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正断层错动下地铁盾构隧道变形破坏模型试验研究
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作者 李瀚源 李兴高 +2 位作者 王杰 杨益 刘浩 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期76-87,共12页
为揭示跨隐伏断层地铁盾构隧道结构变形破坏特征,采用自主设计的模拟隐伏断层错动加载试验装置,开展1∶25几何比例的跨断层盾构隧道模型试验,分析正断层错动下盾构隧道的力学响应规律及变形破坏特征.试验结果表明:在2 cm正断层错动影响... 为揭示跨隐伏断层地铁盾构隧道结构变形破坏特征,采用自主设计的模拟隐伏断层错动加载试验装置,开展1∶25几何比例的跨断层盾构隧道模型试验,分析正断层错动下盾构隧道的力学响应规律及变形破坏特征.试验结果表明:在2 cm正断层错动影响下,隧道纵向差异变形呈现非线性增大趋势,环缝接头张开变形主要位于断层下盘隧道拱顶及断层上盘隧道拱底,且环缝峰值张开量已超过盾构隧道接缝防水限值;断层延长线与隧道交界处管片直径收敛变形较为严重,该处管片呈现拱腰外侧受拉、拱顶及拱底外侧受压的受力状态;管片与地层之间接触压力受断层错动的影响较大,存在围岩挤压区与围岩松散区,但接触压力峰值相对较小;盾构隧道的主要变形破坏特征为环缝接头拉裂破损、管片纵向开裂及环缝接头变形,管片发生斜向剪切破坏及局部压溃破坏的概率较低.基于盾构隧道环纵向变形破坏特征,建议将管片环缝变形及接头混凝土拉裂破损作为界定跨断层盾构隧道结构破坏的主要控制指标.基于隧道的变形破坏模式,提出了跨断层盾构隧道结构设计及应对措施的建议. 展开更多
关键词 断层错动 盾构隧道 模型试验 力学响应 变形破坏特征
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砂卵石地层泥水盾构排浆管路渣石起动特性模型试验与仿真分析
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作者 孙宇 李兴高 +1 位作者 郭易东 刘泓志 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1945-1955,共11页
泥水盾构在砂卵石地层掘进的过程中,由于排浆管路中存在大量不规则卵石,排浆管路输送尤为复杂。设计了环流试验装置,并基于计算流体动力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合方法建立了三维瞬态数值模型,对不同形状、粒径、管路倾角、弯头及管... 泥水盾构在砂卵石地层掘进的过程中,由于排浆管路中存在大量不规则卵石,排浆管路输送尤为复杂。设计了环流试验装置,并基于计算流体动力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合方法建立了三维瞬态数值模型,对不同形状、粒径、管路倾角、弯头及管径下的卵石起动特性进行了探究。在模型试验中,羧甲基纤维素钠(CMC)浆液被选为载液,透明亚克力管被选为载体;在CFD-DEM耦合模型中,分别通过流变测试和三维扫描技术考虑了浆液的流变性和不规则卵石的形状。结果表明:(1)当异形卵石粒径和管路倾角相同时,卵石的起动速度大小顺序呈现椭球状>扁平状>近球状;(2)当异形卵石形状和管路倾角时,卵石的起动速度随等容粒径的增大先增大后减小再增大;(3)对于球形卵石,在水平管路中,卵石的起动速度随粒径的增大先增大后减小再增大,在倾斜和竖直管路中,卵石的起动速度随粒径的增大而减小;(4)卵石的起动速度随管径的增大而增大;(5)卵石起动速度较大的位置主要出现在较大角度(如60°,90°)的弯头位置处,这是因为当管路倾角≥60°时,在弯头位置处将会出现漩涡区,漩涡区流速与主流区流速相反,阻碍卵石运动,因此在铺设管路时,应尽量减少倾斜角度较大(≥60°)管路的铺设,多采用水平管路或倾斜角度较小(≤45°)的管路。 展开更多
关键词 泥水盾构 大粒径异形卵石 起动速度 模型试验 CFD-DEM耦合
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滚刀滑移状态下的受力与磨损仿真分析
