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1基于Peck公式的双线盾构引起的土体沉降预测显示文摘基于Peck公式,对双线水平平行盾构隧道施工中土体损失引起的三维土体沉降计算方法进行研究。考虑先行隧道施工对后行隧道的影响和两条隧道开挖面的不同位置,建立修正的三维Peck公式;通过分别计算先行盾构隧道和后行盾构隧道施工引起的土体沉降,叠加得到双线水平平行盾构施工引起的总的三维土体沉降。算例分析结果表明:预测值与实测值比较吻合;随着两条隧道开挖面前后距离的逼近,地面最大沉降量会逐渐增大;随着土体深度z的增大,沉降略增大、沉降槽宽度则略减小;当两条隧道轴线水平距离L较小时,地面沉降量较大,符合正态分布规律;随着L的增大,最大地面沉降量会逐渐减小,沉降曲线形状慢慢由V型转变成W型。陈春来 赵城丽 魏纲 丁智 2014岩土力学2014,35,8:139
2不同直径盾构隧道地层损失率的对比研究显示文摘地层损失率是引起地面沉降最主要的因素之一。因此,收集了国内盾构隧道地面最大沉降实测数据,利用Peck公式反推得到地层损失率的取值,研究大直径(D>10m)与中小直径盾构隧道地层损失率的分布规律及主要影响因素。结果表明:(1)中小直径、大直径盾构隧道施工引起的地层损失率分别有93.19%在0%~2.0%、近70%在0%~0.5%之间,大直径盾构隧道施工引起的地层损失率数值更小,分布更集中;(2)中小直径、大直径盾构隧道引起的地层损失率分别随着地层条件变好、地层渗透性的变小而减小;(3)两种直径盾构隧道的地面最大沉降与地层损失率均具有一定的线性相关性;(4)隧道覆土深度比与地层损失率的相关性较弱;(5)中小直径盾构隧道引起的地层损失率随着地层黏聚力、内摩擦角以及弹性模量的增大而逐渐减小。研究成果可为今后相关地区类似隧道工程施工诱发的地面沉降预测和施工控制提供科学参考。吴昌胜 朱志铎 2018岩土工程学报2018,40,12:38
3砂土地层盾构隧道施工对地层扰动的室内掘进试验研究显示文摘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,研制妒800mm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。江英超 何川 胡雄玉 方勇 2013岩石力学与工程学报2013,32,12:29
4不同隧道施工方法引起地层损失率的统计分析显示文摘收集国内23个地区隧道施工引起的地面最大沉降实测数据,选取符合Peck公式的数值,利用反分析的方法获得地层损失率的取值,研究隧道施工引起地层损失率的分布规律以及影响因素,结果如下. 1)土压平衡(EPB)盾构、泥水平衡盾构、浅埋暗挖法施工引起的地层损失率平均值分别为0.96%、 0.48%、 1.20%,分布在0%~2.0%、0%~1.0%、0%~2.5%之间的概率分别为93.46%、84.83%、92.8%,泥水平衡盾构施工引起的地层损失率分布最集中;2)土压平衡盾构和浅埋暗挖引起的地层损失率基本上随着地层条件的变好而减小,泥水平衡盾构引起的地层损失率随着地层渗透系数的变小而减小;3)隧道埋径比与地层损失率的相关性较弱;4)土压平衡盾构不同注浆率下的平均地层损失率随着注浆率的增大,呈现先减小后增大的趋势.吴昌胜 朱志铎 2019浙江大学学报(工学版)2019,53,1:29
