围压对TBM滚刀破岩影响的数值模拟研究

采用一种新的无网格数值计算方法—广义粒子动力学法(GPD),研究了水平方向围压为0,5,10,15,20 MPa条件下,全断面隧道掘进机(TBM)滚刀的破岩过程及破岩模式,分析了围压对岩体可掘性的影响。得到:(1)围压的存在抑制中央裂纹的扩展;(2)随着围压的增加,赫兹裂纹的扩展方向发生偏转,与水平面的夹角变小;(3)相同贯入度下,随着围压的增加,滚刀法向力及其掘进指数均增加。利用GPD法分析了锦屏二级水电站隧道施工中,含节理的岩层中高地应力对TBM滚刀破岩的影响,成功模拟出高地应力下节理岩体的板裂化现象,得到高地应力能够使岩体产生板裂化促进滚刀破岩。     

中国的地下水利水电工程建设及TBM技术

This paper deals with the construction of underground hydraulic structures and TBM technology in China-past, present and future. China ranks number one in the world in water power. But, the ratio of developed to potential hydropower is only about 20%. The exploitable water power in West China, where is featured by high mountain and complex geology, accounts for 83% of the total for China. Most of the project structures have to be located underground.The projected length of hydraulic underground openings per year is about 180 km. Several underground projects completed, under execution and planned are highlighted in this paper. Finally, general information about the development of TBM technology in hydraulic construction in China is outlined.     

岩体隧道TBM施工辅助决策系统的研究

在深入分析与TBM施工有关资料的基础上,论述了TBM施工辅助决策系统的构思与方案设计.     

TBM在长大隧道开挖中应用前景初探

介绍了当前国内外长大隧道工程所取得的成果以及其今后发展趋势,阐述了TBM法的发展原因、过程及优点,提出了TBM未来的发展趋势,对长大隧道及TBM的发展提出几点建议。     

TBM施工中的质量控制与管理

全断面隧道掘进机(TBM)是集机械化、自动化和管理现代化为一体的复杂系统，对这个系统中的各主要环节进行严格质量控制与管理是非常重要的。以实际工程为例，全面论述了TBM施工中的洞轴线方向、管片生产、管片安装、豆砾石回填与灌浆、监测工程等主要环节实施的严格质量控制与管理以及所取得的良好施工效果，对类似工程施工有一定的借鉴作用。     

概论超前地质预报系统

长大深埋隧洞的超前地质预报问题是工程能否成功施工的关键。详细介绍了超前地质预报系统 (TunnelSeismicPredication)的主要应用原理 ,并结合TBM施工过程中几种超前预报方法的比较 ,详细论述了其优缺点 ,为在不同施工条件下应用何种超前地质预报方法指明了方向     

全断面硬岩掘进机的推进速度自适应控制

针对全断面硬岩掘进机(TBM)在掘进过程中负载的不确定性和突变性的问题,提出了一种基于BP神经网络的PID控制策略,增强了推进速度对负载扰动的抑制能力.在分析TBM液压推进系统原理和实际掘进参数的基础上,建立了TBM液压推进系统数学模型,设计了基于BP神经网络的TBM推进速度PID控制器,并采用AmeSim和Matlab联合仿真工具搭建TBM推进系统模型,验证不均匀负载突变下推进速度的控制效果.仿真结果表明:相比于传统PID控制,所提出的控制器能减小不确定性扰动对控制系统的影响,并快速跟踪设定值,实现对TBM推进速度的精确控制.     

引洮7~#隧洞TBM卡机脱困冻结施工热固耦合分析

基于考虑相变的热固耦合理论,以引洮7#隧洞TBM卡机脱困施工为背景,运用大型有限元分析软件ANSYS14.0对该TBM脱困过程的冻结施工进行模拟,研究了先竖直冻结、后水平冻结条件下温度场的形成过程,以及在温度应力和重力共同作用下实施脱困后关键点的位移变化。结合现场监测数据,分析了冻土帷幕形成过程中关键点处温度变化规律。结果表明:冻结锋面在水平冻结进行约35 d首次相交,再经过30 d积极冻结后,冻结帷幕达到2.7 m的设计厚度。在冷媒温度保持-21℃左右的条件下,进行65 d的维护冻结后即可进行脱困作业。开挖后55 d,洞身断面顶拱、底拱、侧拱均发生不同程度的变形,变形量在10-4m数量级,属极小变形,说明冻结施工有效地抑制了地层变形,但要使冻结强度达到设计标准,必须严格控制冻结时间和冷媒温度。本工程的工程实践为类似工程提供借鉴。     

基于内模重复与自适应复合控制的位置伺服系统

针对传统全断面盾构机姿态调整位置精度难以控制的难题,采用复合控制策略实现位置精度控制。利用模糊控制智能非线性特点在线整定PID参数提高与增强位置伺服系统的自适应与抗干扰能力,同时引入内模重复控制策略进一步优化位置伺服系统的控制精度。通过Simulink/AMEsim联合仿真实现全断面盾构机位置伺服系统的控制与液压系统相联合,实验验证复合策略使设备抗干扰能力与自适应跟踪性能稳步提高,并在矿井巷道试验中取得较好试验结果。     

引汉济渭隧洞TBM施工环境热害扩散规律研究

引汉济渭工程是解决关中、陕北缺水的重要工程,其将穿越秦岭主脊段,主要采用TBM法施工。理清TBM掘进段的施工环境热害扩散规律,用以指导TBM掘进隧道内的现场施工。以引汉济渭隧洞工程为依托,主要采用数值计算方法对不同围岩级别和不同通风条件下TBM掘进段的施工环境热害扩散规律进行计算研究。研究结果表明:在Ⅳ级围岩中施工时,掘进机段环境空气温度小于28℃,满足规范要求。随着围岩级别提高,掘进面附近区域温度和高温区范围逐渐扩大,最高温度达到50℃,最大热害扩散范围达到165m,最小的通风有效降温距离仅为45m;随着风管出风口风速的增大和送风温度的降低,热害扩散范围逐渐减小,但仍难以使掘进面附近环境温度满足规范要求,建议在掘进面附近区域采用局部降温措施。