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作者 方应冉 李兴高 +2 位作者 刘泓志 杨益 郭易东 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期93-102,共10页
为探究滚刀滑移状态下破岩的受力与磨损的变化规律,基于离散单元法,建立了同时考虑滚刀自转和绕刀盘公转的滚动圆周切割模型。定义了一个滑移率参数η用于描述滚刀的滑移状态,对不同滑移率工况下滚刀破岩受力和磨损进行了对比分析,并结... 为探究滚刀滑移状态下破岩的受力与磨损的变化规律,基于离散单元法,建立了同时考虑滚刀自转和绕刀盘公转的滚动圆周切割模型。定义了一个滑移率参数η用于描述滚刀的滑移状态,对不同滑移率工况下滚刀破岩受力和磨损进行了对比分析,并结合工程实例对数值仿真结论进行了验证,结果表明:数值仿真中垂直力F_(V)和滚动力F_(R)在CSM模型计算值附近波动,两者较为吻合,表明了本文模型的合理性。数值仿真结果表明,随着滑移率η的增大,垂直力F_(V)呈轻微减小趋势,滚动力F_(R)明显变大,从滚动破岩到滑动破岩,垂直力F_(V)降幅为23.6%,滚动力F_(R)增幅达83.7%,滑动破岩将导致滚刀偏磨。工程实测数据表明,刀盘上大量滚刀处于正常磨损状态时,主要表现为推力增大。大量滚刀处于偏磨状态时,主要表现为扭矩增大,其中偏磨滚刀占比19.05%和28.57%时,扭矩增幅分别为55.85%和261.51%。滚刀正常磨损和偏磨均大量存在时,表现为扭矩推力同步增大,其中偏磨滚刀占比21.43%时,扭矩增幅为80.89%。数值仿真和实测数据表现出较高的一致性。综合4次开仓换刀结果,可将刀盘扭矩增幅超过50%作为判定大量滚刀发生偏磨的重要依据。 展开更多
关键词 全断面岩石掘进机(TBM) 离散单元法 运动状态 滑移率 滚刀偏磨
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泥水盾构排浆系统输送大粒径卵石管道的压力损失
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作者 李兴高 郭易东 +1 位作者 孙宇 刘泓志 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期135-144,共10页
泥水盾构在砂卵石地层掘进时,排浆管道将输送大量大粒径卵石,导致浆体产生不稳定湍流,这给管道压力损失的确定带来了挑战。该研究设计了环流试验装置,以CMC透明黏性浆液为实验用泥浆,建立了基于计算流体动力学与离散单元法(CFDDEM)耦合... 泥水盾构在砂卵石地层掘进时,排浆管道将输送大量大粒径卵石,导致浆体产生不稳定湍流,这给管道压力损失的确定带来了挑战。该研究设计了环流试验装置,以CMC透明黏性浆液为实验用泥浆,建立了基于计算流体动力学与离散单元法(CFDDEM)耦合的三维数值模型;以粒径为5~80 mm的卵石为对象,分析了卵石粒径级配、浆液流速、卵石体积分数以及管道倾角对管道沿程压力损失的影响规律。研究结果表明:同一卵石粒径级配、卵石体积分数与管道倾角下,管道沿程压力损失随浆液流速的增加大致呈指数函数规律增加;对于水平管道,不同卵石粒径级配下的管道沿程压力损失差别较小;在低浆液流速(v <2 m/s)下,管道沿程压力损失随卵石体积分数的增大呈线性规律增加,在较高浆液流速(v≥2.0 m/s)下,管道沿程压力损失随卵石体积分数的增大呈指数函数形式增加;对于倾斜及竖直管道,同一卵石粒径级配、卵石体积分数与浆液流速下,管道沿程压力损失随着管道倾斜角度的增大首先表现为缓慢增加,然后呈急剧增加,其转折点的管道倾角为60°。此外,在泥浆浮力以及湍流的作用下,大粒径的卵石难以克服自身重力达到完全悬浮的运动状态,因此,大粒径卵石主要沿管道下壁面运动,且在管道弯头处压力存在明显的分层现象。 展开更多
关键词 泥水盾构 大粒径卵石 排浆管道 压力损失 模型试验 CFD-DEM耦合
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盾构切削混凝土刮刀受力和磨损的离散元数值模拟研究 被引量:5
