富水软弱地层EBP盾构掘进土质改良与舱土压力控制研究

针对富水砂土与粘土地层,分别采用聚氧化乙烯(PEO)和聚丙烯酸钠(PAAS)两种新型材料作为土质改良剂,取得了很好的改性效果,并提出了舱土压力比容重管理的新概念和方法,克服了以往舱土压力控制技术的不足,实现了对舱土压力精确科学的管理,经应用实践表明,可避免掘进风险和保证开挖面稳定,为EBP盾构在富水软弱地层中安全掘进提供了新方法。

基于深度学习的盾构机土舱压力场预测方法

土舱压力是盾构机受力状态和掌子面稳定等核心问题中的关键因素。土舱压力具有显著的空间变异性,其形成演化机制源于装备与岩土之间的复杂耦合作用,与地质特征、掘进参数等多源参数相关。然而,现有土舱压力预测方法一般未考虑空间分布特征或地质参数影响。针对该问题,提出了一种基于空间分布物理特征函数导引深度学习的盾构机土舱压力场预测方法。该方法构建物理特征函数用于解耦土舱压力空间分布特征,采用卷积神经网络和门控循环单元分别提取多源参数历史信息的空间特征和特征系数的时序特征,结合多源参数实时信息对特征系数进行预测,从而实现土舱压力场的预测。以长沙地铁四号线某区段为案例,利用该方法准确预测了土舱压力空间分布实测数据,准确率高达0.98,验证了所提方法的有效性。敏感性分析表明,不同地层中土舱压力空间分布特征系数的主要敏感参数基本一致,但其敏感度随地层地质条件的变化规律差异显著,可为复杂地层盾构机土舱压力精细化调控提供参考。

基于残差神经网络的盾构土舱压力预测

土舱压力是保证盾构隧道施工安全和控制施工风险的关键参数之一。为此,提出一种基于残差神经网络的盾构土舱压力预测方法。首先,通过对南京地铁某盾构区间的掘进参数数据进行收集和分析,构建具有多个残差块的残差神经网络模型。然后,利用所建立的残差神经网络模型对盾构土舱压力进行预测,并评估模型对土舱压力的预测性能。最后,对残差神经网络的关键模型参数(包括残差块数目、网络宽度和学习率)进行参数分析,比较参数变化时土舱压力的预测性能,确定最佳的模型结构。并对模型关键参数进行分析。研究结果表明:1)所提出的残差神经网络模型可以较准确地预测盾构土舱压力,不同位置的土舱压力预测值与实际值接近;2)1#、2#、3#、4#、5#和6#土舱压力的决定系数(R 2)分别为0.95、0.96、0.94、0.90、0.91和0.96,均方根误差(E RMSE)介于0.017~0.023 MPa;3)相比于人工神经网络(ANN)、支持向量回归(SVR)和随机森林(RF)模型,残差神经网络模型对土舱压力的预测准确性更高。

土压平衡盾构土舱压力建立机制及设定准则研究

土压平衡盾构掘进施工中,土舱压力的设定对于控制盾构施工对周围环境的影响意义重大。结合超大直径土压平衡盾构施工的上海市迎宾三路隧道工程,利用理论分析和实测数据分析的方法对土压平衡盾构的土舱压力建立机制和设定准则进行研究。基于进出土平衡理念研究土舱压力建立过程中各施工参数间的关系,提出开挖面土体挤压量这一概念以揭示土舱压力的建立机制。建立盾构刀盘的细化模型,分析刀盘挤压作用下盾构开挖面上土体的挤压情况。基于控制开挖面土体不发生二次扰动的理念,提出土压平衡盾构土舱压力的设定准则,并对该土舱压力设定准则进行工程应用。现场监测数据显示,盾构掘进施工引起的地表隆沉得到有效的控制。

超大直径土压平衡盾构土舱压力和开挖面水土压力分布特性研究

土压平衡盾构土舱压力的设定对于控制盾构掘进对周围环境影响意义重大。结合某超大直径隧道工程,在土舱隔板和盾构掘进断面上埋设水、土压力计,对土压平衡盾构土舱内和开挖面上的水、土压力的分布和变化情况进行研究。监测结果揭示了土压平衡盾构掘进过程中土舱压力和开挖面水、土压力分布和发展特性。结合盾构施工参数进行研究,发现土舱压力增量可以通过螺旋机转速、盾构掘进速度等施工参数计算得到。开挖面上水、土压力无法完全传递至土舱隔板,土舱压力增量约为开挖面总应力增量的76.3%。研究成果为超大直径土压平衡盾构的土舱压力设定提供了有价值的参考。

