考虑土体流变特性的盾构机-土体相互作用研究

针对掘进状态下盾构机-土体相互作用问题,考虑土体流变特性,基于黏弹性理论和叠加原理,建立了盾构机-土体相互作用模型,提出了考虑盾构机结构特点,掘进速度和土体流变时效性的盾构机和周围土体间接触应力的计算方法,得到盾构机-土体接触应力与地层初始应力,开挖半径和时间成正比,与土体位移成反比。将黏弹性解与弹性解进行了对比,结果显示考虑流变作用推导的黏弹性解大于弹性解。对土体黏性系数、盾构机掘进速度和停机时间对盾构机-土体接触应力的影响规律进行了分析,结果显示盾构机-土体接触应力随着黏性系数的增大逐渐减小并趋于稳定,随掘进速度的增大逐渐减小并逼近于弹性接触应力分布曲线,随着停机时间的增加逐渐增大并逐渐达到稳定。

下穿隧道–土–地表邻近框架结构相互作用体系地震响应初步分析

在中国城市轨道交通快速发展的推动下,隧道等地下结构近距离下穿地表建筑物的案例越来越多。对于相互穿越工程,较多的关注在于隧道等地下结构动态施工对地表建筑物安全的影响,而忽视了隧道建成后对被穿越的地表临近建筑物抗震性能的影响。拟结合某实际工程,建立盾构隧道–土体–地表邻近框架结构相互作用体系二维数值计算模型,对比分析隧道与邻近框架结构相互之间地震响应影响规律。计算分析表明:①隧道的存在使隧道两侧土体表面出现一个地震响应放大区;②下穿隧道对地表框架结构的地震响应有部分影响,但影响程度有限;③地表结构的存在对隧道结构地震响应的影响较小,可忽略不计。研究成果可为地下结构的规划以及地表结构与地下结构的抗震设计提供参考。

软土地层土压平衡盾构法施工的模型试验研究

我国沿海地区以及许多内陆城市的地下广泛分布着很深的软黏土沉积层,目前该区域的许多城市都已兴建或正在筹建地铁。为确保在这种软弱地层中能采取与之相适应的盾构工法、减少对周围环境的影响以及降低工程造价,以上海地铁M8线某区间隧道工程为研究背景,采用室内模型试验的方法,进行了土压平衡盾构针对软土地层的适应性试验研究。为此,首先根据相似理论和模型试验方法建立了土体–盾构机器之间的相似系统;随后,针对上海地区特定的软土地层,进行了人工模型土壤的配制和模型试验方法的设计,并利用直径400 mm的模型盾构机模拟直径6340 mm的原型盾构机;最后,进行盾构不同工作参数组合的掘削试验,并记录下试验过程中机器工作参数及土体内应力和变形变化的有关试验结果,通过对试验数据的整理与分析,得出了软土地层中土压平衡盾构法施工的一些有用的规律。

土压平衡盾构法施工参数的模型试验研究

由于受地质条件和施工工艺的限制,盾构掘削参数的变化难免会对地层产生扰动影响,往往由此而引发一系列的环境病害问题,故而有必要开展土体-盾构系统的基础试验研究。首先进行了盾构模型试验方案的设计,该方案包括直径0.4 m的土压平衡模型盾构、2.4 m×2.4 m×1.2 m的试验土箱、盾构工作驱动系统和数据采集系统等4部分;随后在软硬不同的模型土层中,进行盾构不同工作参数组合的掘削试验,得出一些有用的规律。

软土地层土压平衡盾构施工参数的模型试验研究

我国沿海经济发达城市及一些内陆中心城市正在兴建或筹建地铁,这些地区的地下广泛分布着较厚的软黏土沉积层。为研究土压平衡盾构在这种软土地层中施工的适应性,以上海地铁M8线某区间隧道工程为研究背景,采用室内模型试验的方法,开展在不同埋深、不同刀盘开口率、不同推进速度以及不同螺旋机转速等情况下的盾构掘削模型试验。通过对试验结果的整理与分析,得出土仓压力与排土效率、单位时间排土量与推进速度、推力和扭矩之间的内在联系,以及隧道埋深、刀盘开口率、推进速度对推力和扭矩的影响。这些结论的取得为盾构施工参数之间及其与地层特性之间的适应性理论提供了有益的帮助,并为更好地指导软土地层盾构隧道的设计与施工服务。

深基坑工程施工对邻近盾构区间隧道结构影响的数值分析

基坑-既有盾构隧道-土体相互作用影响分析对城市地铁隧道建设具有重要指导意义。以佛山市平安中心建设项目基坑对已建地铁3号线盾构隧道结构的影响分析为例,结合基坑工程支护结构设计参数、基坑工程施工特点以及紧邻的盾构隧道结构特点进行分析,通过三维数值模拟,分析深基坑施工对侧下方地铁区间隧道造成的不利影响,评估地铁区间隧道的安全性,并提出相应的工程保护措施。