基于泥水平衡盾构掘进参数的PSO-BP神经网络掘进地层识别模型研究

为解决泥水平衡盾构机在掘进时无法准确地实时识别掘进地层的问题,以珠三角水资源配置工程为例,研究泥水平衡盾构机的盾构推力、掘进速度、刀盘转速、刀盘扭矩在不同地层下的变化规律,提出基于掘进参数的PSO-BP神经网络掘进地层识别方法,建立盾构推力、掘进速度、刀盘转速、刀盘扭矩4种掘进参数为输入集,地层编码为输出集的地层识别模型。工程数据的验证结果表明,该模型在珠三角水资源配置工程数据集上的掘进地层的识别准确率达99.07%,PSO-BP神经网络算法的识别准确率明显高于BP、RF、RBF、CNN等机械学习算法。

基于CFD-DEM方法的泥水平衡盾构排屑效率影响因素敏感度

泥水平衡盾构机气垫仓内岩屑的快速排出对于保证施工安全和提高掘进效率至关重要,已有研究主要集中在岩屑在排浆管中运输的运动特性,而从气垫仓进入排浆管直至排出的完整过程却往往被忽略,因此现有研究对于指导实际工程还存在局限性。基于CFD-DEM(computational fluid dynamics-discrete element method)计算流体力学-离散单元耦合计算方法并结合实际工程建立了可以完整反映气垫仓内岩屑排出的数值计算模型,对比了不同冲刷管布设情况下(垂直距离h1、水平距离h_(2)和转角β)岩屑的排出情况,总结了不同因素对岩屑排出率的敏感度。研究结果表明排出率随着h1的增加而减小,随着h_(2)和β的增加而增加,三个因素的平均敏感度排序从大到小依次为h1(1.6)>h_(2)(0.79)>β(0.61),因此在实际工程中降低冲刷管高度是提高岩屑率最有效的措施。研究结果可为优化冲刷管的布设和制定相关施工措施提供实用参考。

世界高铁最大直径泥水平衡盾构机成功下线

日前,由中铁隧道局、中铁工程装备集团联合研制的世界高铁最大直径泥水平衡盾构机——崇太长江隧道“领航号”在浙江杭州成功下线。

大直径泥水平衡盾构近接侧穿高架桥群影响分析

依托成都至浦江铁路紫瑞隧道盾构区间工程,结合对周边地质条件、施工难度、施工安全的分析,提出了大直径盾构盾体减阻及防沉降工法,并对其中大直径泥水平衡盾构侧穿高架桥群工况进行三维数值模拟,计算了隔离桩方案对于桩基加固的效果。结果表明:伴随土压力的增大,桥梁桩基的水平位移随之增大;桥梁桩基的水平位移随着深度增加先增大再减小;对比隔离桩和桥桩的水平位移,可知桥桩的最大水平位移明显小于隔离桩的水平位移,说明隔离桩取得了较好的效果。研究结果为保证盾构掘进安全性,减少高架桥变形沉降提供了重要的理论支撑。

基于Bi-LSTM-ARIMA的超大直径泥水平衡盾构油脂消耗量预测模型

为了对盾构盾尾油脂消耗控制提供指导,以盾尾密封油脂消耗量预测精度为目标,采用双向LSTM与ARIMA模型相结合的方法,构建Bi-LSTM-ARIMA盾尾密封油脂消耗时间序列预测模型,在综合考虑盾构掘进参数与相关工程地质及水文地质参数的基础上,建立盾尾密封油脂消耗BP神经网络预测模型。以济南黄河隧道为依托,基于区间隧道既有盾尾油脂消耗数据对盾构东线区间盾尾密封油脂消耗量进行训练和预测。研究结果表明:Bi-LSTM-ARIMA模型对盾尾密封油脂消耗预测的均方根误差为13.47,平均相对误差仅为3.13%,相较于ARIMA时间序列模型和BP神经网络模型具有更高的预测精度,具有较好的实用性与可靠性。

泥水平衡盾构泥浆环流系统工作模式与参数计算

泥水环流系统由进浆回路、排浆回路、控制阀组、接管器等组成,主要用于维持开挖面稳定和盾构推进过程中所切削下来的碴土输送。盾构掘进过程中主要参数包括刀盘转速、掘进速度、盾构推力、刀盘扭矩及盾构姿态,这些参数相互制约。在实际的工程项目中,要根据地层条件、刀盘状态、同步注浆情况、泥浆质量等因素,正确使用泥浆环流系统各种参数的计算方法来确定合适的掘进参数,不应盲目追求速度。