土压平衡盾构机土舱压力的设定方法及原位实测反分析

通过分析盾构机刀盘开口率、穿越土层性质、隧道线型和地面超载4个因素对EPB盾构机土舱压力设定的影响,提出土舱压力的土性修正系数和曲线修正系数,建立既能体现土层性质又能反映隧道线型的土舱压力设定方法。基于杭州地铁盾构隧道施工的监测数据,以地表变形为筛选指标析出典型区段土舱压力的原位实测数据,并以此对开口率为36%的辐板式盾构机和开口率为65%的辐条式盾构机在淤泥质粉质黏土中分别以直线和曲线掘进时的修正系数进行反分析,得出相应的土性修正系数和曲线修正系数,并通过实例验证了修正系数的取值。结果表明:在给定土层中掘进时,开口率为36%的辐板式盾构机与开口率为65%的辐条式盾构机相比,前者挤土效应更明显,在曲线掘进时土舱压力的增量也较大;而后者的土舱压力更稳定。

矩形顶管机刀盘转动方向引起土舱压力变化规律的实测分析

土压平衡矩形顶管施工时,有效控制土舱中土压力的分布与变化十分重要。本文结合一大断面多刀盘矩形顶管工程,对各刀盘转动方向不同时的土舱压力分布进行分析,并对顶管机前方工作面理论土压力进行计算。发现刀盘旋转方向对土舱压力分布影响明显,顶进排土状态与顶进不排土状态时相同的刀盘转向对土舱压力分布影响规律基本一致,并通过比较得出合适的刀盘旋转方向。研究成果对矩形顶管施工控制土舱压力时选择刀盘转动方向具有指导作用。

土压平衡式盾构机土舱压力控制仿真分析

阐述了土压平衡式盾构机电液控制系统工作原理。在AMESim仿真环境中搭建了系统的仿真模型,仿真分析了推进系统的推进速度、螺旋输送机转速以及密封土舱内土压力的相关关系。仿真结果表明,通过实时控制推进系统的推进速度和螺旋输送机的转速,可使密封土舱内的土压力达到稳定,从而保证施工质量,有效维持地表的稳定性。

土压平衡盾构机土舱压力PID控制技术

介绍了土压平衡盾构机的构造和工作原理,以及土舱压力对地表沉降的影响。结合工程实际,指出了如何进行土舱压力PID控制及参数的调整。

基于纵向沉降曲线的黄土地层盾构土舱压力分析

为分析黄土地层盾构土舱压力设置问题,根据西安地铁4号线区间盾构隧道施工过程建立盾构施工数值模型,基于对模型不同位置处地表沉降量的监测,通过将不同监测点的地表沉降曲线转换到同一坐标下进行对比,分析土舱压力对掌子面前方未开挖地层的影响,进而提出盾构土舱压力合理取值方法。研究结果表明:1)盾构掘进对掌子面前方地层的扰动具有累积性,地层的变形具有滞后性,即盾构对掌子面前方地层挤压或支护不足时对掌子面前方地层的扰动会不断累积,表现为各监测断面的沉降曲线量值和分布规律不一致;2)当土舱压力与地层土压力相平衡时,各监测断面的监测曲线基本相似,针对设置工况,土舱压力为0.1 MPa时,地表沉降曲线落在同一狭长区域内,即表明该值为与该地层相匹配的土舱压力值。

论砂卵石地层土压平衡盾构掘进土舱压力及地层变形控制原则

本文在研究与分析砂卵石地层特性和盾构机类型及主要技术参数配置的基础上，针对前期施工过程中出现的土舱压力实际控制状况，以一段区间隧道作为工程依托，综合运用理论计算、三维数值模拟方法与手段，深入地研究与分析了土压平衡盾构施工的土舱压力对地表沉降控制的关键作用，确定了土压平衡盾构施工土舱压力与地表沉降控制的原则与措施。

基于土舱压力波动的盾构隧道开挖数值模拟

现有的盾构隧道开挖模拟,都是将掌子面上的土舱压力设定为定值。事实上,隧道掌子面上的土舱压力时刻在变。结合北京轨道交通L8盾构隧道开挖的工程实例,基于Box-Muller方法,将均匀分布随机数变换为正态分布随机数,并将其作为波动的土舱压力施加在数值模型上,以分析波动的土舱压力对盾构施工引起地表沉降的影响。

吉隆坡地铁A标段盾构土舱压力的计算与分析

文章以吉隆坡新捷运工程地下北段A标工程为例,基于Horn的三维楔形体破坏理论,采用极限平衡分析法,推导出了在土压及全水头压力作用下满舱土、半舱土、无土三种状态下土舱压力的计算方法,并采用整体分析与局部分析相结合的方法进行了验证。从计算结果可以看出,影响土舱压力的因素主要有水位高度、覆土厚度、粘聚力、覆土及掌子面处的内摩擦角,并对这五个因素进行了敏感性分析。通过运用该方法计算的土舱压力进行掘进并对现场监控量测数据进行分析,地表沉降均满足相关设计要求。

