粉细砂地层双线盾构施工实测地表沉降规律分析与预测

依托南通地铁二号线某区间盾构隧道施工,针对盾构穿越典型粉细砂地层条件,对双线盾构隧道施工引起的地表沉降开展现场测试和规律分析,对经典Peck公式在南通地区粉细砂地层中双线盾构施工的适用性进行探讨,并研究先行线和后行线土体损失率和地表沉降槽宽度系数的取值及影响因素。研究结果表明,在粉细砂地层中,后行线隧道施工对地层的二次扰动效应会引起先行线轴线上方地表沉降的显著增加,且二次扰动效应明显强于其他软土地层,但弱于砂土地层;相较于淤泥质土地层,在粉细砂地层中盾构停机对地表沉降的影响更为显著;先行线和后行线施工引起土体损失率比值η_(1)/η_(2)在1~5倍范围内,平均值为2.3,先行线和后行线地表沉降槽宽度系数比值K_(1)/K_(2)在1~2倍范围内,平均值为1.4;砂土、粉细砂和粉土地层中土体损失率比值η_(1)/η_(2)均大于1,η_(1)/η_(2)和K_(1)/K_(2)与隧道覆土深度比(H/D)相关性较弱。

果园风送式喷雾机在现代矮砧苹果园的喷施效果评价

【目的】探究风送式塔型喷雾机在矮砧宽行密植苹果园中的施药效果,优化施药参数,为现代矮砧苹果园农药施用“减量增效”提供理论参考。【方法】以5年生烟富3苹果为试验材料,采用水敏纸雾滴测试卡测定3WF-1000风送式塔型喷雾机雾滴粒径、雾滴密度与覆盖率,并利用示踪剂诱惑红测定喷雾机的药液沉积量及地面沉积量。【结果】在5年生现代矮砧宽行密植苹果园中,喷雾机在不同牵引速度下的雾滴特性差异显著,与牵引速度为1.16 m·s^(-1)(4.18 km·h^(-1))时相比,牵引速度为1.77 m·s-(16.37 km·h^(-1))时的雾滴覆盖率和雾滴粒径由62.19%和142.67μm下降到57.03%和131.67μm,而雾滴密度由141.72点·cm^(-2)增加到179.86点·cm^(-2);牵引速度为1.77 m·s^(-1)时的叶面平均沉积量、地面沉积量和农药利用率分别为0.24μg·cm^(-2)、0.55μg·cm^(-2)和47.1%,均高于1.16 m·s^(-1)时(分别为0.22μg·cm^(-2)、0.43μg·cm^(-2)和43.7%)。【结论】3WF-1000型风送式喷雾机两个牵引速度(1.16 m·s^(-1)和1.77 m·s^(-1))的雾滴特性均能满足矮砧宽行密植苹果园病虫害的防治要求,喷雾机在牵引速度1.77 m·s^(-1)时农药利用率更高,但易导致土壤流失率增高。

双隧道开挖对浅基础建筑物沉降影响的研究

基于离心模型试验和数值模拟计算,对两条平行开挖的跨江隧道引起的上部浅基础建筑物和地表沉降规律进行了研究。结果表明:浅基础建筑物不同监测点位的沉降量均随土体体积损失率的增大而增大。随着土体体积损失率的增加,上部浅基础建筑物的不均匀沉降增加,隧道上方的土体的竖向位移逐渐增大,沉降槽的范围逐渐增大。本项目中隧道间距为1倍洞径条件下,左右隧道开挖顺序的改变会对上部建筑物沉降量和地面最大沉降量影响较小,但先开挖隧道拱顶处的地面沉降要大于后开挖隧道拱顶处的地面沉降。

泥水盾构近接地下管线施工的管线沉降计算方法及管土位移规律研究

为更准确地预测管道受盾构开挖引起的竖向位移,对基于傅里叶变换的管道位移传递矩阵法进行修正,考虑泥水压力和注浆压力2个关键参数对管道位移的影响,并提出1种基于沉降监测数据的地层损失率的反演计算方法。同时,利用数值仿真软件FLAC3D分析不同工况下的管土变形规律,并与修正后的传递矩阵法进行对比。研究结果表明:由地层损失率反演计算方法可以计算得到较为准确和合理的地层损失率,使用该地层损失率计算地表沉降时与数值软件结果吻合度较高。修正后的传递矩阵法保留原计算方式的便捷性,同时考虑泥水压力和注浆压力等实际因素,与现场实测值更加贴近,准确度更高。管道与地层的相互作用可以通过管土相对刚度进行宏观定性描述,该参数可以反映出不同材质、壁厚、直径等条件下管道受盾构开挖影响的敏感性。研究结果可为盾构下穿既有管线的管线沉降预测提供一定参考。

