Shield Excavation Analysis: Ground Settlement & Mechanical Responses in Complex Strata

This study delves into the effects of shield tunneling in complex coastal strata, focusing on how this constructionmethod impacts surface settlement, the mechanical properties of adjacent rock, and the deformation of tunnelsegments. It investigates the impact of shield construction on surface settlement, mechanical characteristics ofnearby rock, and segment deformation in complex coastal strata susceptible to construction disturbances. Utilizingthe Fuzhou Binhai express line as a case study, we developed a comprehensive numerical model using theABAQUS finite element software. The model incorporates factors such as face force, grouting pressure, jack force,and cutterhead torque. Its accuracy is validated against field monitoring data from engineering projects. Simulationswere conducted to analyze ground settlement and mechanical changes in adjacent rock and segments acrossfive soil layers. The results indicate that disturbances are most significant near the excavation zone of the shieldmachine, with a prominent settlement trough forming and stabilizing around 2.0–3.0 D from the excavation. Theexcavation face compresses the soil, inducing lateral expansion. As grouting pressure decreases, the segmentexperiences upward buoyancy. In mixed strata, softer layers witness increased cutting, intensifying disturbancesbut reducing segment floatation. These findings offer valuable insights for predicting settlements, ensuring segmentand rock safety, and optimizing tunneling parameters.

渠式切割水泥土连续墙的应用和发展

作为超深、等厚、连续、可靠的截水挡土帷幕,渠式切割水泥土连续墙在国内有广泛应用。本文概括了渠式切割水泥土连续墙在国内的引进、应用和发展历程。结合对国内200多个既有应用案例的统计分析,研究了渠式切割水泥土连续墙的施工设备保有情况、成墙深度范围、常用墙体厚度和主要应用场景;罗列了渠式切割水泥土连续墙在复杂地层施工的辅助措施以及典型案例;指出了渠式切割水泥土连续墙在敏感环境微扰动施工的控制要点;介绍了渠式切割预制装配式混凝土连续墙的设计要求和用途,尤其是内插预制板材的截面设计和制造工艺;最后用工程实例表明渠式切割预制装配式混凝土连续墙同时继承了渠式切割微扰动和地下连续墙支护刚度好的特点,无论是切割成墙期间还是土方开挖期间,施工对周边环境的影响都较小。

煤矿复杂地层TBM掘进巷道新型装配式支护结构工程实践

TBM(Tunnel Boring Machine)全断面掘进机已在煤矿深井巷道掘进工程中成功应用,取得了显著的社会经济效益。但仍存在影响其进一步推广应用的技术瓶颈。针对当前支护结构与支护技术难以同时满足支护效率、支护强度和施工成本方面的要求,TBM难以充分发挥其速度优势的技术瓶颈,研究团队研发了新型钢管片型装配式支护结构。开展了新型装配式支护结构大比尺模型试验,获得新型支护结构在受载条件下变形破坏规律,根据试验结果优化新型支护结构型式。基于新型钢管片支护下TBM掘进巷道数值模拟评估新型支护结构可靠性。最后开展工业性试验,现场验证新型钢管片式支护结构用于煤矿TBM掘进巷道的可行性。试验结果表明,巷道围岩最大拉应变为803×10-6,钢管片支护结构变形量小于1 mm。新型支护结构安装速度快,可在90 min内掘进1.5 m并完成一环管片的安装工作,显著提高了TBM掘进巷道的支护强度和TBM掘进作业线的地层适应性。为未来进一步提高煤矿巷道掘进速度、保障煤矿采掘接替提供技术参考。

复杂地层深基坑井群降水综合控制方案优化分析

为控制工程物料成本及时间成本的投入,实现对复杂地层降水控制措施的合理化选择。以京安城际榆安1号隧道明挖段深基坑降水施工为背景,通过有限元模型分析和现场抽水试验相结合的方法,研究了止水帷幕插入深度、单井抽水速率及抽水时间对深基坑降水效果的影响。结果表明:基坑降水止水帷幕插入比控制在1∶0.9时,基坑降水效率及成本投入最优;抽水时间随单井抽水速率整体呈先快后慢的下降趋势,但增加到一定范围后趋势变缓、相关性减弱,单井最优抽水速率取125 m^(3)/d最优;抽水1~7 d天坑内地下水位降幅较大,达到最大降深的95.2%,以第7天的水位降深为标准进行降水方案设计最合理。可见科学的降水方案不仅有助于水资源保护,也关系到工程降水安全经济进行。