土压平衡盾构刀盘开口率对土舱压力的影响

土舱压力与刀盘开口处的土压力并不相等,两者之间存在压力差,该压力差是开挖面土体正常进入土舱的保证。试验及现场监测数据表明,刀盘开口率是影响该压力差的重要因素之一;其它条件相同时,刀盘开口率越小,土舱压力差越大,反之,则越小。采用流体力学理论推导了近似的土舱压力及刀盘开口处压力差计算方法,通过通过现场监测数据和离散元分析结果对公式进行了验证和修正。研究成果使定量分析开口率对盾构推进的影响成为可能,对土压平衡盾构的土舱压力管理及开口率选型有重要意义。

土压平衡盾构土舱压力控制技术研究

介绍土压平衡盾构工作原理,土舱压力与地基沉降或隆起的关系,结合上海地铁工程实际,就土压平衡式盾构土舱压力控制技术有针对性地进行探讨。

盾构无障碍始发土舱压力计算模型研究

常规的盾构始发需预先凿除钢筋混凝土围护结构,土舱压力无法及时建立,即便对洞口处土体进行了止水加固处理,仍无法彻底改变洞口处土体坍塌、涌水、涌砂等问题。文章基于洞口处采用玻璃纤维筋混凝土围护结构,建立了盾构无障碍始发土舱压力计算模型,提出了盾构无障碍始发土舱压力计算公式。通过在北京地铁16号线工程中的实际应用表明,所建立的计算模型能够反映土舱压力的建立过程,可实现土舱压力的快速建立;此外始发掘进前外加泥土等材料的加入量对于建立土舱压力极为关键。

大断面盾构隧道施工碴土改良数值模拟及土舱压力对地表变形的影响机理研究

本文依托成都地铁17号线黄石站—市五医院站盾构区间工程实例,对隧道施工过程中碴土改良后地表沉降进行监测,同时应用FLAC3D三维数值软件模拟了砂卵石地层碴土改良施工过程,给出了地表纵、横向变形规律,继而研究了不同土舱压力下的地表变形曲线。结果表明:实测数据与数值模拟结果基本吻合;地表变形随土舱压力升高呈线性增加,根据拟合直线可推测出地表在不同土舱压力条件下的变形值;对于碴土改良后的砂卵石地层盾构隧道施工的土舱压力在0.19~0.22 MPa范围内能保证地表沉降满足控制指标的要求,从而为卵漂石地层盾构施工提供参考依据。

基于改进DIN模型的土压平衡盾构土舱压力计算方法及适用性分析

传统的土压力计算理论未考虑地下水压力连续变化和渗透力对土体有效应力的影响,造成计算结果不连续,不适用于土压平衡盾构土舱压力计算。首先基于德国工业标准提出的DIN模型,研究了水压随埋深的变化并对该模型进行了改进。然后结合成都平原地区高水位的地质及水文特点,结合工程实例研究改进的DIN模型对砂卵石和泥岩复合地层的适用性。改进的DIN模型计算结果连续性较好且与实测值吻合较好,但当隧道埋深小于1.5倍隧道外径时其计算值偏小,应对其进行修正。

基于FLAC3D土舱压力波动对盾构隧道开挖的影响研究

土压平衡盾构掘进施工中,土舱压力的变化对于控制盾构施工对周围环境的影响很大。在盾构隧道的施工中,开挖面处土体的土压力值与土舱压力不相等,两者间存在一定的压力差,以保证土体顺利进入土舱,而随外界环境、岩土性质的变化,土舱压力是会发生波动的,从而使土舱压力会给施工过程中地表的沉降、围岩的应力重分布和衬砌内力的变化带来的影响都是值得考虑的。本文基于FLAC3D平台,采用Box-Muller方法结合MATLAB软件形成波动的土舱压力,研究在土舱压力波动时对盾构隧道开挖过程的影响。结合某地铁线盾构隧道开挖的工程实例,研究土舱压力在波动时对盾构隧道施工过程中隧道地表沉降、围岩应力重分布以及衬砌内力的影响,为今后盾构隧道的施工提供一定的理论支撑。

富水砂层条件下盾构机土舱压力参数分析

盾构法作为一种机械化程度较高的隧道暗挖法广泛应用于城市地铁建设。结合西安地铁4号线工程下穿建筑群施工段对盾构机的土舱压力设定值进行分析,研究结果表明:施工期间土舱压力设定合理,建议下穿段上部土舱压力控制在1.5 bar^1.6 bar范围内。