5成都砂卵石地层双线隧道Peck公式参数取值研究显示文摘基于成都地铁开挖引起地表沉降的大量实测数据,结合成都市砂卵石地层性质,在正常盾构工况下,运用Peck公式对各典型断面实测数据进行位移反分析,得出沉降槽宽度系数i和地层损失率η。深入分析公式中沉降槽宽度i,地层损失率η与隧道埋深及地层物理力学性质相关性,并得出适应于该地层下的Peck公式参数与隧道埋深及地层性质的关系公式和Peck公式参数取值范围。运用沉降叠加原理,建立正常工况下,砂卵石地层双线平行盾构开挖地表沉降预测公式,并与成都其它砂卵石区域盾构开挖地表沉降实测数据进行比较,通过实例验证其适用性。研究结果可为今后成都市及其它地区相似地层下地铁建设提供参考和依据。冯亮 巫锡勇 牟迪 李涛 郭俊 廖昕 2017铁道科学与工程学报2017,14,1:14
6近距双线盾构隧道开挖诱发地层变形演变规律及数值模拟显示文摘双线平行隧道盾构施工相互扰动作用对其诱发的地层变形分布特征和演变规律影响显著。以某地铁双线盾构隧道工程为例,考虑双线平行隧道间距与盾构施工相互作用影响,采用数值模拟和现场实测相结合的方法对双线平行隧道盾构施工引起的地层变形演变规律进行了对比分析,并提出了考虑近远距状态的双线平行隧道盾构施工地层变形预测模型。研究结果表明,双线盾构隧道施工地层竖向变形曲线由“V”形发展为非对称“W”形分布,沉降槽宽度由6D扩大为10D,地层深度越深非对称“双峰”特征越明显;地层水平变形曲线以两隧道中线为轴线呈反对称分布,两隧道间区域土体变形受施工扰动影响显著;地表沉降曲线分布随双线隧道近远距变化由深“V”形—浅“V”形—“U”形—浅“W”形—深“W”形—两独立“V”形演变,采用L cr=2CKH可作为双线平行盾构隧道近远距状态临界判据,本文提出的预测模型能较好地反映近远距状态及施工相互扰动对双线平行隧道盾构施工地层变形的影响规律。研究成果可为类似地铁隧道盾构施工变形预测与精细化控制提供科学参考。邱明明 杨果林 段君义 张沛然 2021自然灾害学报2021,30,1:13
7软土地面中机械化双叠隧道的三维数值模拟(英文)显示文摘研究目的:通过三维数值模拟,研究隧道施工过程对双叠隧道的影响。创新要点:使用全三维数值模拟方法研究软土中双叠隧道施工对先挖隧道或地面的影响。研究方法:1.运用FLAC软件创建双叠隧道的三维数值模型(图1);2.分情况模拟机械化双叠隧道的挖掘过程;3.研究不同情况下的地面沉降,水平地面位移,以及隧道衬砌的法向位移、法向力、纵向力和弯曲力矩等。重要结论:1.新隧道施工对现有的隧道有很大的影响,最大影响出现在先挖上层隧道的情况下;2.一般来说,上层隧道的挖掘会比下层隧道产生更大的地面沉降;3.下层隧道产生的法向力总是比上层隧道大;4.在多数情况下,下层隧道产生的法向位移和弯曲力矩要比上层隧道小。Ngoc-Anh DO Daniel DIAS Pierpaolo ORESTE 2014Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)2014,15,11:12
8地铁暗挖隧道下穿既有火车站站场施工方案安全性评估显示文摘地铁下穿火车站站房时,易引起地表沉降,进而导致围岩失稳、施工难度及成本增加。对于工程建设,在下穿区段进行施工力学行为研究仍有必要。以贵阳地铁1号线火车站站—沙冲路站区间(火—沙区间)为依托,结合数值仿真软件FLAC3D建立隧道下穿火车站的分析模型,研究下穿区段路基沉降变化规律及暗挖区间隧道衬砌结构内力、安全系数等。结果表明:随着地铁隧道逐步开挖,火车站站场的路基沉降逐渐增大,但未超过下穿区段既有铁路变形控制标准;二次衬砌结构施工后,既有铁路沉降的纵向分布近似为正态分布曲线,且与Peck提出的地表沉降槽变化规律一致,其沉降范围为-50~50 m;衬砌结构应力主要集中在区间衬砌结构的墙腰及拱顶处,二次衬砌结构变形类型有大偏心、小偏心,轴力从拱顶至墙脚向两侧逐渐增大,两侧基本对称,墙脚处出现最大轴力;二次衬砌结构变形稳定后,交叉点处路基沉降最大沉降为2.87mm,满足下穿站场段既有铁路变形控制标准。陶永虎 饶军应 熊鹏 彭浩 聂崇欣 赵昌杰 彭星 孔德禹 王亚奇 2020隧道与地下工程灾害防治2020,2,4:8
