泥岩圆砾复合地层泥水平衡盾构泥浆配比优化研究与应用

泥水平衡盾构在掘进复杂地层时,泥浆性能是维持开挖面稳定的关键因素之一。以南宁轨道交通5号线泥水盾构掘进泥岩圆砾复合地层为工程背景,采用控制变量法,利用自制的模拟泥水盾构掘进系统,比选泥浆外加剂,分析外加剂掺入量和地层复合比对出浆相对密度的影响规律;然后采用析因设计综合分析不同地层复合比、膨水比和渣土用量下,泥浆的渗透规律及动、静态泥膜成膜规律。研究表明:不同外加剂对膨润土泥浆性质改变较大,甲基硅酸钾和氯化钾能够有效降低出浆相对密度,氯化钠、硅酸钠促进泥岩遇水崩解;渣土掺入可有效降低滤水量,提高成膜质量,减少膨润土使用量;刀盘转速小于等于2.5r/min时,泥膜生成速率大于等于破坏速率,保证掘进工作面的稳定性;适应泥岩圆砾复合地层复合比0~1的泥浆膨水比为0.10~0.20,渣土含量为100~200 g/kg,甲基硅酸钾含量为3.75%~7.50%。

砂-砾复合地层盾构隧道开挖面稳定模型试验与极限支护压力研究

砂–砾复合地层盾构掘进时支护力过小极易导致开挖面前方土体发生主动破坏,造成地表沉降。定义砂–砾复合地层􀟪(盾构开挖面内粉细砂高度与盾构机刀盘直径的比值),并通过试验分析了􀟪对极限支护力、地表沉降和开挖面失稳扰动范围的影响;基于模型试验和筒仓理论,建立了适用于砂–砾复合地层的盾构隧道开挖面极限支护力计算模型,将􀟪引入模型中并推导出其计算公式。研究结果表明:①随着开挖面支护力的减小,开挖面发生主动破坏时侧向土压力–支护力曲线表现出不敏感阶段、快速下降阶段、缓慢下降阶段、稳定阶段4个阶段的规律;②破坏时􀟪越大,越不利于地表沉降控制;③与传统模型相比较,通过试验得知破坏面近似为折线,更贴合砂–砾复合地层的变形破坏模式;④极限支护力随着􀟪的增大呈近似线性的函数关系增长,覆土深度较大时,应充分重视σ对极限支护力带来的影响;⑤埋地层中,覆土深度对极限支护力的影响更加明显,需引起重视。研究结果对确定砂–砾复合地层开挖面的极限支护力有重要的指导意义。

加锚节理岩体剪切蠕变特性及其本构模型分析

深部岩体地质环境复杂,节理岩体破坏机理不明确制约深地工程发展,为研究深部节理岩体的剪切破坏,尤其是塑性剪切破碎带的变形破坏,通过采用相似材料模拟试验和细观CT扫描技术相结合的方法,对不同法向应力下加锚节理岩体分级剪切蠕变试验过程进行研究;引入新型元件对原有模型进行修正,并采用剪切蠕变试验与三维重构宏细观结合的方法对复合流变模型中孔隙体积分数进行求解。研究表明:①在节理岩体剪切蠕变试验中,瞬时蠕变变形量与法向应力呈负相关,衰减蠕变时间与法向应力呈正相关;②研究发现剪切蠕变试验中稳态蠕变时间与试件破坏时间的比值时间因数M不随法向应力的提高变化,视为岩体固有属性;试验中试件的时间因数M均大于84%,即稳态蠕变时间在整个试件破坏过程中占比高。通过对不同岩体强度下时间因数M与孔隙体积分数f进行统计分析可知:时间因数M随岩体强度的提高呈现增加的趋势,孔隙体积分数f随时间因数M提高线性增加,从而实现利用时间因数M对节理岩体破碎程度的定量表征;③传统西原模型能够准确描述节理岩体剪切蠕变的衰减阶段和稳态阶段,对加速阶段的描述与实际不符,为准确描述节理岩体剪切蠕变全程,引入GTN模型对传统西原体进行修正,得到描述加锚节理岩体剪切蠕变全程的复合流变模型,通过对复合流变模型与试验曲线进行验证,说明复合流变模型在描述节理岩体剪切蠕变曲线的加速阶段时优于传统西原体。

锚固的贯通节理岩体剪切破坏特性分析

为了研究节理对锚固岩体力学特征和失稳损伤演化的影响,采用对锚固贯通节理岩体进行室内剪切试验和PFC^2D数值模拟的方法,研究不同节理倾角下锚固贯通节理岩体剪切性能的作用机制和破坏模式,研究结果表明:(1)随着节理倾角变化,贯通节理岩体呈现出不同的破坏形式,锚固贯通节理岩体的抗剪强度与剪切位移曲线并不是呈线性增长,而是呈“双驼峰”趋势。(2)锚固体系在剪切试验的过程中,节理面颗粒的接触方位角会发生一定程度的改变,主要集中在锚杆和节理倾角附近。(3)锚固体系在剪切试验的过程中,会因为颗粒间黏结键的断裂生成裂纹,裂纹数生成的越少,其抗剪强度越高,裂纹分为张拉裂纹和剪切裂纹,并且张拉裂纹的数量要远远大于剪切裂纹的数量。研究结论可用于实际工程破坏模式的预测和岩体工程稳定性评价。

城市地铁施工安全管理措施研究

地铁是城市发展的象征,以高效、环保等诸多特点受到广大市民的认可,随着我国城市建设的发展,建设城市地铁成为了我国城市发展的重要方向,但由于城市地铁工程浩大,建设周期较长,因此在建筑的过程中容易产生诸多变化因素,在一定程度影响了地铁建设工程的安全性,基于此,本文浅析了城市地铁施工建设中的问题,并提出了相关的建议,以希望能够提升我国城市地铁建设工程的安全性。

富水圆砾与泥岩复合地层泥水盾构超近接下穿既有地铁隧道掘进参数优化研究

城市轨道交通的快速发展不可避免地会出现近距离下穿既有隧道的情况,其风险控制主要通过控制掘进参数来实现。基于此,文章依托南宁市轨道交通5号线秀灵路站—明秀路站区间,通过室内相似试验对现场参数进行优化分析,并建立适用于上软下硬复合地层的折线楔形体模型,最后对比研究泥水平衡盾构在全断面泥岩地层段和圆砾泥岩复合地层段中的掘进参数。研究结果表明:通过室内相似试验采用控制变量法对掘进参数进行优化在技术上是可行的;与传统模型相比,假设破坏面近似为折线,更贴合上软下硬复合地层的变形破坏模式;掘进参数在全断面泥岩地层中波动范围较大,其中刀盘扭矩和总推力尤为明显。