土岩复合地层浅埋暗挖车站拆撑方案优选分析

隧道断面内临时格栅或型钢支撑的拆除,会打破结构系统原有的平衡。特别是在大断面浅埋隧道中,如果临时支撑拆除方式和时机不当,会造成初期支护变形过大或局部内力超过承载极限而发生安全事故。文章以某土岩复合地层中大跨度浅埋暗挖车站为例,通过建立三维模型,主要模拟了拱盖法施工的大断面隧道纵向撑拆过程,分析了不同拆撑顺序以及单次拆撑长度对隧道结构的影响。分析结果表明,选择交替拆撑顺序和单次6 m的拆撑长度,对拱顶沉降和地表沉降等周边环境的影响相对较小,施工更为安全。最后根据数值计算结果提出了拆撑引起成地表沉降控制标准的建议值,为以后类似工程提供参考。

复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移及应力预测分析

为揭示复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移及应力,文章基于Покровский当层法,将该问题等效为求解均质地层位移及应力分布问题,结合Loganathan修正公式,推导了复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移、应变和应力分量表达式,构建了地层位移场分布预测模型。同时基于理论预测模型,对比分析了工程实例的预测位移与实测数据的差别,讨论了上下层土体弹性模量比n、地层深度z和土体泊松比μ对隧道开挖的影响;在分析含软弱夹层隧道开挖问题时,提出了软弱夹层等效厚度K的概念。研究结果表明:随着n的增加,地表最大沉降值Smax、地表附加水平应力σx和竖向应力σz的最大值均有所减小;随着z的增加,地层最大沉降值有所增大;随着μ的增加,Smax有所减小,地表附加水平拉应力σx和竖向应力σz的最大值有所增加;当软弱夹层等效厚度K增加,Smax有所增加;隧道施工时,上硬下软地层产生位移及应力扩散现象,上软下硬地层产生位移及应力集中现象。

复合地层条件下盾构选型的风险分析

以广州复合地层条件下的盾构选型为例,从刀盘刀具对地层的适应性、盾构掘进模式及其工作参数选择出发,分析复合地层条件下采用盾构法施工时,盾构机选型的风险。结果表明,盾构机选型是复杂地层条件下地铁隧道施工的一项重要风险因素,并给出盾构在复合地层中掘进时的选型建议,可为类似工程条件下盾构机选型提供参考。

覆岩组合运动特征及关键层位置研究

把煤矿覆岩的组合运动视为以坚硬岩层为依托的复合关键层的运动,运用弹性薄板理论和复合材料力学的层合板理论讨论了复合关键层的应力,从而为计算复合关键层的整体强度提供了途径;并且采用结构塑性极限分析方法解析得出了关键层失稳时的极限荷载,依据此极限荷载可以近似判断出覆岩中关键层的位置。

复合地层下盾构换刀技术研究

盾构机在复合地层中换刀是一项难度系数较大的危险作业。本文以穗莞深城际轨道交通线隧道工程为背景,针对本隧道工程所处复合地层的特点,通过旋喷桩加固地层的方法,保证了掌子面土体的稳定性,有效地避免了土体因压力差而发生坍塌的事故,成功实现了常压换刀作业,为类似工程的换刀作业提供了重要借鉴。

覆岩离层区积水引发的采场突水机制研究

通过工程探测和理论分析,就海孜煤矿745工作面巨厚火成岩条件下顶板异常突水事故的机制进行深入研究。研究结果表明:距开采煤层62 m的巨厚火成岩下封闭的离层区积水是引发745工作面异常突水的水源;按传统估算方法计算导水裂隙高度为25.3～36.5 m,不会沟通巨厚火成岩下的离层区积水,但由于离层区积水的载荷传递作用,导致下部2层亚关键层发生复合破断,使得顶板导水裂隙高度异常发育,沟通了离层区积水,这是引发745工作面异常突水事故的原因。突水机制表明,可以通过向积水离层区施工放水钻孔的方法来防治此类突水事故。

一种多功能解堵酸液的试验方法

针对目前石油开采现场上所应用的解堵剂不能同时解除复合垢堵塞的解堵单一性.配制出一种新型多功能水包油型解堵酸液.该解堵酸液是在适当的表面活性剂作用下,以15%的盐酸作为外相,以高溶解性能的油为内相所形成的乳化体系,其配方为0.5%OP-10+0.5%Span80+0.2%Tween80+0.06%咪唑啉+0.01%十二醇,油相含量和水相含量相等.试验研究表明,将这种乳状酸液注入地层后,对地层中无机垢(碳酸钙、碳酸镁等)和有机垢(主要是胶质沥青)有着较好的溶蚀能力,以达到解除油层堵塞,恢复和提高地层渗透率、增强地层流体导流能力的目的.