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作者 刘浩 许宇 +1 位作者 李兴高 杨益 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期208-218,共11页
随着城市隧道建设过程中盾构切削混凝土基础案例逐渐增多,研究盾构刮刀在切削混凝土过程中的受力和磨损对于保障盾构安全高效掘进、拓宽盾构机适用范围意义重大.在前期试验的基础上,利用离散元软件EDEM,对刮刀切削混凝土过程进行了数值... 随着城市隧道建设过程中盾构切削混凝土基础案例逐渐增多,研究盾构刮刀在切削混凝土过程中的受力和磨损对于保障盾构安全高效掘进、拓宽盾构机适用范围意义重大.在前期试验的基础上,利用离散元软件EDEM,对刮刀切削混凝土过程进行了数值模拟,研究了刀具参数(刀具前角、刀具后角、刀具形状)、试件强度、切削深度和切削速度对刀具受力的影响,并基于Archard模型探讨了刀具的磨损情况.计算结果表明,刀具前角越大,刀具受力越小;刀具后角和形状对其受力影响较小;试件强度、切削深度和切削速度越大,刀具的受力越大.数值计算得到的刀具切削力平均值与室内试验结果总体上有很好的一致性.刀具磨损情况最为严重的部位是刀尖;刀具前、后角越大,刀具磨损越严重;刀具磨损随切削深度、试件强度、切削速度的增大而增大.研究成果可为盾构刮刀设计和选型提供参考. 展开更多
关键词 隧道掘进机 切削刀具 离散元 刮刀受力 材料磨损
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高磨蚀复合地层泥水盾构排浆管路磨损分析与优化
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作者 王雪晨 方应冉 +1 位作者 李兴高 刘泓志 《土木工程与管理学报》 2023年第3期124-130,共7页
为解决泥水盾构环流管路的磨损问题,以北京市某泥水盾构施工为背景,对现场管路存在的典型问题进行分析。结果表明:(1)在砂卵石地层中,90°弯头磨损速率约为4 mm/100环,60°倾斜铺设的管路磨损速率约为2.14 mm/100环,小半径曲线... 为解决泥水盾构环流管路的磨损问题,以北京市某泥水盾构施工为背景,对现场管路存在的典型问题进行分析。结果表明:(1)在砂卵石地层中,90°弯头磨损速率约为4 mm/100环,60°倾斜铺设的管路磨损速率约为2.14 mm/100环,小半径曲线段管路磨损率约为1 mm/100环,直线段管路磨损率约为0.71 mm/100环,在全断面硬岩地层中管路磨损速率增大1~2倍;(2)通过采用偏心耐磨弯头,提前补焊耐磨钢板,45°弯头替换90°弯头,旋转180°在役直管,提前铺设备用管路等优化措施,可有效解决管路磨损问题;(3)DPM冲蚀磨损仿真结果表明,随着管路半径的增大,磨损速率逐渐降低,随着转弯角度的增大,磨损速率逐渐变大,实际工程中应控制管路转弯半径R为3倍内径D,且转弯角度不宜超过30°。 展开更多
关键词 泥水盾构 排浆管路 冲蚀磨损 磨损速率 管路优化
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海水混凝土的工作性和物理性能试验研究 被引量:1
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作者 李星高 《水利技术监督》 2023年第10期168-171,188,共5页
为减少混凝土制备过程中的淡水资源浪费问题。文章对混凝土搅拌中用海水替代淡水可行性进行研究,对比了海水混凝土和淡水混凝土的工作性和物理性能。试验结果表明:海水的使用对混凝土拌合物的坍落度和初凝时间有明显的影响,海水混凝土... 为减少混凝土制备过程中的淡水资源浪费问题。文章对混凝土搅拌中用海水替代淡水可行性进行研究,对比了海水混凝土和淡水混凝土的工作性和物理性能。试验结果表明:海水的使用对混凝土拌合物的坍落度和初凝时间有明显的影响,海水混凝土的力学性能略低于淡水混凝土,海水混凝土和淡水混凝土的渗透性能基本相同。研究结果可为混凝土搅拌中的节水方案的实施提供参考。 展开更多
关键词 海水混凝土 工作性 力学性能 渗透性
