开挖面

摘要： 以广州地铁4号线塘—大区间盾构隧道为依托,针对盾构开仓开挖面稳定及施工技术展开研究。采用有限元分析方法,对盾构开仓开挖面破坏形式、开挖面变形和开挖面前方地表沉降三方面进行稳定性分析,得到相应规律;从盾构开仓刀盘后止水措施、开挖面泥膜质量控制和盾构开仓期间监测措施三方面对盾构开仓开挖面稳定施工技术进行研究,并提出主要相关参数。盾构开仓期间,利用盾构外壳预留孔采用高压注浆方式向盾构周边注入1.10~1.15 g/cm;的高粘度浆液,以免浆液流失;工程遵循"高稠度、高密闭、低比重、易成膜"措施,调整泥浆参数,同时对所选泥浆材料进行优化;采取加密监测频率方式,周边地表监测频率为8次/d。最后给出开挖面异常工况处理措施,并将该方案应用于实际,取得良好效果,为大湾区盾构开仓开挖面稳定提供工程参考。

摘要： 泥水盾构维持开挖面稳定的关键在于及时形成致密的微透水或不透水泥膜,但泥膜在开挖面上的形成机理尚不明确.为了进一步弄清泥膜的形成机理,有必要针对泥水盾构开挖面泥膜形成规律的研究进展进行总结与分析.通过总结国内外学者关于泥膜形成机理的研究成果,分析泥膜形成的一般规律,指出目前研究中存在的不足并给出建议.研究得出,泥浆渗透试验主要有竖向和横向两种形式,但试验方案以及试验装置还有待改进;泥浆性质和地层特性是影响泥膜形成的主要因素;泥浆性质可以通过添加物进行调整;通过总结泥浆颗粒与砂土地层颗粒的匹配关系获得泥膜形成的一般规律.

摘要： 隧道施工开挖面岩体结构面迹线是评价隧道围岩等级的重要分析对象,是地质素描的重要内容,而传统的人工地质素描难以快速准确记录结构面迹线,故针对基于隧道三维点云数据的岩体结构面迹线提取方法开展研究.首先,根据三维激光扫描仪的原理,采用先球面投影2次后平面投影的方法将三维点云投影到平面上,以保持点云间的相对拓扑关系;然后,采用Delaunay算法对隧道开挖面表面点云进行三角剖分,根据结构面迹线上指定起点和终点,通过计算由起点经过各三角形边到终点的代价,确定由起点到终点的最小代价路径;最后,通过多段线拟合,获得由较少线段组成的拟合多段线,即为结构面迹线.以本方法对某隧道三维激光扫描点云数据进行测试,结果表明,采用本方法能够快速识别岩体结构面迹线,提取效果好,提高了施工开挖面信息的记录效率.

摘要： 文章针对隧道开挖地层为复合地层的情况,构建复合地层隧道数值分析模型,研究复合地层隧道开挖面稳定性,同时分析不同支护压力作用下开挖面位移及塑性区的变化特征.研究结果表明:(1)研究复合地层隧道开挖面位移与塑性区变化特征,上软下硬的开挖面位移由0.04 m增加至0.45 m,塑性区范围扩展且集中于开挖面前方;(2)不同支护压力能够有效降低开挖面位移,支护压力与开挖面位移呈现指数函数降低,同时塑性区范围逐渐向软硬岩分界面处收缩,直到开挖面前方无塑性区;(3)极高支护压力作用下,塑性区不仅不会消失,甚至会由顶底板处重新扩展到软硬岩分界面处.

摘要： 顶管技术作为一种新型的隧道工程暗挖技术,具有适应性范围广、安全性高、施工扰动小、环保等优点,已经在城市建筑密集地区、交通繁忙路段、超浅埋及超大断面的隧道工程中得到广泛应用.本文简要阐述顶管法的技术基础和发展方向,从顶管开挖面稳定性、顶推力计算、长距离顶管失稳以及顶管隧道围岩扰动特性等角度,对顶管隧道的国内外研究现状进行总结.能为顶管技术的应用推广和关键技术的突破提供一定参考.

摘要： 为进一步研究大直径矩形顶管开挖面稳定性,通过建立实际工程地质数值模型,对大直径矩形顶管发生主动极限破坏时开挖面前方土体的破坏区域进行简化;基于破坏模式,改进现有的楔形体计算模型,推导矩形截面主动极限支护压力的计算方法;将该方法得到的极限支护力值与实际工程计算结果进行对比验证合理性,继而进行影响因素敏感性分析.结果表明:提出的梯形楔形体计算模型与数值模拟结果相近,且优于等效截面计算结果,可见研究结果能够为大直径矩形顶管在土层中顶进时的确定合理的支护压力提供依据.