泥水平衡盾构掘进对邻近桩基的影响

基于某泥水盾构隧道施工为工程背景,通过有限元软件建立三维数值模型,结合现场监测结果,研究了泥水盾构隧道穿越桩基过程中对桩基的影响。研究表明,当桩基距隧道同样的水平距离时,桩基埋深对桩的水平位移有一定程度的影响。不同泥水压力对桩基水平和竖向位移均有显著影响。泥水压力越大,桩基变形影响范围越大,桩基的水平和竖向位移也越大。隧道掘进会引起地层损失,从而造成桩基产生位移。不论L/H(桩长/隧道埋深)大小,桩身水平位移峰值均随着地层损失率的变大而变小,当地层损失率为0.28/%(泥水压力为332kPa)时桩身水平位移峰值最小。

泥水平衡盾构穿越复合地层泥浆处理技术研究

泥水平衡盾构在掘进过程中保证红线范围内岩土结构稳定,适用于地下水压大、土体渗透系数大的地质状况,广泛用于过江过海等公路铁路隧道的施工,可以精确控制掌子面压力、减小地面沉降,确保刀盘在软土施工中不结泥饼,加快施工进度,增大泥水盾构区间隧道施工的安全性、可靠性。泥水平衡盾构的泥浆环流系统如同人体的血液循环系统,泥浆处理系统犹如肾脏器官保持泥浆的洁净。

小直径长距离泥水平衡盾构接力送风技术的研究与应用

以小直径超长距离泥水平衡盾构工程为实例,通过计算分析比选压入式接力送风方案,在应用中通过实测数据和观察分析发现现状接力送风缺陷,从而制定改进方法,形成有效可靠的小直径长距离泥水平衡盾构接力送风技术。该技术给同类工程应用提供了重要借鉴。

超长距离小直径泥水平衡盾构高效运输技术研究及应用

小直径盾构在市政管线领域具有广阔的应用前景,在我国尚处于起步阶段。其中,超长距离小直径盾构的工效与国际先进水平具有明显差距,而运输是工效的关键制约因素。以某天然气主干管网超长越江隧道为例研究高效运输技术,分析研究运输的各个环节所占用的时间,通过创新技术压缩列车装卸车和行走时间,通过岔道会车和编组减少单环运输时间,并且辅以长距离运输安全管理和信息化管控技术应用成功,取得良好的工效。该技术对小直径盾构在我国的发展具有重要的推广和借鉴意义。

泥水平衡盾构下穿海域施工技术应用

以深圳地铁12号线左炮台站~太子湾站区间下穿码头海域工程为例,阐述了泥水平衡盾构机成功下穿码头海域、断层破碎带及上软下硬地层的施工技术,主要包括风险辨识、盾构机选型、施工过程技术方案及风险预控措施等,通过对技术应用成果总结分析进一步说明了本技术具有科学性、安全性和高效性。因此,泥水平衡盾构下穿海域施工技术可供类似工程借鉴与参考。

超大直径泥水平衡盾构机滚刀磨损分析

盾构机因其机械化程度高,广泛应用于国内的隧道建设,而华南地区普遍存在的混合花岗岩地层,导致盾构法隧道施工过程中普遍存在刀具磨耗严重、掘进参数不易选定、管片衬砌施工期易损伤等问题。本文以某跨海通道工程项目为例,分析超大直径泥水平衡盾构机在上软下硬、软硬不均、全断面硬岩等地层施工过程中滚刀的破坏形式与磨损规律,为滚刀更换提供依据并降低其成本。

浅谈大直径泥水平衡盾构穿越断层破碎带施工技术

本文以建宁西路过江通道为例,具体介绍了盾构穿越长江断层破碎带的大直径泥水平衡盾构施工技术,对高水压土岩复合地层和断层破碎带的盾构选型设计、刀具设计,掘进参数、注浆管理和换刀措施进行探讨。以为大直径泥水过江盾构穿越高水压土岩复合地层、断层破碎带类似工程施工提供经验借鉴,在确保施工安全的前提下提高盾构施工工效。

泥水平衡盾构刀盘扭矩计算及其影响因素分析

研究目的:泥水平衡盾构刀盘扭矩是盾构设计的关键参数,为精确计算该扭矩值,结合泥水平衡盾构的特点,推导泥水平衡盾构刀盘扭矩计算公式,通过天津地下直径线工程和北京地下直径线工程中的刀盘扭矩实测值,对计算公式的准确性进行验证,并对泥水平衡盾构刀盘扭矩的组成和主要影响因素进行分析。研究结论:(1)刀盘正面摩阻扭矩所占总扭矩比重最大,达到60%以上,其次是刀盘背面摩阻扭矩和刀盘侧面摩阻扭矩,这三项占刀盘总扭矩的90%以上;(2)刀盘开口率每增加10%,刀盘扭矩约降低5%;(3)泥水压力每增加10%,刀盘扭约增加8%;(4)刀盘扭矩随刀盘直径的增大而增大,且扭矩增加量亦随刀盘直径的增大而增大;(5)刀盘扭矩随刀盘与土体间摩擦系数的增大而增大,两者相关性良好;(6)该研究结果可为泥水平衡盾构设计、施工阶段刀盘扭矩的精确预测和控制提供依据。