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Electroless Plating of Ni Nanoparticles on WC to Assist Its Pressureless Sintering of WC-Ni Cemented Carbide with Enhanced Mechanical and Corrosion-resistant Performance
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作者 MIN Fanlu YANG Hao +3 位作者 YAO Zhanhu li xinggao ZHANG Jianfeng liU Hai 《Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science)》 SCIE EI CAS 2021年第6期786-795,共10页
Ni nanoparticles were coated uniformly on the surface of WC powder via a facile electroless plating method(abbreviated as WCN-EP),and then consolidated for mechanical and corrosion resistance performance characterizat... Ni nanoparticles were coated uniformly on the surface of WC powder via a facile electroless plating method(abbreviated as WCN-EP),and then consolidated for mechanical and corrosion resistance performance characterization,in comparison with hand mixed WC-Ni(WCN-H).Under the optimized electroless plating parameters,Ni particles,less than 1μm in average diameter,were found to be uniformly and densely wrapped on the surface of the tungsten carbide matrix of WCN-EP.In comparison,in WCN-H,the Ni particles about 1.8μm in average diameter,were randomly distributed together with irregular WC particles.The uniform coating of Ni was found to assist the densification process of WCN-EP effectively,with higher densities and less pores than those of WCN-H at the Ni content of 10.6wt%,25.5wt%,and 30.3 wt%.However,at the Ni content of 18.8wt%,the relative densities of WCN-EP and WCN-H both increased to the maximum value of 98%.The maximum hardness of the consolidated WCN-EP was 82.6 HRA,about 1.2 HRA higher than that of WCN-H.In addition,the consolidated WCN-EP also exhibits a superior corrosion resistance by the polarization curve analysis at an electrochemical workstation. 展开更多
关键词 electroless plating tungsten carbide(WC) WC-NI preparation process corrosion-resistant performance