9超前加固和初期支护对浅埋隧道地表沉降控制的贡献率分析显示文摘为研究浅埋软岩隧道不同支护方式对地表沉降的影响,以硅藻土地层飞凤山隧道斜井试验段为依托,采用数值模拟和现场监测手段,研究超前加固和初期支护对浅埋硅藻土隧道地表沉降控制的贡献率差异。研究结果表明:初期支护与无支护工况相比,地表测点位移变化为:掌子面前方测点减少31.7%,后方测点减少77.2%,可见初期支护对地表沉降控制贡献显著;超前加固与无支护工况相比,地表测点位移变化为:掌子面前方测点减少55.5%,后方测点几乎无变化,可见超前加固(掌子面约束)对其前方地表沉降控制贡献相对显著,但对其后方沉降控制贡献低;此外值得注意的是掌子面挤出位移减少了80.4%,改善作用明显;同时实施初期支护和超前加固可近似认为是仅初期支护和仅超前加固的叠加结果。研究成果可为依托工程及今后类似浅埋隧道提供参考。高文山 王立川 章慧健 张乐拉 赵伟 侯峰 2021铁道科学与工程学报2021,18,3:7
10砂卵石地层盾构开挖面失稳破坏模型试验研究显示文摘为了探究砂卵石地层盾构掘进过程中地表沉降规律及开挖面失稳破坏机理,以清华园隧道盾构工程为依托,利用ф280 mm模型盾构试验平台开展盾构掘进模型试验.试验结果表明:盾构掘进过程中,由于刀盘的旋转扰动,砂卵石地层横断面地表沉降槽关于隧道中心线非对称分布,且地层损失越大非对称分布越显著;另一方面,盾构开挖面失稳破坏由地中发展至地表存在滞后现象,同时刀盘的旋转方向对地表塌陷坑的位置有直接影响,塌陷坑中心位于刀盘旋转的切线垂直向上时的一侧,在实际盾构隧道工程中需要对该问题重点关注.宋伟涛 张佩 杜修力 林庆涛 2022北京工业大学学报2022,48,5:6
11深埋小净距多线平行盾构掘进相互作用分析显示文摘浅覆软弱地层中小净距盾构隧道施工时,后行隧道施工显著影响先行隧道安全,但深埋情况下,由于地下岩土层的复杂性和不确定性,使得多线隧道施工时先行隧道的变形变得复杂。以上海硬X射线土建部分盾构隧道为背景,结合有限元数值模拟,分析了深埋小净距盾构隧道施工时的相互影响,并对不同的盾构参数进行了敏感性分析。研究表明:随着后行隧道的开挖,先行隧道管片的变形增量变化基本呈双峰特征。当采用左-右-中方式开挖时,管片变形增量呈一大一小双峰分布;而采用中-右-左方式时,管片竖向变形增量峰值的大小和方向相同,而水平变形增量的峰值相同,方向不同;随着浆液弹性模量的增加,管片竖向变形增量变化较大,水平变形增量基本不变;随着顶推力的增大,管片的变形也在相应地增大,并在支护应力比为0.6~0.7之间时达到稳定;地下水的存在对管片竖向变形有着一定的影响;通过对比2种开挖方式管片的变形收敛情况,选择左-右-中次序开挖比较安全。付钊 柯宁静 卢康明 郭萧阳 张孟喜 2021水文地质工程地质2021,48,2:6
12盾构下穿高铁路基变形规律模型试验研究显示文摘为了探究盾构下穿施工对高铁路基U型槽结构和地层的变形影响规律,以拟建的石家庄市轨道交通4号线下穿京石高速铁路路基为工程背景,基于几何相似比配制了地层和结构模型试验材料,设计了试验监测系统,采用φ1 200 mm小型盾构机进行了盾构隧洞顶距路基管桩底不同距离的2组室内模型试验。结果表明:随着距离盾构隧道拱顶距离的增大,地层沉降减小,盾构施工对地层的影响范围约为2倍洞径,显著影响区为1倍洞径;随着埋深的增大,盾构施工引起结构下方地层的沉降减小,距盾构隧道顶距离分别为0.5倍洞径和1倍洞径时沉降最大差值为10%;U型槽结构与相邻地层间产生脱空,盾尾脱出阶段发生的地层沉降占比大于74%。建议管片拼装完成后采用保水性好且有一定早期强度的注浆填充材料,以控制沉降变形,同时进行地层深孔注浆,及时充填松动地层孔隙,增加地层密实度。刘勇 周怡晟 索晓明 樊浩博 曹毅泽 杜志田 2023岩土力学2023,44,4:5