邻近松散承压含水层开采工作面压架机理与防治

采用实测和实验模拟方法,就松散承压含水层下薄基岩采场压架事故的机理与防治进行了深入研究.结果表明:直接赋存在基岩顶界面上的松散承压含水层的水位在采场压架时迅速下降,证明松散承压含水层下部的基岩是整体破断下沉的.由于松散承压含水层的载荷传递作用,导致薄基岩条件覆岩关键层易产生复合破断,引起基岩的整体破断和砌体梁结构的滑落失稳.这是造成华东矿区部分矿井在邻近松散承压含水层开采时工作面发生压架事故的根本原因.最后提出了松散承压含水层下薄基岩采场压架防治对策.

复合地层双模盾构适应性及掘进参数研究

依托南宁市轨道交通5号线五一立交站—新秀公园站区间隧道工程,论述了土压–泥水双模盾构的选型依据,基于区间右线双模盾构及左线泥水盾构的现场掘进试验数据,详细对比分析不同地质段和不同模式段的掘进参数变化及能源消耗情况,得出相比于单模式盾构,双模盾构在复合地层条件下的适应性。研究结果表明:始发段由粉土、粉细砂与圆砾组成的复合地层中采用的泥水平衡模式严格控制地面沉降,在过江段所在的全断面粉砂质泥岩和泥质粉砂岩复合地层中,土压模式有效规避了泥水盾构易固结泥饼的风险;掘进速率方面,右线双模盾构相对于左线掘进速率增幅达181.44%;能源消耗方面,右线双模盾构的盾尾油脂消耗、水消耗及电消耗较左线分别减少了7.87%,30.32%,30.64%。

深井倾斜岩层巷道复合支护技术研究

随着开采深度的不断增加 ,巷道的支护问题日趋严重 ,单一的支护形式难于控制巷道的稳定 ,必须采用各种复合支护方式来控制深井巷道的稳定。对于倾斜岩层 ,巷道的底板一般呈坡状鼓起 ,上帮底的底鼓量较大 ,下帮底的底鼓量较小。采用帮底锚杆并在巷道上帮底角孔底爆破卸压的复合支护 ,可以有效地控制巷道的底鼓 ,达到巷道围岩的稳定。

线性与非线性破坏准则下浅埋隧道围岩压力计算

文章基于泰沙基破坏模式,构建了线性与非线性破坏准则下浅埋隧道围岩压力计算方法,并将泰沙基理论扩展到复合地层,推导得到了复合地层条件下隧道竖向围岩压力的递推公式;将隧道边墙破裂区围岩作为隔离体进行静力极限平衡分析,获取了浅埋隧道水平围岩压力的显式表达式,并进行了实例验证;进一步探讨了线性与非线性破坏准则下,上覆地层侧压力系数及非线性系数对围岩压力值的影响。研究结果表明:围岩压力随侧压力系数和非线性系数的增大而分别呈显著减小和缓慢减小的变化趋势;非线性系数对水平围岩压力影响略大。

松散承压含水层的载荷传递作用对关键层复合破断的影响

采用专门设计的物理模拟试验装置及数值模拟试验方法,就松散承压含水层的载荷传递机制及对覆岩关键层复合破断的影响进行深入研究。研究结果表明:松散承压含水层条件下,由于承压水的流动性和补给作用,上覆表土层的载荷通过松散承压含水层均匀地作用于下部基岩上,开挖过程中基岩顶界面上的载荷基本保持恒定,松散承压含水层起到均匀传递载荷的作用;无松散承压含水层时,作用在基岩顶界面上的表土层载荷随煤层开挖而显著降低。在松散承压含水层的载荷传递作用下,作用在基岩顶界面的载荷较大,当基岩厚度较薄时,采场覆岩关键层易产生复合破断。基于松散承压含水层对薄基岩采场关键层复合破断影响机制,很好地解释华东矿区部分矿井在松散承压含水层与薄基岩的特殊条件下采场发生压架事故的原因。

流变地层地铁换乘站复合盖挖法施工力学分析

地铁车站多位于繁华闹市区,具有交通流量大、人口居住密集、周围建筑物、市政管线密集、工期短等特点,在沿海地区修建地铁车站时还会遇到具有流变特性的软土地层,地层的流变特性会严重影响车站结构受力和施工安全。以上海市轨道交通御桥路地下三层换乘车站为工程依托,提出了复合盖挖新型施工方法,应用FLAC3D差分软件并结合现场监测数据对复合盖挖法施工力学行为进行了详细分析,得出利用复合盖挖法连续墙的最大水平位移为15.6 mm,相对位移仅为0.6‰H;基坑上部土体开挖为复合盖挖法施工关键工序,在上部开挖时,有效控制基坑变形并进行相应加固、及时设置支撑等对减小基坑的整体变形有着重要意义;复合盖挖法的施工对施工安全和周边环境控制是有利的。