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考虑摩擦生热效应的泥水盾构刀盘热-结构耦合分析 被引量:1
9
作者 李兴高 杨益 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第S01期20-24,共5页
在泥水盾构掘进过程中,刀盘与土体间的摩擦生热效应产生大量热量,导致渣土"烧结"固化,加重泥饼问题,同时过高的热应力也会对刀盘结构造成损伤。利用Solidworks软件建立泥水盾构刀盘三维几何模型,考虑刀盘与土体的相对滑移,基... 在泥水盾构掘进过程中,刀盘与土体间的摩擦生热效应产生大量热量,导致渣土"烧结"固化,加重泥饼问题,同时过高的热应力也会对刀盘结构造成损伤。利用Solidworks软件建立泥水盾构刀盘三维几何模型,考虑刀盘与土体的相对滑移,基于ANSYS Workbench平台,计算由于摩擦生热引起的刀盘温度场及应力场时空演变规律。结果表明:刀盘应力场与温度场的空间分布规律具有一致性,刀盘外边缘及与牛腿柱相连接的面板附近存在应力集中现象,同时温度较高;摩擦生热效应会导致刀盘应力不断增长,随着刀盘温度上升,高应力区域存在扩大趋势;随着刀盘旋转,刀盘最大温度及平均温度随时间线性增长,刀盘最大温度每秒上升6.35℃,而刀盘平均温度每秒上升约0.019℃。 展开更多
关键词 泥水盾构 刀盘 温度场 摩擦生热 热-结构耦合
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基于Herschel-Bulkley流变模型的盾构螺旋输送机保压性能 被引量:5
10
作者 杨益 李兴高 +1 位作者 李兴春 苏伟林 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期195-204,共10页
为准确预测土压平衡式盾构螺旋输送机的保压性能,假定渣土为黏塑性流体材料,对螺旋输送机的进出口压差进行了理论分析,从能量转化的角度解释了保压能力的来源.采用计算流体力学模拟方法对螺旋输送机内渣土的运输进行了定常流计算,其中He... 为准确预测土压平衡式盾构螺旋输送机的保压性能,假定渣土为黏塑性流体材料,对螺旋输送机的进出口压差进行了理论分析,从能量转化的角度解释了保压能力的来源.采用计算流体力学模拟方法对螺旋输送机内渣土的运输进行了定常流计算,其中Herschel-Bulkley模型用于描述渣土材料的流变行为,且运用多重参考系法充分考虑了螺旋叶片的旋转作用,得到了渣土流变参数及螺旋输送机工作参数对保压性能的影响规律,并将模拟结果与室内模型试验结果进行了对比.研究表明:渣土的屈服应力、黏度指数及幂律指数越大,螺旋输送机保压性能越优异,其中黏度指数及幂律指数的影响较为明显;螺旋输送机机械能损失量与螺旋转速和出渣效率基本成正比,转速越快,出渣效率越高,则保压性能越优异,可用二元线性回归模型估测机械能损失量与螺旋转速和出渣效率之间的关系;模拟结果与试验结果的趋势基本一致,Herschel-Bulkley流变模型用于计算螺旋输送机保压性能基本可靠,但模拟结果对保压性能的预估偏保守.基于数值计算结果,提出了螺旋输送机保压性能的优化流程. 展开更多
关键词 螺旋输送机 盾构机 计算流体力学 Herschel-Bulkley流变模型
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粉质黏土地层盾构施工地表沉降关键参数分析与预测 被引量:5
11
作者 杨益 李兴高 +1 位作者 蒋兴起 金大龙 《城市轨道交通研究》 北大核心 2021年第9期98-103,共6页
基于常州地铁土压平衡盾构穿越典型粉质黏土地层59个地表沉降监测断面实测数据的统计结果,分析了Peck公式用于预测常州地铁土压平衡盾构施工引起的地表横向沉降槽的适用性,得出了预测常州地区典型地层中盾构施工引起的地表沉降基本参数... 基于常州地铁土压平衡盾构穿越典型粉质黏土地层59个地表沉降监测断面实测数据的统计结果,分析了Peck公式用于预测常州地铁土压平衡盾构施工引起的地表横向沉降槽的适用性,得出了预测常州地区典型地层中盾构施工引起的地表沉降基本参数的取值范围。即:地层损失率取0.10%~0.75%,沉降槽宽度参数取0.3~0.7。基于盾构机对土体作用的力学模型,得到了盾构掘进时的地层位移场的解析解,并与监测数据对比,给出了相关参数的取值方法。应用给出的计算参数,可以较好地预测常州地铁施工过程中及施工后引起的地表沉降。 展开更多