13砂砾石地层隧道开挖模拟多尺度分析方法显示文摘在砂砾石地层中,围岩土体及隧道结构的变形与力学行为主要受控于开挖扰动程度及开挖扰动范围内块石细观结构的影响.结合土石混合体的细观结构分布特征,基于尺度分离与尺度耦合相结合的思想,提出了砂砾石地层隧道开挖多尺度分析方法及分析模型,继而对该分析方法中的3个关键问题,即核心区域与非核心区域的划分,核心区域内关键粒径的确定及土石混合体宏观等效物理力学参数的确定方法进行了探讨.该多尺度分析方法的基本思想是:将砂砾石地层隧道开挖模型划分为核心区域与非核心区域,在核心区域内从细观上考虑土石混合体的分布特征,在非核心区域将土石混合体视为宏观均质材料,在此基础上进行砂砾石地层隧道开挖的宏细观模拟与分析.采用该分析方法对砂砾石地层隧道开挖过程进行了多尺度模拟,从围岩土体变形与围岩压力两个角度,与砂砾石地层隧道开挖细观分析模型及宏观分析模型得到的结果进行了对比,发现本文多尺度分析方法与细观分析模型的结果吻合较好,验证了多尺度分析方法的有效性,且该方法大大减少了计算量与建模工作量,提高了计算效率.杜修力 张佩 金浏 路德春 2017中国科学:技术科学2017,47,5:5
14卵石倾角对砂卵石地层隧道开挖影响的细观力学研究显示文摘在实际工程中,椭圆形或亚圆形的卵石以不同角度在地层中层状分布。针对卵石倾角对砂卵石地层施工力学行为的影响,将地层材料视为由卵石和土体基质组成的混合材料,建立砂卵石地层二维细观有限元模型,开展不同卵石倾角下的隧道开挖数值计算。通过围岩应力模拟值和理论值的对比,对细观分析模型的适用性进行了验证。在此基础上,从围岩应力和围岩变形两个角度,对不同倾角下的隧道开挖围岩反应进行了分析。结果表明:当卵石倾角从0°增大至90°时,围岩塑性区的形态和范围均发生变化,且拱腰处的围岩竖向应力不断增大。在给定的计算条件下,地表沉降最大值以每10°相对增幅5.17%的速度线性增加,地表沉降槽宽度系数呈现出先增加后减小的趋势,在卵石倾角为30°时取得最大值;地中沉降最大值和地中沉降槽宽度系数随深度的变化关系均可以采用幂函数形式的公式进行描述。张佩 刘泽昊 齐吉琳 杜修力 2022工程力学2022,39,10:3
15漂卵石隧道围岩力学响应与失稳破坏机制显示文摘漂卵石地层主要由漂石、卵石组成,夹杂砂砾石及黏土,胶结性差、开挖极易引起拱部大面积坍塌。为系统研究漂卵石隧道开挖及遇水破坏过程中的围岩力学响应机制与变形发展规律,以西藏某漂卵石隧道为背景,配制满足颗粒级配相似的模型材料,开展无支护条件下隧道开挖室内相似模型试验,分析围岩应力场及位移场的变化规律。结果表明:(1)隧道开挖后漂卵石围岩具有较好的自稳能力,遇水后围岩自承能力急剧下降,依次形成3次渐进扩展的拱形塌落并且呈尖拱形向上发展;(2)洞室开挖阶段围岩径向应力松弛显著,一定深度范围内出现环向应力集中;加水后初次塌落前径、环向应力急剧增大而在后期塌落发展阶段拱部围岩径、环向应力不断减小,边墙围岩径向应力呈正弦曲线型变化、环向应力一直增大或先增大后减小;(3)洞室开挖阶段围岩变形总体较小,监测断面前15 cm和后25 cm范围内开挖引起的沉降占总沉降的90%以上;遇水后拱顶围岩变形急剧增大的范围正好与每次塌落区域相对应,边墙部位在开挖和遇水失稳破坏阶段变形均很小,模型试验与现场监测得到的结果基本一致;(4)围岩的应力和位移传递是同步进行且相互影响的,失稳破坏过程呈现阶段性的原因正是围岩通过自我调节在洞室周边形成类似拱结构的围岩保护圈,每一次拱结构的形成都对围岩变形发展有一定的阻碍作用且第一次拱结构的阻碍效果要大于后续发展的拱结构。研究结果对于漂卵石隧道支护设计参数的确定与塌方事故的预防及治理具有一定的指导意义。昝文博 赖金星 曹校勇 秦祎文 冯志华 2021岩石力学与工程学报2021,40,8:2
