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苏通管廊越江隧道工程是我国近几年较为典型的水下大直径泥水盾构工程，盾构穿越地层以淤泥质黏土、粉质黏土、粉土、粉细砂等地层为主，在掘进过程中较易结成泥饼。文章依托于苏通管廊越江隧道工程，基于刀盘面板冲刷仿真模型实验，分析刀盘掌子面区域的流场分布特性，提出刀盘冲刷喷头数量和位置的优化设计方案。通过现场冲刷试验分析表明采用该刀盘面板冲刷系统，冲刷效果较好，可以保证刀盘中心冲刷区域及开口的流畅性。通过现场...
海底隧道盾构刀盘刀具选型综述
海底隧道 盾构法 刀盘 刀具
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2021/4/8
盾构机的合理刀盘选型及刀具配置是确保正常掘进的重要基础。海底盾构隧道在施工过程中可能面临更为复杂多变的地质情况，对盾构刀盘刀具的选型及其地层适应性提出了很高要求。为更好地指导珠三角水资源配置工程海底隧道的工程实践和研究，对国内代表性海底盾构隧道工程的刀盘刀具选型及优化措施进行了回顾，随后重点分析当前代表性海底盾构隧道工程建设过程中存在的主要挑战与相应研究思路。分析结果表明，进一步研究的重难点主要有...
盾构对接技术凭借其“相向掘进、地中对接、洞内解体”等技术特点，在水下盾构隧道施工中的应用愈加频繁，由于技术尚不完善，盾构拆机导致的掌子面失稳和管片衬砌应力松弛等问题亟待解决。依托某海底隧道工程，针对盾构地中对接管片槽钢加固技术展开研究，建立了管片衬砌壳连接器模型，通过在环间预留间隙实现了管片环缝的模拟，计算了管片环之间的连接强度，能够详细模拟不同荷载下的环缝张开量。以环缝张开量为判断标准，对比分...
覆土厚度的选取与海底隧道的安全与造价息息相关，是水下隧道纵断面线路设计的主要参数之一。目前对于最小覆土厚度的确定方法我国还没有一个统一的准则。文章针对珠江三角洲水资源配置工程狮子洋段盾构隧道覆土厚度选取问题，结合国内外海底隧道的相关工程案例，通过三种理论模型分析研究了覆土厚度的取值范围，并利用有限元数值计算方法对理论分析结果进行验证。结果表明：理论模型中，改进计算方法和修正考虑注浆力计算法计算结果...
盾构隧道整体道床脱空病害整治技术应用研究
盾构隧道 整体道床 病害 整治
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2021/4/8
轨道交通道床结构病害主要包括开裂和脱空两类。其中，道床脱空病害会威胁行车安全、降低行车稳定性和轨道结构使用年限，影响乘客的舒适性、平稳性和安全性，更降低地铁的可靠性和耐久性，增加轨道结构的养护维修费用，对运营行车安全造成极大的威胁。受结构设计形式的制约，盾构隧道内的道床更易出现道床脱空病害。本章主要介绍了盾构隧道整体道床病害产生的原因及道床加固、道床综合整治和道床翻修三类道床病害治理方法的适用条件...
为研究黄土深埋大直径盾构隧道围岩压力，引入黄土的结构性参数对芬纳公式进行修正，基于围岩与衬砌间的相互作用关系求解了围岩塑性区半径表达式，给出了黄土深埋大直径盾构隧道围岩压力的计算公式。并以某黄土深埋大直径盾构隧道为例，分析了应力比结构性参数对围岩压力的影响，并将三维有限元数值计算与理论分析结果进行了对比。结果表明，围岩塑性区半径和作用在管片结构上的围岩压力随着应力比结构性参数减小在不断增大；盾构掘...
局部渗水条件下深埋盾构隧道松动土压力计算模型研究
深埋盾构隧道 松动土压力 局部渗水
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2021/4/8
对于越江海或富水地区的深埋盾构隧道而言，长期使用过程中管片衬砌局部渗水的情况时有发生，但现有的松动土压力计算理论很少考虑局部渗水的影响。对此，以管片接缝渗水为背景，基于前人的研究进行了地层渗流场解析；以Terzaghi土拱效应分析模型为基础，考虑深埋盾构隧道的松动区形状特性和地层渗流效应，提出了局部渗水条件下深埋盾构隧道松动土压力计算模型，分析了关键参数对计算结果的影响，并与有限差分软件FLAC的...
为研究渗流情况下开挖面支护力变化规律及失稳破坏模式，开发一整套离心模型渗流试验装置。通过开展不同内摩擦角干土和不同水头压力饱和土的试验，研究了不同土质开挖面支护力变化规律和前方土体渐进破坏机理，分析了同一种土渗流力对开挖面支护力及失稳响应机制的影响。结果显示，随着开挖面后撤位移S的增大，开挖面支护力P分为迅速下降(S ＜ 1.5D %)、到达极限支护力Plim后缓慢回弹(1.5D %≤ S ≤ 3...