不同地层下钻机回转系统随载调速动态特性研究

由于钻进成井地层中岩石分布具有不确定性和随机性,导致钻机回转液压系统的动态特性复杂多变,若钻具的回转速度无法根据地层情况自动调节,将导致钻具出现“卡钻”和“偏斜”现象。以钻机回转液压系统为研究对象,对地下资源的地层分布情况进行研究,并计算出不同地层下适用的扭矩及转速;基于AMESim和Simulink构建钻机回转系统的机电液联合仿真模型;最后,研究系统在4类地层破岩作业时的动态特性及其对钻具转速的调控效果。结果表明:钻机回转系统的压力能够在0.01 s内由初始0上升至工作压力2.1 MPa,在负载扭矩突增时系统表现出良好的抗干扰能力和稳定性;此外,利用马达进出口压差来控制钻具转速的方法,其滞后性为0.5 s且误差值不超过5%,响应速度较快、控制精度较高。

近海复杂地层下城市轨道交通TBM选型优化与掘进参数控制

[目的]为提高TBM(隧道掘进机)的地层适应性,解决青岛地铁2号线(以下简称“2号线”)西延段近海复杂地层下TBM选型的难题,需对TBM选型进行优化,并对其掘进参数进行控制。[方法]通过地质条件适应性、施工灵活度及掘进效率等方面,对适宜硬岩掘进的TBM类型进行了综合比选。针对2号线TBM掘进区间存在的穿越断裂破碎带、始发空间不足、小曲率半径施工及不具备吊出条件等工程难点,对TBM进行了优化设计。确定了不同等级围岩下双护盾TBM的推力、扭矩、刀盘转速及净掘进速率等参数的取值范围。[结果及结论]经综合比选,2号线西延段近海复杂地层选用DSUC型双护盾TBM施工。该型TBM具有良好的地层适应性,支护方式灵活多样,通过优化刀盘、盾体及后配套台车设计,改进始发、拆解、小曲率半径施工方案,完善超前加固及导向系统,使TBM应用更加经济合理。双护盾TBM在中硬岩层中掘进时,可适当增加推力和扭矩,以提高净掘进速率;而通过断层破碎带时应严格控制掘进参数,以减少对掌子面的扰动。

复杂岩溶地层大口径DRCP顶管施工试验研究

复杂岩溶地层中大口径顶进施工法用钢筋混凝土管(DRCP)顶进施工过程中的最大顶力值,是顶管施工中最关键的施工控制指标,决定了顶管施工的效率。为了研究复杂岩溶地层大口径DRCP顶进过程中的总顶力变化规律,建立了DRCP顶进过程力平衡模型,并基于贵阳市“汪家大井”水源应急工程的管道工程,开展了岩溶地层中DRCP顶进过程原位试验,对顶管施工过程中的顶管顶力进行实时监测和分析。结果表明:DRCP顶进过程主要分为切削力平衡阶段、顶力渐变平衡阶段和摩阻力平衡阶段;对于岩溶地区的燧石灰岩、灰岩和砂质页岩,采用泥浆减阻的DRCP的平均摩阻力fk分别为:6.06,5.81,3.78 kN/m^(2),在顶管设计和顶进施工的顶力控制中,可以将其乘以安全系数,作为类似顶管工程的取值参考;触变泥浆减阻DRCP在不同岩体顶进过程中的顶进阻力不同,岩石越坚硬,DRCP受到的平均切削力、平均摩阻力和综合摩擦系数越大。提出的复杂岩溶地层大口径DRCP顶力计算方法,对于明晰DRCP顶进施工控制指标,保障施工安全和进度具有重要意义。

逆作拱墙法支护结构在复杂地层管道塌陷处理中的应用探讨

华南地区地层复杂,地下水位高且活动强烈,对市政管道影响大,常出现由于地下水活动造成的管道沉降塌陷等情况。结合具体工程案例,在管道塌陷处构建一个方形逆作拱墙基坑支护结构,对其井壁受力、抗浮及位移进行了计算分析,证明该支护结构安全稳定,通过其开挖基坑并更换破损的管道,取得了很好的工程效果。该方法施工工艺简单便捷、受力性能较好且造价较低,可为同类工程参考借鉴。