关键词 地铁 盾构 地表沉降 预测模型 沉降槽
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富水软土地层盾构隧道下穿建筑物沉降分析及控制研究 被引量:20
12
作者 杨益 李兴高 +1 位作者 秦睿成 蒋兴起 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第S02期647-653,共7页
以常州地铁2号线盾构隧道下穿建筑物为背景,对建筑物沉降监测数据进行了分析,并利用数值模拟进一步研究了建筑物桩基的差异沉降及倾斜规律。研究结果表明:建筑物沉降值及倾斜值均满足设计要求,施工方案合理可行;因盾尾脱出产生的沉降发... 以常州地铁2号线盾构隧道下穿建筑物为背景,对建筑物沉降监测数据进行了分析,并利用数值模拟进一步研究了建筑物桩基的差异沉降及倾斜规律。研究结果表明:建筑物沉降值及倾斜值均满足设计要求,施工方案合理可行;因盾尾脱出产生的沉降发展速率快,沉降值大,为最终沉降的主要组成部分;洞内二次补浆是富水软土地层控制沉降的重要手段,可有效延缓和控制长期固结沉降的发展,补浆应遵循多次、少注的原则。 展开更多
关键词 地铁 盾构 建筑物沉降 施工控制 FLAC模拟
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老黏土地层土压盾构刀盘堵塞渣土改良效果评价方法 被引量:13
13
作者 杨益 朱文骏 +1 位作者 李兴高 苏伟林 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期43-49,61,共8页
以常州地铁2号线某盾构区间穿越老黏土地层为项目背景,对刀盘在硬塑高强度、高韧性黏土中的"堵塞"风险进行了初步评估,并设计和进行了改良渣土锥体拉拔试验,该试验方法可用于评价黏性渣土的改良效果.研究表明:黏土含水率对锥... 以常州地铁2号线某盾构区间穿越老黏土地层为项目背景,对刀盘在硬塑高强度、高韧性黏土中的"堵塞"风险进行了初步评估,并设计和进行了改良渣土锥体拉拔试验,该试验方法可用于评价黏性渣土的改良效果.研究表明:黏土含水率对锥体极限拉拔强度有显著影响,含水率越高,极限拉拔强度越小;分散剂在黏土稠度指数Ic<0.75时能有效降低锥体极限拉拔强度,减小量在10kN/m^2以上;试验所用黏土在稠度指数Ic=0.5~0.75时黏附量较高,在500g/m^2以上;添加分散剂后改良渣土的黏附量明显减小,关键在于黏土与分散剂充分混合.依据试验结果及现场经验提出评价改良后黏性渣土"堵塞"风险的方案,将黏性渣土按照极限拉拔强度和黏附量划分为4个"堵塞"风险等级. 展开更多
关键词 土压盾构 渣土改良 老黏土 分散剂 评价方法
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盾构切刀切削混凝土过程中的动态响应试验 被引量:6
14
作者 许宇 李兴高 +2 位作者 杨益 牟举文 苏伟林 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期182-189,共8页
为探究盾构切刀与混凝土的相互作用规律,开展室内切削试验,验证切削的实质是刀具与试件反复碰撞、挤压、切削和剥落的循环过程.通过切削力测试系统得到刀具前后角、刀具形状、切削深度和试件强度等因素对刀具法向切削力F_(n)与切向切削... 为探究盾构切刀与混凝土的相互作用规律,开展室内切削试验,验证切削的实质是刀具与试件反复碰撞、挤压、切削和剥落的循环过程.通过切削力测试系统得到刀具前后角、刀具形状、切削深度和试件强度等因素对刀具法向切削力F_(n)与切向切削力F_(t)的影响规律,并分析得到各影响因素作用下F_(n)、F_(t)及切削合力F_(c)的波动范围.结果表明:刀具切削混凝土的实质是碰撞、切削、剥落的反复循环,切削力始终处于波动状态;刀具前刃面承担主要的破岩任务,前角越大,所需的F_(n)和F_(t)及其波动性越小,刀具对试件的拉剪效果越明显;F_(n)、F_(t)均值与试件强度和切削深度均呈线性关系,试件强度和切削深度越大,F_(n)和F_(t)越大,其方向上的波动性越小;切削深度比试块强度对F_(c)波动性的影响更为显著,切削深度越大,因剥离而产生的碎屑粒径越大,而刀尖处碎屑均呈粉末状. 展开更多