盾构隧道穿越断层破碎带开挖面稳定性研究
盾构隧道 开挖面稳定性 断层破碎带 破坏机理
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2021/4/8
随着国内越江海隧道的快速发展，穿越断层破碎带盾构隧道开挖面稳定性的研究具有重要的理论价值和工程应用意义。文章考虑完整岩体与断层破碎带交界面的影响，改进既有楔形体棱柱体模型，建立考虑地质交界面的极限平衡分析预测模型。基于极限平衡理论推导得到盾构隧道开挖面极限支护压力表达式，研究盾构隧道掘进趋近完整岩体与断层破碎带交界面过程中的极限支护力和破坏体倾角的变化规律。结果表明：当盾构隧道开挖面距离交界面较...
考虑盾构隧道渗水的富水软弱 地层地表长期沉降计算研究
盾构隧道 地表长期沉降 富水软弱地层 隧道渗水
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2021/4/7
富水软弱地层中盾构隧道渗水的情况时有发生，对盾构施工引起超孔隙水压力的消散造成影响。在地表长期沉降的计算中，隧道渗水的工况是不容忽视的。对此，以富水软弱地层盾构隧道渗水为背景，将超孔隙水压力的消散视为地下水向低水头位置和向隧道渗流共同作用的结果，在前人研究的基础上推导了长期沉降计算式。针对3个实际工程，采用提出的计算方法与不考虑隧道渗水的方法、实测结果进行对比，结果表明：对于黏土占比较高的地层，不...
中国西北地区盐渍土广泛分布，侵蚀性离子与喷射混凝土衬砌接触并向其内部扩散，经过一系列物理化学作用，形成高溶解性、膨胀性及无胶凝性侵蚀产物，破坏喷射混凝土微观结构，造成衬砌结构耐久性退化。采用干湿交替制度，模拟西北地区自然环境；以5%Na2SO4+5%MgSO4+3.5%NaCl(质量百分比)混合溶液为侵蚀介质，模拟盐渍土及其地下水中的离子组成及含量，开展复合盐侵蚀喷射混凝土耐久性试验，测试混凝土p...
考虑围岩强度劣化的隧道仰拱隆起变形分析
隧底结构 隆起变形 强度劣化 数值模拟
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2021/4/9
针对高速铁路隧道底部结构隆起变形问题，基于强度劣化理论，给出了泥质沉积岩地层条件下围岩强度降低引起的底部结构隆起变形机理模型。将强度劣化理论应用于数值模拟计算，结果表明隧底部结构隆起变形量随着围岩黏聚力的降低而增大；模拟值与现场监测数据变形量中线最大值相差约16.1%，边线最大值相差约11.3%；底部结构隆起变形趋势大致相符。将现场实测值仰拱隆起变形量与模拟值进行比较，得出围岩黏聚力降低随时间变化...
根据对多条营运期岩溶隧道病害的调研，发现因碳酸盐类渗流结晶带来的排水系统堵塞问题已不容忽视，由此，从岩溶隧道结晶堵管、衬砌结构渗漏水等病害调研分析入手，通过对岩溶区隧道建设与营运过程中可能面临的灾害风险问题分析，对结晶堵管后可能诱发的衬砌结构安全性问题进行了探讨，指出岩溶区隧道突水、突泥、渗流结晶堵塞排水系统及岩溶水腐蚀等问题将可能是该类隧道建设及后期运营过程中面临的主要技术难题，而岩溶区隧道结晶...
复合式衬砌结构的优化设计是隧道工程技术的重要研究课题之一。衬砌厚度过大、配筋过密，不仅造成经济浪费，还可能导致衬砌容易开裂。依托蒙华铁路隧道工程，通过现场试验和理论分析的方法，研究衬砌厚度减薄的可行性。首先，基于衬砌截面极限承载力曲线的概念，提出以抗弯安全系数评价衬砌安全性的方法。其次，根据现场试验得到的衬砌截面内力监测值，揭示了衬砌厚度减薄前、后，截面内力的变化特征，得到减薄衬砌厚度，衬砌截面的...
地震波三维斜入射作用下隧道对场地地表地震动的影响
地震地面运动 放大效应 地下隧道 地震波斜入射 2.5维有限元-边界元耦合方法
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2021/4/9
利用2.5维有限元-边界元耦合方法，以饱和土场地中圆形隧道为例研究了地下隧道对场地地表地震动加速度的放大效应，主要讨论了地震波入射角的影响。假定地震波在基岩面三维斜入射，用水平入射角θh和竖向入射角θv两个角度来表示地震波的入射方向。研究表明，地震波斜入射时的场地地表地震动加速度放大系数显著大于地震波垂直入射情况，且地震波入射角对场地地表加速度反应谱的幅值、形状以及卓越频率也均有一定程度的影响，尤...