16暗挖车站组合顶管顶进沉降叠加效应影响分析显示文摘以深圳某拟建地铁车站暗挖工程为背景,基于ABAQUS软件建立了相应的三维有限元模型,研究了暗挖车站双洞组合顶管同侧先后顶进、异侧先后顶进和同侧同时顶进三种工况对地层沉降叠加效应的影响并作了对比分析。结果表明:在主要沉降区内,组合顶管施工引起其上部土层的沉降随深度的增加而增大;同侧先后顶进施工和异侧先后顶进施工的沉降叠加效应对周围土体的影响差别不大,其在开挖面地表产生的沉降槽约为组合顶管总宽度的2倍;第1组顶管顶进后,第2组顶管顶进产生的沉降更显著,第2组顶管竣工时造成的地表沉降比第一组增加73%;同侧同时顶进的组合顶管施工造成的周围土体沉降比顶管先后顶进施工大概增加了40%。吴炯 苏栋 邱桐 熊昊 2020现代隧道技术2020,57,S01:1
17隧道力学状态离散元模拟中的粒径效应显示文摘对于工程尺度的离散元隧道模型,颗粒尺寸是决定模型计算准确性以及效率的重要参数。引入隧道直径与平均粒径之比(特征长度比R_(a)=D/D_(50))度量颗粒的相对尺寸,研究不同工况下相对粒径对离散元模型中应力、位移以及胶结破坏的影响。通过离散元结果与解析解对比和胶结破坏率分析,给出可获得高精度模拟结果的特征长度比范围。结果表明:无胶结破坏时,离散元径向应力误差略大于环向应力误差;相比于等压情况,不等压情况下平均位移误差将增大,当R_(a)>35,离散元应力、位移与解析解误差将收敛至10%以内;发生胶结破坏时,破坏域范围达到稳定;对测量圆大小的分析显示,当圆内颗粒数目大于150左右时可以有效减小相对粒径较大时的应力误差。薄英鋆 王华宁 蒋明镜 车纳 2022地下空间与工程学报2022,18,5:0
18盾构下穿高铁路基模型试验系统设计显示文摘为更好地指导盾构下穿既有高铁路基设计与施工,以拟建石家庄轨道交通4号线下穿京广高铁京石段为背景,基于相似比对试验箱尺寸、地层与结构相似材料物理特性、试验监测系统、盾构掘进设备进行研究,使其能够在“盾构-土体-既有结构”系统下开展多种形式研究,为盾构下穿既有高铁路基设计与施工提供技术支持。结果表明,设计较大室外模型试验时,为保证材料填筑及后期试验对试验箱不产生较大侧向变形影响,模型箱应采用较大刚度材料制作;结构相似材料配制中弹性模量对试验影响较大,结构相似材料配制以控制弹性模量为主,最终选取325R水泥、细砂、橡胶粉与聚丙烯纤维配制结构材料;隧道埋深是影响既有高铁路基竖向位移的主要因素,因此可在其他条件不变情况下,改变隧道拱顶距管桩底部距离,改变“盾构-土体-既有结构”模型,探究埋深对既有高铁路基竖向位移的影响。本试验设计可为类似模型试验的开展提供参考。张春雷 刘勇 吴薪柳 樊浩博 2023石家庄铁道大学学报(自然科学版)2023,36,3:0
19Prediction of subsurface settlement induced by shield tunnelling in sandy cobble stratum显示文摘This study focuses on the analytical prediction of subsurface settlement induced by shield tunnelling in sandy cobble stratum considering the volumetric deformation modes of the soil above the tunnel crown.A series of numerical analyses