基于地表位移控制的浅埋盾构管片壁后注浆压力确定方法

采用考虑卸载模量的硬化土小应变模型,模拟分析了不同埋深盾构隧道施工时地表竖向位移随管片壁后注浆压力的变化规律,并从盾构施工微扰动控制角度探讨了壁后注浆压力的确定方法。结果表明:随壁后注浆压力增大,不同埋深下地表竖向位移均可分为沉降敏感阶段、稳定阶段和隆起敏感阶段;壁后注浆压力应在隧道顶部上覆土自重应力的基础上进一步增大,以顶起上覆土,弥补超挖引起的地表沉降;当地层损失补偿率与地层损失率接近时,可达到盾构施工微扰动控制要求,据此提出一种综合考虑地表竖向位移、地层损失率、地层损失补偿率的壁后注浆压力范围确定方法。

浸渍对石墨接地材料理化、电气性能的影响研究

浸渍液是以磷酸、磷酸盐、硼酸盐为主要试剂,为改善输配电接地工程用柔性石墨接地材料抗高温氧化性能差、温度耐受性低等问题配制而成,通过高温灼烧和工频大电流短路的方法测量柔性石墨接地材料的氧化失重率、机械性能、电气性能。结果表明:浸渍处理后的柔性石墨接地材料,高温灼烧时长为1h,灼烧温度在700℃以下时,柔性石墨接地材料的氧化失重率降低90%,断裂负荷变化率、交直流电阻绝对变化率也均未超过DL/T 2095—2020要求的10%变化率限制,浸渍液在柔性石墨接地材料表面形成了抗氧化涂层,阻止了柔性石墨接地材料在高温下的氧化,使得其抗高温氧化性能显著提高。

软土深部盾构开挖地层损失率对软土土拱效应的影响分析

盾构在软土深部地层进行主动开挖时,开挖所采取的地层损失率差异,会使得深部地层土体产生不同的位移以及应力变化,从而对软土深部地层的主动土拱效应产生差异影响。通过调整计算模型中的主动开挖土体范围,设定7种不同的地层损失率,建立地层损失与软土主动土拱效应比例之间的对应关系。通过分析可得:1)盾构在4倍直径埋深条件下进行主动开挖时,在隧道上方1～2倍直径范围内形成主动土拱作用区域; 2)主动开挖所采取的地层损失率越大,开挖后拱顶处所受到的主动土压力荷载越小,土拱效应发挥越充分,且当地层损失率到达一定值时,盾构开挖所产生的主动土拱效应比例逐渐趋近于稳定临界值。

北京地区PBA法施工暗挖地铁车站地表变形分析

暗挖法施工的地铁车站大多处在繁华的中心城区,周边环境对变形非常敏感,为了减小施工对周边环境的影响,需对施工引起的地表变形规律进行研究,以便采取针对性的控制变形措施。结合北京地铁6号线一期及7号线PBA法施工暗挖车站,针对北京地区各典型地层条件及PBA工法特点,通过对现场监测数据进行统计分析,得出:1)PBA法施工暗挖地铁车站所引起的地表沉降主要发生在导洞施工及扣拱施工阶段,所发生的沉降约占总沉降量的90%;2)不同的地层采用PBA法施工所引起的地表沉降相差较大,根据施工所引起地表沉降由大到小依次为粉细砂及中粗砂层,粉土、粉质黏土层,圆砾-卵石层。

中压馈线理论线损率标杆值的优化设计方法及应用

当前配电网馈线的理论线损率标杆值主要靠历史完成值或管理经验等因素设置,缺乏理论依据,科学性不强,为此提出一种基于模糊聚类?基态修正的中压配电网馈线理论线损率标杆值的优化设计方法。首先,从线损贡献率和数据获取性2个角度出发,设计一套中压配电网馈线的线损率三维指标体系;然后,利用模糊聚类原理对馈线进行有效性模糊聚类,确定各类的基态馈线,并采用等值电阻法和统计计算法,分类对非基态馈线的理论线损率进行修正计算;最后,建立求解理论线损率标杆值的优化模型,模型以各类馈线降损空间最大为目标,以馈线运维管理水平、设备构架条件和概率分布为约束。以广东省某市供电企业的中压配电网馈线为实例验证方法的有效性和适用性。