复杂地层中深大基坑开挖变形特征和优化设计

复杂地层中的基坑开挖对周边环境会产生很大的干扰和影响。以兰州市兰石14#地块建设项目基坑为工程背景,运用有限元软件MIDAS进行基坑开挖数值模拟,同时结合现场监测数据进行研究分析。结果表明:在基坑开挖过程中桩身水平位移最大为13.5mm,基坑周边竖向位移最大为12.1mm,桩身及锚索受力与基坑开挖深度呈正比关系且满足规范要求。同时针对原有基坑设计方案进行了优化分析,对比了不同放坡坡率和不同桩径等影响因素。结果显示:当采取600mm桩径、桩间距为1.2m的支护桩,放坡坡率为1∶0.5时,基坑变形与原设计基本一致,优化后的开挖支护方案可有效降低基坑的开挖支护成本。

川南煤田古叙矿区复杂地层泥浆研究与应用

川南煤田古叙矿区构造上位于四川前陆盆地南缘叙永-筠连叠加褶皱带,由古蔺复式背斜和若干次级褶曲组成,受构造地质作用的影响,断裂发育,岩层局部直立、部分倒转,地层岩石破碎。矿区浅部发育裂隙溶洞,岩石破碎,钻孔漏失,深部煤系地层松散,钻孔垮塌,导致卡钻、烧钻和埋钻等孔内事故频发,钻探效率低,甚至出现钻孔报废,严重影响矿区的勘探进度。针对上述钻探技术难题,经过一系列的研究和泥浆实验,探索出了适用于该矿区复杂地层钻探的泥浆,现场应用效果较好,有利保障了该矿区钻探工作的实施。

复杂地层深孔岩心钻探关键技术应用研究

复杂地层深孔岩心钻探工作具有一定的难度和危险性,其对钻探施工技术与工艺具有更高的要求,需要施工单位具备丰富的钻探施工经验,加强岩心钻探关键技术的应用。本文将以深孔岩心钻探关键技术为研究对象,分析其设备结构组成及技术优势,并通过阐述复杂地层深孔岩心钻探技术的影响因素及应用,加强对深孔岩心钻探技术的研究与创新。

煤矿复杂地层底板梳状定向钻孔钻进工艺技术研究

以贵州发耳煤矿工程为研究对象,对该煤矿工程的基本情况进行了简单介绍,进而分析了梳状定向钻孔钻进工艺流程,并验证了该工艺的应用效果。通过验证可知,该工艺的应用可以提升瓦斯抽采效率,有利于降低瓦斯治理成本,可将该工艺大规模推广。

水利工程复杂地层中水泥土搅拌桩的施工改进分析

为提高水利工程复杂地层中水泥土搅拌桩的施工效率,节约建设成本,论文结合案例的实际情况,对水泥搅拌桩的施工要点进行了研究,并提出改进措施。通过试桩检测发现,经过工艺改进的桩体在均匀性和承载力等方面的性能都更加符合施工要求。

小秦岭金矿田3500 m特深孔冲洗液技术

小秦岭金矿田3500 m特深孔(ZK001孔)位于河南省灵宝市,是小秦岭构造带上深部探测的第一口全孔连续取心特深钻孔,该钻孔地层岩性十分复杂,软、硬、碎地层交互出现,护壁极其困难,钻进中伴随孔壁坍塌、掉块、水化分解造浆、高地应力断层泥缩径和微裂隙失水等多种复杂工况。本文针对地层变化调整冲洗液体系,上部采用低固相冲洗液,下部采用低固相聚合物防塌冲洗液体系,不断优化冲洗液配方,及时维护调整性能参数,有效解决了孔内各种难题。为小秦岭地区提供了一种可靠的深孔岩心钻探冲洗液技术。

