对围护结构变形和周边地表沉降的时空分布规律进行了总结,为今后类似工程的变形预测及变形控制值的确定提供有益的参考。