土压平衡盾构平衡控制理论及试验研究

土压平衡盾构在掘进时有两种平衡状态,一种是盾构与前方土体接触压力和土水压力的平衡,另一种是出土的平衡。两种平衡状态只有在刀盘开口率非常大时才等价。由于面板的挤压作用,开口率较小的盾构两种平衡状态将有较大偏离。出土率是控制土压平衡的重要指标,当其接近100%时,盾构处于出土的平衡掘进状态。盾构掘进时很难直接控制出土率,可通过施工参数间接控制。推导出土率与螺旋机转速、推进速度的定量关系,通过模型试验验证三者关系;推导平衡状态时上述三个参数的关系,该关系可作为通过施工参数控制平衡状态的标准;提出通过模型试验确定平衡状态时参数匹配的方法。当出土率小于或大于100%时及采用开口率较小的面板式刀盘时,盾构将产生不平衡掘进。大部分土压平衡盾构不平衡掘进产生挤土作用,造成正的地层损失及附加的应力场。试验结果表明,不平衡推进时挤土量一部分产生体积应变,一部分形成正的地层损失,使盾构前方地表产生了隆起;现场试验测试了刀盘前方附加应力场的大小和范围。研究成果可以指导土压平衡盾构推进时的参数控制,对控制推进时地表变形有指导意义。

盾构施工引起地层损失率的变化特征

以北京地铁14号线方庄—十里河站区间为背景,建立ABAQUS数值模型,并结合Peck公式对地层深层位移曲线进行拟合分析,提出用折线法修正拟合法计算相应深度的地层损失率,并结合现场原位测试试验进行对比验证。结果表明:地层损失与沉降槽宽度系数、最大沉降值成正相关关系,地层深层位移曲线符合Peck公式的正态分布特征,地层损失率在不同深度地层中基本不变,原位测试试验的地层损失率约为0.38%~0.39%,可为类似条件下地层损失的控制及计算提供借鉴。

北京大兴国际机场线直径9.0 m级盾构施工引起的地表位移和建筑物变形特征分析

以北京市大兴国际机场线工程为研究背景,对直径9.0 m级的土压平衡盾构与一般地铁常规盾构(直径6.2 m左右),从设备基本参数以及施工工作特性等方面进行对比分析,利用现场实测数据(30组地表沉降监测数据以及10组建筑物沉降监测数据),对直径9.0 m级的盾构暗挖施工引起的地表及建筑物沉降变形规律进行分析研究,并对其地层损失率、沉降槽宽度系数等沉降特征参数进行反演分析研究。以上工作可以为获得可靠的地表变形预测提供方法参数基础,同时可以为9.0 m级土压平衡盾构隧道的设计、施工及其优化提供可靠技术支撑。

矿渣微细粉对水泥基材料抗酸雨侵蚀特性研究

模拟中国硫酸型酸雨情况,以普通硅酸盐水泥空白砂浆为参比体系,研究采用矿渣微细粉对于改善混凝土抗酸雨性能的影响,分别从质量损失率、抗压强度、抗折强度和微观显微分析手段研究了各项性能变化规律。研究结果表明:在试验条件下矿渣微细粉存在最佳掺量区间,以20%～30%为最佳。当掺量超过30%时,砂浆不能生成足够的C-S-H凝胶,结构较疏松,内部微裂纹未被新的水化产物填充密实,H+和SO42-更容易进入浆体内部,导致更严重的腐蚀破坏;而当掺量少于20%时,火山灰效应发挥不明显,也不能促进砂浆抵御酸雨的侵蚀。在模拟酸雨环境中浸泡98d后,25%矿渣掺量的砂浆质量损失率最小仅为-38.2‰,且后期下降趋势最为平缓;对于抗压强度和抗折强度,在酸雨侵蚀条件下分别呈现不同的变化趋势,对于抗压强度的强化效果应控制矿粉的掺量不小于25%,而对于抗折强度,则应控制掺量不大于30%。综合考虑抗压强度和抗折强度,25%掺量最能强化砂浆抗酸雨侵蚀的性能;在SEM显微分析中可以观察到,矿粉砂浆较空白砂浆结构密实,微裂纹少。矿粉使水泥浆体的孔隙率明显下降,强化了集料界面黏结力,并减少了最大孔径的尺寸,大幅度提高混凝土的密实度,也就能更好地抵御酸雨离子的侵入。