深基坑施工对邻域钢管桩基础变形影响研究

钢管桩基础建筑物具有刚度大、施工周期短、工程质量高等特点,在建筑领域被广泛采用。若建筑桩基础侧方发生大面积卸荷,会对钢管桩基础建筑物造成严重影响。结合工程实测数据和数值计算结果,以厦门市某典型地铁车站深基坑工程为例,分析了深基坑施工对邻域建筑钢管桩基础变形的影响。研究结果表明:(1)在厦门地区土岩复合地层条件下,深基坑施工对邻域钢管桩基础的影响范围为2h(h为基坑深度),随着基坑开挖深度地增加,桩基沉降量及水平位移逐步增大;(2)钢管桩基础与混凝土桩基础沉降变形响应规律基本相同,钢管桩基础水平位移呈线性分布,混凝土桩基础水平位移存在明显拐点,拐点以下与钢管桩基本相同,拐点以上水平位移约为钢管桩的2倍。

注水用粘土稳定剂FL-1的研制与应用

为防止萨东过渡带萨尔图组储层的伤害,以丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(TM)为原料,氧化还原引发剂/偶氮引发剂为复合引发剂,合成了适应于该区块的粘土稳定剂FL-1,其特性粘数[η]大于140mL/g。实验结果表明,岩屑相对回收率大于95%,粘土膨胀率小于3%。用此稳定剂进行油气层保护后的注水井,平均单井注水压力降低了5·7%。

渣土保压泵送技术在富水复合地层土压盾构施工防喷涌控变形中的应用

为了攻克富水复合地层土压盾构防喷涌、控变形等难题,依托广州地铁14号线1标工程,研制并投入使用了渣土保压泵送装置,实践了富水复合地层土压平衡盾构机渣土保压泵送技术及与之配套的渣土改良技术。结果证明,该技术能有效解决土压平衡盾构机在富水软弱地层的喷涌问题,减小地表沉降,大大提高了压力控制精度和盾构施工的安全性,为相似地层土压盾构施工提供了技术参考。

深埋软硬共存隧洞变形特征分析及施工对策

复合地层中深埋隧洞围岩变形特征复杂,软硬共存类复合地层中围岩力学特性差异巨大,开挖力学响应极其复杂,给现有设计和分析理论提出了重要挑战。锦屏二级水电站深埋引水隧洞西端3#隧洞绿泥石片岩洞段围岩即共存绿泥石片岩和大理岩,软岩挤压和硬岩破裂共生,且二者相互影响,通过现场详细地质勘察和地质条件分析,结合临洞监测成果分析和数值模拟分析,研究掌握了围岩变形特征,基于此,考虑后续施工可控变形量和支护厚度得出挤压洞段扩挖尺寸,并给出了相应洞段后续施工风险的应对策略。这为此类深埋隧洞工程相关问题的认识和解决提供了重要参考。

广州地铁五号线盾构隧道工程施工技术

受周边环境、地质条件、线路站位及施工工期等因素制约,广州地铁五号线盾构施工面临诸多难题和挑战。在施工过程中成功研究并应用了SEW工法、暗挖导洞群桩基托换法,针对江中超浅埋泥水盾构过江、土压平衡盾构过溶洞群、超小曲线半径重叠隧道盾构等施工难点采取新技术和新工法,并在盾构过砂层时采取TAC高分子聚合物等新材料,有效控制了盾构施工中土体稳定和变形,保证地铁五号线顺利施工。

泥水盾构刀具刀筒及联接螺栓损坏原因及对策

系统总结了大直径泥水盾构在土岩复合地层中掘进时其配备的常压可更换刀具、刀筒及联接螺栓的失效问题,分析了造成其失效的原因,提出了有针对性的改进措施,并取得了良好的改进效果。

某湿陷性黄土复合地层十字交叉洞室初衬开裂原因分析及加固处理

某湿陷性黄土地层十字交叉洞室初衬开裂后,根据变形监测结果,对开裂原因进行了分析,包括配合比及养护原因、喷射方法及质量,受力过大等,分析结果表面:过大的围岩压力是造成开裂的主要原因。采用双层钢对撑加固后,裂缝未继续扩大,保证了二衬的正常浇筑。