基于层次分析法的TBM滚刀评价方式

[目的]为了减少TBM(硬岩隧道掘进机)在高磨蚀性岩层中掘进时的换刀次数,以及选出最适用于高磨蚀性岩层的滚刀,提出一种基于层次分析法的滚刀评价方法。[方法]建立了滚刀磨损失效危害评价模型;选取7个磨损失效类型因素,基于层次分析法建立了滚刀磨损失效危害评价模型和比较判断矩阵,计算出各失效类型危害的占比;以广佛东环城际铁路大源站至太和站区间线路为例,对4个常用品牌的滚刀进行定量分析;建立风险评价分值表,分析4个品牌的滚刀在使用过程中的失效影响评价值。[结果及结论]高磨蚀岩层中的滚刀非正常磨损占比为23.29%,正常磨损占比为76.71%。c品牌和d品牌滚刀的失效影响评价值分别为7.141和4.816,远小于a品牌滚刀的失效影响评价值7.587和b品牌滚刀的失效影响评价值9.058。d品牌滚刀的相对磨损速率大于c品牌滚刀,因此c品牌滚刀最适用于高磨蚀性岩层。a品牌滚刀适用于硬度极大的岩层,b品牌滚刀不推荐使用,d品牌滚刀适用于硬度较小的岩层。

砂卵石地层盾构刀具磨损预测模型及刀具参数敏感性分析

[目的]砂卵石地层中的石英颗粒体积分数较高,会导致盾构刀具磨损严重,影响施工进度及工期。建立盾构刀具磨损预测模型来预测盾构刀具的磨损量,是确保盾构法施工高效安全进行的重要环节。因此,有必要研究刀具磨损预测模型,并进行刀具参数敏感性分析。[方法]分析了砂卵石地层对盾构刀具的研磨性;介绍了砂卵石地层盾构刀具的切削机理;建立了考虑微观磨损特征的盾构刀具磨损预测模型,并对刀具参数进行敏感性分析。[结果及结论]不均匀系数、特征粒径与材料的磨损量正相关;塑性去除磨损、脆性去除磨损和黏着磨损的体积分数分别为61.4%、30.8%、7.8%,塑性去除磨损和脆性去除磨损占比较大;磨损系数随着不均匀系数和特征粒径的增大而增大,盾构刀具的磨损量整体随着刀具刃角的减小而减小。盾构刀具的磨损主要由磨粒磨损和黏着磨损造成。

大直径越江盾构隧道结构受力现场实测分析

以南京地铁3号线越江隧道为依托,通过对大直径越江盾构隧道3环管片周边荷载、钢筋应力进行监测,并对实测数据进行统计分析,探讨越江盾构隧道施工期以及施工后一段时间,盾构隧道荷载、受力变化特征,并根据现场实测应力计算盾构管片内力,采用修正惯用法和梁-弹簧法计算隧道衬砌内力,并与实测值进行比较。研究结果表明:盾构掘进过程会引起管片周边土体的扰动,管片壁后注浆及施工期的临时荷载会影响管片周边土压力分布及大小;管片内外侧钢筋应力变化规律与实测土压力变化趋势基本一致,管片实测应力开始趋于稳定时间相比实测土压力较短;梁-弹簧法计算管片内力与实测反算结果更吻合,实测反算轴力是计算轴力的2倍左右。研究成果可为大直径盾构越江隧道管片设计、施工提供参考。

基于量纲理论的盾构掘进总推力计算模型

盾构推力是盾构正常掘进的关键控制参数之一,但受地质条件、掘进深度和盾构机参数等因素的影响,往往难以准确计算。为提高盾构掘进过程中的刀盘推力计算的准确性,结合南京某地铁工程提出了一种基于量纲理论和施工现场掘进参数相结合的力学数学建模方法。首先针对影响盾构掘进推力的主要因素及其受力特点,建立基于量纲理论的多参数盾构推力模型;随后基于施工现场掘进参数对模型系数进行回归分析,得到反演识别模型;最后将计算模型预测值和实测值曲线进行对比。结果表明数据曲线基本一致,能够很好的反映推力与各主要掘进参数的关系,由误差统计频率图可知,计算模型的误差总体控制在15%以下,进一步显示了模型的合理性和可靠性。

成都地区典型地层基坑工程事故原因分析

成都地区的地层不同于其他城市,典型地层包括膨胀土、砂卵石和泥岩地层。本文总结分析了典型地层物理力学指标,典型地层中基坑工程事故发生机理、处理措施。研究表明:膨胀土基坑经过2~7天连续降雨之后,由于膨胀力及膨胀土强度下降,基坑易出现桩顶贯通变形裂缝、基坑坡体整体滑移、桩间土溜滑、掏空等现象;富水稍密砂卵石地层基坑工程存在坑壁不稳定的工程问题;泥岩地层中泥岩与砂卵石地层交界面存在降水困难等技术难题。针对不同地层工程问题,总结事故原因、治理措施及治理效果,可为类似工程施工提供参考。

深切槽段冲刷对越江盾构隧道纵向变形影响计算

河床深切槽段的冲刷淤积使得越江隧道纵向荷载十分复杂,影响隧道纵向变形。基于南京地铁越江隧道工程,研究不同冲刷深度、深泓位置引起的盾构隧道纵向变形行为。采用有限元建立计算模型,得到不同工况下隧道纵向的变形情况,根据变形曲线计算隧道的曲率半径和隧道环缝的张开量。结果表明:1)变形后隧道的曲率半径及环缝最大张开量与冲刷深度及冲刷范围相关,冲刷的范围越大,隧道的回弹量也越大,相应的曲率半径也越小,环缝张开量越大;冲刷深度越大,曲率半径越小,环缝张开量越大。2)环缝最大张开量位置在深泓位置附近。3)在隧道变坡点附近,环缝张开量明显大于前后直线段的张开量,设计时应尽量避免变坡点位置在深泓摆幅范围内。