泥水平衡盾构开挖面稳定模型试验研究

以崇明越江隧道为背景提出了泥水平衡盾构动态开挖模型试验的可行试验方案,并通过该试验对泥水平衡盾构开挖面平衡的机理,盾构推进时沉降的分布规律进行了研究。试验结果表明,泥水平衡盾构开挖面导致的地表沉降很大程度上取决于开挖过程中泥舱压力的浮动范围。通过将试验结果与楔形体模型理论计算的极限泥浆压力进行对比,得出了更加合理的极限泥浆压力浮动范围,有利于指导将来实际工程的施工。

泥水平衡盾构开挖面稳定性模型试验研究

在泥水平衡盾构施工过程中,如何确保施工安全并减少对周边环境的影响受到国内外学者的广泛关注,地层土体稳定性问题显得尤为重要,但对于砂质地层开挖面稳定性的失稳机制及其稳定性分析尚处于经验阶段。利用大尺寸模型试验,研究了不同水头高度(无水、0.9 m和1.1 m)下两种地层中开挖面主动破坏的发展模式和受力情况。试验中分析了不同水头高度对开挖面主动破坏的影响,研究结果表明:砂质土层中盾构隧道开挖面失稳时,存在土拱效应,使得地表对开挖面主动破坏的响应存在滞后效应;根据水头高度不同,可将砂质地层中开挖面主动破坏发展模式划分为无水模式、低水头模式和高水头模式;在形成泥膜和提供支护力的过程中,会在砂质土层中产生超孔隙水压力,在确定支护力时,应在静止土压力和静水压力的基础上,考虑超孔隙水压力的影响。研究结果对确定开挖面极限支护压力有重要的指导意义。

泥水平衡盾构开挖面平衡控制系统仿真设计

在分析工作原理的基础上,建立了泥水平衡盾构开挖面平衡控制系统的数学模型,为该系统中的气泡舱气压力调节回路和泥水液位调节回路设计了不同的控制器,分别在气泡舱气压力单回路调节模式和气、液双回路调节模式下就所设计的不同控制器的控制效果进行了仿真对比,得出了不同干扰对系统的影响情况,针对影响较大的干扰,提出了相应的控制对策,给出了根据不同的实际应用要求和场合所应选择的最佳控制方式和自动切换方法,由此设计出该系统的数字化统一控制模型.

钢套筒平衡技术在泥水平衡盾构出洞工程中的应用

钢套筒结合端头加固辅助盾构始发已广泛于隧道建设中,但在高水压、复杂地质等环境下,端头加固效果不佳,且现有的钢套筒辅助始发技术不成熟,存在较高的风险。在广州13号线一期工程南岗站—温涌路站区间中,针对始发端超高水压、周围管线和房屋密集等复杂环境条件,通过对钢套筒关键技术进行分析及改进,在无端头加固的条件下,采用泥水平衡盾构钢套筒始发。工程实践表明,此工法取得了较为理想的效果。

大直径泥水平衡盾构浅覆土始发地表沉降特性

研究目的:在盾构始发阶段,由于覆土浅、地层自稳能力差,地层扰动引起的危害已成为不可忽视的问题。基于此,本文以京张高铁清华园隧道工程为背景,依据始发段实际加固方案及现场监测得到的始发段掘进参数,采用有限差分法建立三维泥水平衡盾构隧道数值模型,通过分析始发施工过程中隧道周边地表土体位移,并与现场实测进行对比,研究大直径盾构浅覆土始发段地层位移变化特征。研究结论:(1)数值计算与现场监测结果得到的土体位移规律基本一致,验证了本文盾构法施工数值模拟计算方法的工程实用价值;(2)由于始发竖井端头进行了高压旋喷桩加固,相应的地表沉降明显得到控制改善,印证了加固方案的有效性;(3)得到了大直径泥水盾构浅覆土始发土体变形规律:隧道轴线上方土体的沉降位移最大,为20 mm,两侧逐渐减小,两端呈现轻微上拱趋势,隧道周围土体有向洞室挤人运动的趋势;(4)该研究成果可为类似大直径盾构浅覆土始发工程提供参考。

泥水平衡盾构通过基岩孤石施工技术

为解决台山核电站取水隧洞泥水平衡盾构施工中分布的坚硬花岗岩孤石群,基岩孤石段,采用"物探先行、钻探验证、查明分布、控制爆破、限定块度、带压进仓、仓后打捞"的方法.通过钻爆船定位控制技术、钻孔定位控制技术,控制爆破技术,成功将基岩、孤石爆破至限定的块度,通过袖阀管后退式分段注浆加固地层稳定了孤石.顺利通过了花岗岩孤石群,基岩孤石段,取得了较好技术经济效果.