is performed to examine the effects of cover depth ratio(C/D),tunnel volume loss rate(h t)and volumetric block proportion(VBP)on the characteristics of subsurface settle-ment trough and soil volume loss.Considering the ground loss variation with depth,three modes are deduced from the volumetric deformation responses of the soil above the tunnel crown.Then,analytical solutions to predict subsurface settlement for each mode are presented using stochastic medium theory.The influences of C/D,h t and VBP on the key parameters(i.e.B and N)in the analytical expressions are discussed to determine the fitting formulae of B and N.Finally,the proposed analytical solutions are validated by the comparisons with the results of model test and numerical simulation.Results show that the fitting formulae provide a convenient and reliable way to evaluate the key parameters.Besides,the analytical solutions are reasonable and available in predicting the subsurface settlement induced by shield tunnelling in sandy cobble stratum.Fan Wang Xiuli Du Pengfei Li 2024Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering2024,16,1:0
20基于现场实测数据的盾构掘进速度影响因素与控制分析显示文摘土压平衡盾构的掘进速度直接关系到盾构隧道施工效率,然而其影响因素复杂,且难以直接控制。为研究盾构掘进速度影响因素,探明盾构掘进速度与其影响因素的相互作用机制,结合理论分析与现场实测调研统计,分析盾构掘进速度与螺旋输送机转速和转矩、顶推力、刀盘转速和转矩的关系。结果表明:1)地层的强度特性在一定程度上决定了刀盘切削岩土体的难易程度,从而决定了盾构掘进速度;2)对于岩质地层和黏土地层,螺旋输送机转速、转矩和刀盘转矩与盾构掘进速度相关性显著;3)螺旋输送机通过转速影响渣土输出速率,从而影响土舱的饱满度,进而影响刀盘的切削效率,最终影响掘进速度;4)盾构刀盘转速总体呈现出“地层强度越高、刀盘转速越大”的特点;5)刀盘转矩随着刀盘转速的增加而显著减小,且刀盘转速增大对减小刀具的非正常破损有利。胡光静 黄大维 姜浩 詹涛 袁岳峰 2022隧道建设(中英文)2022,42,S02:0
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