关键词 盾构 切刀 混凝土切削 室内试验 切削力
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土压平衡盾构改良砂卵石土的输送性能研究 被引量:1
15
作者 杨益 李兴春 +2 位作者 李兴高 蔡志勇 刘泓志 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2021年第S02期299-305,共7页
大直径盾构在砂卵石地层中掘进时,易出现开挖面失稳、排土不畅、螺旋输送机卡死以及卵石沉舱等工程问题;而且,砂卵石地层易造成盾构刀盘及螺旋输送机转矩过大等情况。因此,对砂卵石土的流动性改良要求愈加苛刻。本文通过室内试验,得到... 大直径盾构在砂卵石地层中掘进时,易出现开挖面失稳、排土不畅、螺旋输送机卡死以及卵石沉舱等工程问题;而且,砂卵石地层易造成盾构刀盘及螺旋输送机转矩过大等情况。因此,对砂卵石土的流动性改良要求愈加苛刻。本文通过室内试验,得到砂卵石土的合理改良参数;以试验结果为依据,采用离散元法标定了改良砂卵石土的流动特性;并采用软件Solid Works建立土舱和螺旋输送机三维模型;利用离散元软件EDEM模拟改良砂卵石土在土舱及螺旋输送机内的输送性能。通过计算得出以下结论:1)当采用20%泡沫注入比对砂卵石土进行改良时,塌落度值为14.8 cm,流动性和保压能力均较为理想。2)土舱内渣土流速以螺旋机开口为顶点呈现倒三角形分布,土舱中间的倒三角区域流速较快,在2~8 cm/s,而土舱两侧的渣土流速较慢,速度基本在2 cm以下。3)螺旋输送机内颗粒压力远小于土舱内的压力,说明砂卵石土流动性欠佳,螺旋叶片阻隔了大部分的土舱内压力。4)砂卵石颗粒的运动与螺旋叶片并不同步,颗粒速度较叶片转速更慢,导致螺旋输送机的出渣效率在44.5%~47.7%。 展开更多
关键词 土压平衡盾构 砂卵石地层 渣土改良 输送性能 离散元法
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泥水盾构泥浆输送渣土冲蚀磨损力学性能的研究 被引量:3
16
作者 黄子木 李兴高 杨益 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第S01期25-30,共6页
为探究泥水盾构泥浆输送渣土时对弯管的冲蚀磨损规律,基于计算流体力学方法,利用FLUENT软件对泥浆弯管输送含粗渣土(≥20mm)泥浆的冲蚀磨损过程进行模拟仿真,采用单因素方法分析了泥浆流速、泥浆黏度和渣土体积分数3种因素对弯管冲蚀磨... 为探究泥水盾构泥浆输送渣土时对弯管的冲蚀磨损规律,基于计算流体力学方法,利用FLUENT软件对泥浆弯管输送含粗渣土(≥20mm)泥浆的冲蚀磨损过程进行模拟仿真,采用单因素方法分析了泥浆流速、泥浆黏度和渣土体积分数3种因素对弯管冲蚀磨损的影响规律。通过室内试验对泥浆磨损性能进行探究并验证模拟仿真的正确性。研究表明:泥浆流速对弯管的磨损率和磨损位置均影响显著,并且与磨损率呈正相关;渣土体积分数主要影响磨损率;泥浆黏度对弯管磨损状况影响不大;主要磨损区域均集中在弯管30°附近。 展开更多
关键词 泥水盾构 泥浆 渣土 冲蚀磨损 数值模拟
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泥水盾构管材在渣浆中冲蚀磨损试验研究 被引量:2
17
作者 干聪豫 黄子木 +2 位作者 刘泓志 李兴高 杨益 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2022年第1期66-74,共9页
为揭示泥水盾构管路材料在渣浆冲蚀下的磨损规律,利用自主设计的试验装置,通过室内试验测试渣浆的磨蚀特性,分析泥浆黏度、砂石体积分数、泥浆相对静压、浆体流速以及冲击方向对靶材磨蚀的影响。试验表明:1)泥浆黏度在工程现场允许范围... 为揭示泥水盾构管路材料在渣浆冲蚀下的磨损规律,利用自主设计的试验装置,通过室内试验测试渣浆的磨蚀特性,分析泥浆黏度、砂石体积分数、泥浆相对静压、浆体流速以及冲击方向对靶材磨蚀的影响。试验表明:1)泥浆黏度在工程现场允许范围内的变化,对含有小粒径渣土泥浆的磨蚀特性影响可以忽略不计;2)随着砂石体积分数的增加,特别是在高泥浆流速状态下,对磨片的磨蚀作用大幅度增加;3)泥浆相对静压的增加使得携带小粒径渣土的泥浆对磨片具有更强的冲蚀磨损;4)垂直于旋转方向的磨片磨蚀率大于平行于旋转方向的磨片磨蚀率。 展开更多