不锈钢复合材料用于输电线路杆塔接地系统及其耐腐蚀性研究

为减少因接地网腐蚀损坏造成的电网事故,开发了不锈钢复合材料防腐蚀技术,设计了新型耐酸性土壤腐蚀接地装置。基于电化学法和失重法的腐蚀试验结果表明:在强酸性土壤中,铜的腐蚀速率(0.002 4 mm/a)远大于不锈钢复合材料的腐蚀速率(0.000 2 mm/a),且2者偶合时,铜的腐蚀速率将大大增加;同时开发的不锈钢复合材料接地体在中性、强碱性和盐渍土壤中也有较好的适用性。从实际应用情况中发现,不锈钢复合材料接地装置的耐腐蚀性远远优于镀锌钢及其他接地材料,且可推算其使用寿命>60 a,其全寿命周期成本约为热镀锌钢接地装置的38.1%,满足电网设备全寿命周期成本管理规定。

采用果园喷雾施药机械施药时农药有效沉积率的计算方法

针对传统农药沉积率测算方法无法精确反映果园中农药实际利用率的问题,提出一种结合果树冠层特征与叶面沉积量直接测算农药药液在果树靶标上有效沉积率的方法,以期建立一种适用于不同栽种模式的果园通用农药沉积率计算方法。首先采用传统方法计算采用风送式自走喷雾机喷雾后农药在乔化稀植型果园的地面流失率,将其结果与采用果树冠层特征与叶面沉积量相结合的方法计算的有效沉积率进行比较,再通过计算采用风送式自走喷雾机喷雾后农药在矮砧密植型果园的有效沉积率以及采用担架柱塞泵式喷雾机和植保无人飞机喷雾后农药的有效沉积率,验证本研究所提出的将果树冠层特征与叶面沉积量相结合计算农药有效沉积率方法的准确性及适用性。结果表明:基于叶面沉积量结合果树冠层特征方法计算得到的农药有效沉积率与采用传统方法计算得到的农药地面流失率结果基本一致,均能体现施药机械的农药利用率,但比较而言,本研究所提出的方法在果园植保机械喷雾施药有效利用率的影响因素方面考虑更全面,兼顾了叶面沉积量和果树冠层结构的影响,且对于不同栽种模式下的果园更具适应性。将果树冠层特征与叶面沉积量相结合进行果园农药有效沉积率的计算,可以更加真实地反映出果园农药的实际利用情况,同时通过将果树冠层结构量化为叶面积指数、冠层阴影面积等指标,可以为不同栽种模式下的果园选择适宜的植保机械,结合地面流失率的测量,计算出果园农药的飘移量,从而通过调整喷雾角度、雾滴大小、喷雾流量等参数,实现对植保机械的优化,达到精准施药的目的。

基于应力释放的盾构隧道开挖地表沉降分析

以沈阳地铁1号线隧道为例,利用有限元方法研究盾构施工引起的横向地表沉降问题。引入地层损失和地应力释放的概念,分别在不同地层损失率、不同地应力释放率条件下,建立有限元模型进行计算。根据实际施工时监测到的地表沉降值与有限元模拟的地表沉降值进行比较,发现地表沉降值与地层损失率和地应力释放率成正比,并通过最大地表沉降值的对比确定了该路段施工引起的地层损失率为1.747%,引起的地应力释放率为74.071%。利用同样的方法,确定了10座城市隧道开挖过程中引起的地层损失率区间为0.5%~2%、地应力释放率区间为60%~80%,并将地层损失率为1.747%和地应力释放率为74.071%时的衬砌混凝土管片处的最大弯矩与无地层损失、无地应力释放率模型管片处的最大弯矩值进行对比,可以发现最大弯矩值有明显的减小,分别减小了76.16%和71.82%。且2种方法得到的弯矩值非常接近,可以认为地层损失率模型和地应力释放率模型是等效的。

