江底长距离土岩复合地层大直径泥水盾构综合施工关键技术研究

武汉地铁8号线一期越江盾构隧道是国内首条大直径单洞双线复合衬砌结构地铁盾构隧道,该隧道长距离穿越扰动敏感复杂环境,施工过程中存在诸多技术难题:特别是大直径泥水盾构在老旧棚户区、江底高水压强透水土岩复合地层中掘进、刀盘结泥饼、刀具磨损严重,盾构掘进过程开挖面稳定、单管双层盾构隧道内部结构快速施工等技术难题.如何保障江底长距离穿越高水压、强透水、土岩复合地层盾构高效掘进与施工安全,是隧道工程安全建设亟需解决的核心技术难题.因此,项目以山东省、中国铁建股份公司课题等为牵引,重点依托高水压、强透水、土岩复合地层条件下大直径泥水平衡盾构工程,与各高校开展"产学研用"联合攻关,聚焦高水压强透水地层盾构选型与刀盘刀具配置、穿越敏感环境沉降控制技术、单洞双线隧道复合式衬砌结构快速施工技术三方面开展系统研究.

岩石节理双向动态循环剪切试验系统研制与应用

为深入探究复杂工程环境下岩石剪切力学行为和破坏机制,自主设计研制一套岩石双向动态循环剪切试验系统。该试验系统主要由主机加载系统、伺服油源系统、伺服控制系统、剪切工装系统和变形测量系统五部分组成。该试验系统的主要创新性如下:(1)可在法向和剪切方向以0.001~10Hz频率进行动态加载,同时实现切向位移、切向荷载、法向位移和法向荷载的混合加卸载控制,并通过双向剪切的方法确保试样法向中心恒定;(2)试验过程可采用载荷、油缸位移、变形传感器进行多速率多目标组合控制,以实现切向和法向方向上的动静态加载;(3)可实现恒定应力、恒定位移、恒定刚度、动载加载和自定义荷载形式等多个可控边界条件;(4)可对长×宽×高为200 mm×100 mm×100 mm或400 mm×200 mm×200 mm的大尺寸试样进行试验探究;(5)可同时探究剪切、锚固等多种工况组合下的耦合机制。通过该试验系统开展不同应力边界条件下的岩石剪切试验,验证该试验系统的可靠性与准确性。试验结果表明:所研制的岩石双向动态循环剪切试验系统能够满足岩石剪切力学行为的科研需求,系统操作方便,试验过程高效稳定,加载精度与试验数据精度高。该试验系统可为深部煤炭资源开采、巷(隧)道开挖建设、放射性核废料处置、震区边坡稳定性分析和地下能源封存等重大工程领域的研究提供重要平台。