砂卵石地层盾构始发与到达端头土体加固范围研究

基于板块强度理论,结合砂卵石地层的受力特点,将盾构始发与到达端头土体加固的力学计算模型简化为四边简支的矩形薄板,根据弹性力学中矩形薄板的莱维解,运用最大剪应力和最大拉应力原理,分析得出端头土体的纵向加固范围;采用MIDAD/GTS有限元分析软件,依托工程实例,建立三维有限元计算模型,对端头土体加固厚度、位移、加固土强度进行分析。研究结果表明:砂卵石地层端头土体纵向加固范围取1.0～1.5倍洞径可以满足盾构始发与到达安全性要求。

土压平衡盾构始发与到达端头加固研究

为确保盾构始发与到达的顺利进行,避免施工过程中出现端头土体失稳现象,从而引发地表沉陷、塌方等工程事故,作者在分析了现有端头加固理论模型的优缺点后,基于端头加固土体的力学和数学模型,提出了基于强度理论的荷载等效模型和基于稳定性理论的砂性土端头滑动模型,给出了端头土体纵向加固范围计算公式。同时,根据盾构设备的几何构造特征及端头土体的渗透性要求,提出了盾构始发与到达端头土体纵向加固范围"几何准则"。该研究方法综合考虑了端头土体的强度、稳定性、渗透性及盾构设备的几何尺寸对盾构始发与到达的影响,研究结果对指导施工及反馈盾构隧道设计具有重要理论与实际意义,也可为类似研究提供参考。

盾构始发与到达风险分析

盾构始发与到达时掘进工序在在隧道建造过程中处于关键地位,它直接关系到周围建筑物的安全和整个施工过程的安全,同时,这个阶段也是施工过程中最容易出现问题的阶段,如何在施工中采取合理的措施,尽量避免危险事故的发生,是值得注意的问题。本文阐述了盾构的概念和采取的常用方法,指出了盾构始发与到达施工中容易出现危险的因素。

基于强度与稳定性的端头加固理论模型及敏感性分析

为确保盾构始发与到达的顺利进行,避免施工过程中发生端头土体失稳,引发地表沉陷、塌方等工程事故,基于土体强度与稳定性的基本理论,作者就如何确定端头土体纵向加固范围和建立砂土复合地层端头滑动模型进行了研究。在具体分析了现有端头加固理论模型的优缺点后,提出一种基于强度理论的荷载等效模型和基于稳定性理论的砂性土端头滑动模型。该端头加固理论模型,与已有的计算模型相比,更真实地反映了端头土体的受力状况,因而与工程实际情况更为接近,且具有地层适应性。同时,为了检验新强度理论模型的合理性,分别对新旧模型进行实例比算,并对2种模型的主要影响因素进行了敏感性分析。研究结果表明:当盾构隧道直径较小时,已有模型和新提出模型的计算结果误差较小,计算结果较为接近;随着盾构隧道直径的不断增大,已有模型的荷载简化会引起较大的计算结果误差,如将其结果应用于工程,可能会引发较严重的工程事故;对于大直径盾构,特别是盾构隧道直径大于10m时,建议采用本文提出的改进理论模型进行端头加固设计和验算,由此得出的加固范围更加符合工程实际情况,对工程有很强的指导意义。同时基于强度理论提出的荷载等效模型为非对称荷载问题的研究提出了一种新的研究方法和求解思路,对今后类似问题的求解具有较好的借鉴意义。