摘要： 根据文献资料收集与整理,总结了国内外常用支护压力计算方法:经验公式法、朗肯土压力理论、梯形楔形体模型、詹森理论公式以及弧形滑动面模型法.通过分别对模型假设及适用条件进行分析,并将各类方法应用于新加坡某地铁隧道断面土压力的计算中,计算结果表明,经验公式法与朗肯土压力法偏于保守,而梯形楔形体模型、詹森理论公式以及弧形滑动面模型法具有较好的准确性,可为类似工程条件开挖面支护压力的计算提供参考.

摘要： 在计算富水地层中隧道开挖稳定性时,同时考虑开挖面空间效应与渗流场效应具有重要意义,可更加贴合实际施工情况.为了研究在二者同时作用下,隧道稳定性的变化规律,基于统一强度理论推导了考虑渗流体积力影响的隧道开挖弹塑性解答.并运用Hoek拟合方程求解了空间效应影响下隧道的洞壁位移,以此建立了因空间效应而产生的围岩附加位移场、应力场力学模型.进而推导出了在渗流影响下,开挖隧道时渗流体积力、支护阻力、径向位移与掘进面间纵向距离的关系式.根据隧道径向位移以及支护阻力的变化规律,对实际施工中支护时机的选择提供了一定参考.结果表明:在考虑渗流体积力影响时,空间效应作用下的支护结构所受压力较小,可适当提前支护时机,充分发挥支护结构作用,从而有效降低围岩变形,有利于隧道保持稳定.

摘要： 现有盾构隧道开挖面稳定性研究主要集中于分析地表无建筑荷载下的盾构开挖面稳定性问题,而在实际工程中,盾构开挖面附近往往有建筑物,有必要考虑邻近建筑荷载对盾构开挖面的影响.通过建立三维有限元模型,研究了黏土地层中地表建筑偏载作用下大直径盾构开挖面失稳演化特点.研究表明:当开挖面支护比在0.6～1.0时,地表建筑对开挖面位移影响不大;当支护比小于0.3时,地表存在不平衡建筑荷载,导致盾构开挖面前方土体位移增大,且失稳影响区域远大于无建筑的情况;随着支护比下降,开挖面前方土体逐步发生沉降,沉降曲线类似于"勺子"形,最大沉降位置在盾构开挖面前方5 m处,有建筑情况的沉降范围和沉降量均大于无建筑的情况.

摘要： 为了确定软土地层中隧道加固的合理范围,保证盾构隧道在软土地层施工的安全性,以珠海横琴杧洲隧道工程为背景,开展了软土地层浅埋超大直径盾构隧道开挖面破坏机理及合理加固范围的研究.基于三维有限元分析,研究了加固范围对开挖面主、被动破坏形式及地表变形的影响.结果表明:随着加固土层厚度t的增加,地层受开挖扰动的区域逐渐缩小,地层显著位移区域由地表收缩至开挖面前方土体,破坏形式由整体破坏转为局部破坏,t=0.20D(D为隧道直径)相比t=0时地表沉降(隆起量)减少70％～80％,地表最大变形点沿纵向的位置基本一致,均在开挖面前方约0.5D处;随着t的增加,开挖面支护压力可调节范围增加,t=0.20D时相比t=0时可调节范围增加了32.5％,这使得实际施工过程更有利于维持开挖面的稳定性;结合经济及加固效果两方面考虑,实际工程进行地层加固时取加固土层厚度t=0.20D为较合理的方案.

摘要： 利用FLAC3D建立三维数值模型,对考虑完全流-固耦合效应的盾构隧道开挖面失稳过程进行模拟和验证,并进一步分析水位高度、渗流时间对开挖面变形、地表沉降和孔隙水压力的影响.研究表明:开挖面变形随支护压力比的减小经历3个阶段的变化,且与土体塑性区的发展密切相关;相比于无水状态,考虑流-固耦合效应的开挖面稳定性显著降低,随水位的升高、渗流时间的增大,开挖面发生失稳破坏的支护压力比明显增大;支护压力比(表征支护压力)的减小将导致开挖面前方一定范围的孔隙水压力减小,靠近开挖面的孔隙水压力受扰动程度加剧,形成“漏斗状”的影响区;开挖面失稳导致土体位移场延伸至地表,引起地表产生明显的沉降变形,在不同的变形阶段开挖面中心点位移与最大地表沉降分别呈抛物线相关和线性相关.