关键词 泥水盾构 渣浆 石英颗粒 磨蚀特性 室内试验
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沉管隧道半刚性管节节段接头力学性能数值模拟 被引量:1
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作者 李瀚源 李兴高 崔迪 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期1166-1176,共11页
接头是沉管隧道受力最薄弱的环节。依托实际工程建立了沉管隧道节段接头三维数值模型,研究了沉管隧道半刚性管节节段接头抗弯及抗剪力学性能,得到了接头受力与变形规律及接头抗弯、抗剪刚度变化规律。研究结果表明:(1)在压弯工况下,节... 接头是沉管隧道受力最薄弱的环节。依托实际工程建立了沉管隧道节段接头三维数值模型,研究了沉管隧道半刚性管节节段接头抗弯及抗剪力学性能,得到了接头受力与变形规律及接头抗弯、抗剪刚度变化规律。研究结果表明:(1)在压弯工况下,节段接头张开量与接头弯矩关系呈现三阶段变化规律,当接头张开量小于0.1 mm时,其抗弯刚度约占本体刚度的49%~87%,当接头张开量大于1 mm时,其抗弯刚度不足本体刚度的10%,初始预应力损失导致接头抗弯性能降低;(2)压剪工况下的接头抗剪性能主要由节段之间端面混凝土摩擦力提供,设置剪力键传力垫层可充分发挥节段接头端面混凝土摩擦抗剪力,提高接头整体抗剪性能;(3)在压弯工况下传力垫层不影响接头转动,而弯剪受力模式降低了传力垫层总受压荷载。 展开更多
关键词 沉管隧道 半刚性管节 节段接头 预应力筋 数值模拟
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盾构施工中渣土改良的设备依赖性分析
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作者 李兴高 蔡志勇 郭易东 《建筑机械化》 2024年第6期54-59,共6页
结合典型盾构工程案例,分析了盾构在刀盘结构、改良剂装置配备、添加剂注入口布置以及渣土搅拌装置方面针对渣土改良“塑性流动”方面的设计,并介绍了以流动速度和剪切速率为指标,定量评价渣土“塑性流动”的相关研究工作。
关键词 盾构施工 渣土改良 刀盘结构 注入口布置 搅拌装置 定量评价
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基于CFD-DEM方法的泥水盾构排浆管弯头沿程压力损失分析 被引量:5
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作者 郭易东 李兴高 +1 位作者 杨益 干聪豫 《现代隧道技术》 CSCD 北大核心 2021年第S01期191-198,共8页
为探究泥水盾构排浆管路中弯头位置的沿程压力损失,文章采用数值模拟的手段,利用CFD-DEM流固耦合技术建立了三维弯曲管道泥浆-岩渣两相流模型,模型中考虑了岩渣的几何形状,运用控制变量的方法分析了管道弯曲角度与曲率半径对管道压力损... 为探究泥水盾构排浆管路中弯头位置的沿程压力损失,文章采用数值模拟的手段,利用CFD-DEM流固耦合技术建立了三维弯曲管道泥浆-岩渣两相流模型,模型中考虑了岩渣的几何形状,运用控制变量的方法分析了管道弯曲角度与曲率半径对管道压力损失的影响,并依据数值计算结果求解出管道几何参数与压力损失之间的定量关系。结果表明:当管道的弯曲角度从20°增加到50°时,压力损失增加缓慢;当弯曲角度从50°增加到90°时,压力损失增加显著;管道的曲率半径越大,压力损失越大;管道的沿程压力损失ΔP与弯曲角度θ和曲率半径r基本呈线性关系,其中管道的弯曲角度对压力损失的影响较为明显。 展开更多
关键词 泥水式盾构 流固两相流 CFD-DEM 沿程压力损失 异形岩渣
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