大埋深复杂地层土压平衡盾构机盾尾脱困技术研究

盾构机盾尾包裹是施工中经常遇到的问题,往往会造成设备损坏、工期拖延、成本消耗。研究盾构机盾尾包裹成因,掌握脱困技术,以及制定切实可行的预防措施,在盾构施工中尤为重要。结合某城际轨道交通项目施工中盾尾包裹脱困实践,分析了盾尾包裹产生的原因,通过采取地层加固、增加盾体润滑、盾体和管片保护、增加辅助千斤顶等系列技术措施,实现了盾构机的安全脱困,为类似工程提供经验和参考。

复杂岩溶地层条件下地铁盾构隧道施工关键技术研究

为保证复杂岩溶地层条件下地铁盾构隧道施工质量,以实际工程为例,分析其岩溶分布情况,以此确定盾构施工模式以及相关施工参数;为降低盾构掘进风险,满足地铁隧道结构的承载力需求标准,基于此在施工前,结合实际情况,选择注浆的方式对岩溶进行处理,并结合后退式补充注浆,更好地实现复杂岩溶地层加固效果。对该施工技术进行分析后得出:通过文中技术进行处理后,在相同施工时间下,最大累计沉降为3.82 mm;无侧限抗压强度均在设计标准以上,满足工程设计标准。

浅析复杂地层岩心钻探中的影响因素与解决对策

目前,矿业开采速度显著加快,在促进经济发展的同时,也容易导致矿业资源被消耗殆尽。在进行复杂地质岩芯钻探的过程中,必须关注有关影响因素,并提出相应的解决措施,从而使钻探工作取得更好的效果,并保证矿产资源的有效性。在地质条件较复杂的情况下,钻孔施工的难度较大,要确保钻孔施工的顺利进行,就必须依靠各种技术装备,并且对钻探设备以及冲洗液进行科学使用,只有这样才能促进钻井工作的更好进行。基于此,文章从影响因素和治理技术两方面出发,对复杂地形岩心钻探有关工作进行了研究,为国内地层钻探相关工作提供借鉴参考。

基于Q-s曲线的大型LNG储罐桩板基础沉降计算方法

试桩Q-s曲线体现了现场桩基荷载和沉降的关系。文章以某LNG储罐桩板基础为背景,提出利用Q-s曲线求出桩端土层变形模量的方法,并考虑桩板共同作用的求解桩板基础沉降的方法。该方法将桩基模拟为非线性弹簧,弹簧刚度取自Q-s曲线,采用MIDAS进行建模求解,可得到设计需要的筏板和桩基的沉降等高线图以及轴力和弯矩图,用于指导设计。与仅考虑线性地弹簧系数的规范方法进行对比,该方法精度更高,与实际情况更加相符。该方法可针对不同位置的桩基输入不同的非线性弹簧,可用于解决复杂不均匀地层桩筏基础沉降计算的问题。

复杂地层下桩锚支护基坑变形特性研究

随着基坑工程的快速发展,地层分布情况变得愈发复杂。为了研究复杂地层下桩锚支护基坑的变形特性,本文以成都某建筑基坑工程为研究对象,采用有限元计算的手段,对桩锚支护结构下基坑的变形特性展开分析,研究基坑开挖下围护桩变形受力、周边地表沉降、坑底隆起变形以及周边土体水平位移的变化规律。研究表明:围护桩的水平位移呈现减小趋势并在桩顶处位移最大,弯矩呈先增后减趋势;而地表沉降以“V”字形状分布,并在距离基坑侧壁4m处地表沉降最大,后逐渐减小至0;基坑底部底板隆起范围约为底板以下20 m深度内的土体,整体变化较小。研究结果可为复杂地层下基坑支护结构设计提供一定的参考。

浅埋深复杂条件巷道围岩变形规律及稳定性分析

浅埋深条件下巷道掘进矿压显现规律复杂,加之在风氧化带、季节性河流和公路下伏巷道掘进,巷道围岩稳定性控制更为困难。为较好地掌握浅埋深复杂条件巷道掘进围岩变形破坏规律,采用普氏平衡拱理论和数值模拟对巷道掘进后的围岩变形破坏规律进行了分析研究,研究结果表明:巷道顶底部为卸压区,顶部影响范围小于30m,风氧化带、季节性河流和公路下伏巷道掘进不对地面产生影响,可满足巷道掘进施工的安全性。研究成果可为类似条件巷道合理布置提供依据。