摘要： 采用三维有限元强度折减数值模拟,分析了渗流条件下盾构隧道开挖面稳定性安全系数.基于有限元计算不收敛作为开挖面破坏标准,获得了开挖面主动和被动变形模式下的开挖面稳定安全系数,并得到了开挖面的最终破坏模式.通过对计算结果的整理,获得了支护压力与开挖面安全系数的关系.安全系数存在一个极大值,对应的支护压力即为最优支护压力.最优支护压力在无渗流条件下为静止土压力,在渗流条件下高于静止土压力.渗流条件下开挖面达到主动及被动破坏条件下的极限支护压力均高于非渗流情形.

摘要： 复杂地质条件下,泥水平衡隧道开挖作为一种成熟的施工技术,应用越来越为广泛,而水作为最普遍的流体介质和最主要的液相成分,广泛地参与了软土隧道工程的全过程,是隧道安全施工的最主要影响因素.渗流作用下泥水平衡隧道开挖面注浆引起的土体扰动和稳定性研究是该领域的重要课题.本文主要研究软土隧道施工过程中,开挖和注浆引起的隧道周围土体应力-应变扰动,通过模拟隧道开挖卸荷和泥水渗透,进行流-固耦合计算.论文以上海市北京西路—华夏西路世博电力隧道工程和地铁11号线盾构工程为背景,通过FLAC3D的流固耦合数值模拟隧道开挖注浆对土体的扰动影响,对复杂环境中开挖面注浆引起的土体应力应变扰动进行了详细地分析,并与实测数据进行了对比.

摘要： 泥水盾构在穿越江河时,利用加压泥浆在开挖面上形成泥膜以维持开挖面的稳定.在开挖过程中,刀臂不停切削泥膜,致密的泥膜无法短时间形成.导致开挖面前方土体孔压升高,甚至开挖面失稳.为了研究开挖面前方孔压分布情况,采用渗透柱系统研究了不同压力情况下,泥膜渗透性随时间变化的情况,并基于渗透试验建立了数值模型.试验结果表明在泥浆渗透开始后开挖面表面在短时间内形成了渗透性较高的泥膜.基于试验结果的数值模拟得到了开挖面前方孔压分布情况.

摘要： 当土压平衡盾构穿越高水位地层(如穿越江河)时,地下水与土舱之间的高水压差会产生过大的渗透力,导致开挖面失稳.为了研究渗流条件下开挖面失稳问题,开发了一套隧道离心模型试验装置,主要包括刚性模型箱、模型盾构、开挖面伺服加载系统、水位控制系统、储水箱.针对饱和砂质粉土地层,开展了一系列不同水位高度的稳态渗流开挖面失稳模型试验.结果显示,开挖面失稳过程中随着开挖面位移的增加,有效支护压力迅速下降;在达到最小值P'lim之后缓慢回升并趋于稳定;极限有效支护压力P'lim与水头压力△h/D呈线性关系.

摘要： 工程开挖面是生产建设项目水土流失的主要来源之一,但工程开挖面土壤侵蚀定量研究非常有限,势必影响开挖面土壤侵蚀量及危害的准确评估.该研究通过理论分析与野外放水实验相结合,一方面借鉴RUSLE建模思路,理论推导上方来水条件下开挖面土壤侵蚀模型,并对模型参数进行了详细分析,另一方面通过野外小区现场放水实验,探讨开挖面土壤侵蚀关键影响因素,将实测数据应用于模型及参数的率定和验证.结果显示,坡度、坡长、质地、以及来水总量等参数均与单位面积土壤流失量呈显著相关,建立的上方来水条件下开挖面土壤侵蚀模型,经实测数据率定与验证,模型预测效果较好.该模型针对性强,不仅原理简单,各参数均具有一定的物理意义,而且参数易获取,具有很好的实用性和可操作性,可为有汇水影响开挖面土壤流失量测算提供科学依据.

摘要： 结合南京某越江隧道工程,建立了模拟盾构隧道开挖面失稳过程的数值模型,研究了越江盾构隧道开挖面失稳过程中土体应力变化以及由土体应力重分布引发的土拱效应.研究表明:沿埋深由下至上,土体竖向应力随开挖面位移的增大先减小后保持不变,水平应力先减小后略微增大;土体侧压力系数沿埋深由下至上先增大后减小;随开挖面位移增大,开挖面前方局部土体竖向应力和水平应力同时减小,形成失稳破坏区;失稳破坏区上部土体竖向应力减小,水平应力增大,形成拱顶区;失稳破坏区四周土体竖向应力增大,水平应力减小,形成拱脚区,土拱效应逐渐发挥.