盾构隧道动态施工诱发地面沉降试验研究

为准确预测盾构隧道动态开挖引起的地层变位,采用自行研制的室内模型试验装置对不同地层损失率条件下砂土中盾构隧道动态开挖进行室内模型试验。研究结果表明:不同地层损失率条件下,盾构开挖面超越监测断面将引起天然砂土地面沉降陡增,其增幅随地层损失率增大而增大;当开挖面超出监测断面约2倍隧道直径时,砂土地面沉降随盾构推进趋于稳定,且稳定砂土地面沉降槽宽度随地层损失率增大而减小。

喷片孔径及施药压力对果园喷雾机械雾滴粒径和沉积分布的影响

【目的】探究果园主要喷雾机械雾滴粒径及压力与农药冠层分布的关联,为果园主要喷雾机械的设计、果农对喷雾机械的选择和使用提供技术参考。【方法】选取目前果园最常用的担架柱塞泵式机动喷雾机和自走传统轴流风送喷雾机为研究对象,分析了两种喷雾机械在不同孔径、压力下的雾滴粒径,并测试了雾滴在果园中的冠层沉积分布参数,同时比较了两种喷雾机械的地面流失率与有效沉积率。【结果】1)两种喷雾机械喷出的雾滴粒径均随孔径的减小和压力的增大而减小。当压力增至2 MPa时,担架柱塞泵式机动喷雾机喷出的雾滴粒径受压力的影响明显减小。2)两种喷雾机械的雾滴沉积分布,均为冠层外侧沉积高于内侧,其中担架柱塞泵式机动喷雾机的冠层中部雾滴沉积量最高,下部次之,顶部最低。区别于担架柱塞泵式机动喷雾机,自走传统轴流风送喷雾机雾滴沉积量最高的区域为冠层下部,中部次之。3)两种喷雾机械喷孔直径减小,降低雾滴粒径,提高有效沉积率,并降低地面流失率,但自走传统轴流风送喷雾机中雾滴粒径的减小对地面流失率的影响有限。4)在乔化稀植果园中,担架柱塞泵式机动喷雾机,孔径为0.7 mm时地面流失率最小,为22.04%,有效沉积率最大,为45.92%。自走传统轴流风送喷雾机,当孔径为0.5 mm时有效沉积率最大,为35.30%。【结论】两种喷雾机械在冠层上的流失途径不同,担架柱塞泵式机动喷雾机的冠层流失源于所喷药液在叶片的沉积量超过叶片最大持留量,进而导致药液滚落。而自走传统轴流风送喷雾机的冠层流失源于缺少变量喷雾技术而导致无效喷药量的产生。基于两种喷雾机械的流失特点进行针对性改进,可以大幅提高其有效沉积率,减少农药的施用量。

盾构隧道下穿既有车站桩筏基础影响分析及施工控制——以杭州地铁5号线盾构隧道下穿杭州南站站房工程为例

为解决盾构隧道下穿既有车站桩筏基础影响分析及施工控制问题,依托杭州地铁5号线盾构隧道下穿杭州南站工程,结合数值模拟和实测数据对盾构隧道与桩筏基础的相互作用进行分析,研究穿越过程中地表和既有车站沉降及桩基变形规律,并通过与实测数据对比验证数值模拟的准确性,最后提出针对性的施工控制措施。结果表明:1)在双隧道中心线位置设置桩筏基础能够有效地降低车站底板下方土体沉降和施工引起的二次扰动;2)隧道下穿工程中邻近桩基础位移、弯矩和剪力的峰值位于隧道底部平面,可根据此特点制定合理的加筋、支护方案;3)隧道下穿淤泥质黏土地层时,可视地层损失率为2%进行保守设计,实际施工中可通过二次跟踪注浆来降低地层损失率;4)调整盾构姿态并在盾构上方压注速凝浆液,可有效地控制盾构隧道上浮。

砂土地层中隧道施工引起土层沉降的颗粒流模拟研究

为研究隧道施工条件下土层的沉降规律,利用离散元软件PFC2D,建立隧道-土体颗粒流数值模型,模拟砂土地层隧道施工过程中的土层沉降。研究结果表明:通过设计,颗粒流方法可有效模拟隧道施工的开挖问题;土拱效应的发挥程度与地层损失率成正比,同时土层剪应变率呈现由隧道中轴线向两侧逐渐减小、由深层向浅层逐渐展开的分布规律。分析结果可为工程实践中分析砂土地层隧道施工引起的土体沉降规律提供理论依据。