摘要： 扬州瘦西湖隧道地处全黏土地层,在该类地层中使用泥水盾构施工的案例较少,全黏土地层在盾构施工下的土体力学性质与变形规律尚未得到充分研究.为了解决全黏土地层在盾构施工下开挖面稳定性与各项盾构参数之间的关系问题,采用室内试验与计算模拟相结合的方法对瘦西湖隧道泥水盾构施工停机状态下的开挖面稳定性进行研究分析.rn 研究结果表明:1)盾构停机时,随着停机时间的增长,泥水不断浸入开挖面前方土体,开挖面附近土体应力表现出一定的拱效应,导致开挖面稳定性不断降低;2)在泥水浸润时间相同的条件下,随膨胀土膨胀力取值的增高,开挖面极限支护压力呈现增长趋势;3)根据开挖面失稳原因,提出了开挖面稳定性控制措施,并通过模型计算进行验证.

摘要： 为研究渗流条件下盾构隧道开挖面的水土荷载作用机理,考虑到开挖面处盾构加压的挡土作用,拟通过研究渗流条件下挡土墙土压力计算方法,尝试应用于盾构隧道开挖面稳定计算中.挡土墙面竖直,墙后填土为无黏性土.在强降雨过程中,挡土墙墙后土体将产生强渗流,这种渗流作用会增大墙后土体的主动土压力,容易诱发土体失稳.为解决这一问题,通过Fourier级数法并引入表征各向异性的渗透系数kx、kz,得到了各向异性土体渗流作用下Laplace偏微分方程的解析解,确立了渗透力在平面直角坐标系中分布的计算方法,并通过有限元验证了公式的可靠性.最后根据库伦土压力理论,假设主动极限平衡状态下,滑移土体为三角楔形体,从而得到了渗流条件下各向异性土体的主动土压力解析解.

摘要： 结合南昌市轨道交通1号线一期工程秋水广场站—中山西路站区间隧道工程,对泥水盾构穿越赣江浅覆盖透水层时易出现的掌子面失稳、刀盘结泥饼、掘进姿态难控制等工程难题展开针对性研究.首先,从泥浆参数选择、切口水压计算、掘进控制技术3个方面对开挖面稳定控制技术进行分析;其次,在统计分析刀盘结泥饼现象及原因的基础上,提出严控泥浆指标等针对性的防控措施;最后,对NFM-07、S367这2台泥水盾构掘进前100环(第165～265环)的掘进参数进行统计分析,进而得出了泥水盾构在浅覆盖透水层掘进时的盾构主要控制参数,以期为类似工程施工提供参考.

摘要： 一种用于建基面爆破开挖平整的炸药柱及开挖技术，其要点在于，它包括炮孔、在炮孔孔底的缓冲层、刚性垫层、炸药、堵塞段，缓冲层、刚性垫层、炸药、堵塞段由下到上依次叠放。缓冲层为圆柱体，直径小于爆破孔直径0.5‑1 cm，刚性垫层的上下表面均为圆锥形，二者平行，能增加双向聚能效果。本发明使用时在岩体中钻设圆心共线的成排垂直炮孔，将缓冲层、刚性垫层、炸药、堵塞段由下到上依次叠放。工艺简便，成本低廉，易于操作，由于刚性垫层的双向聚能作用，减小不利影响，开挖效果可靠，可保证大坝建基面和边坡马道保护层开挖的一次成型，广泛用于水利水电工程、交通、矿山的行业的建基面和边坡保护层开挖工程中。

摘要： 一种用于建基面爆破开挖平整的炸药柱及开挖技术，其要点在于，它包括炮孔、在炮孔孔底的缓冲层、刚性垫层、炸药、堵塞段，缓冲层、刚性垫层、炸药、堵塞段由下到上依次叠放。缓冲层为圆柱体，直径小于爆破孔直径0.5-1cm，刚性垫层的上下表面均为圆锥形，二者平行，能增加双向聚能效果。本发明使用时在岩体中钻设圆心共线的成排垂直炮孔，将缓冲层、刚性垫层、炸药、堵塞段由下到上依次叠放。工艺简便，成本低廉，易于操作，由于刚性垫层的双向聚能作用，减小不利影响，开挖效果可靠，可保证大坝建基面和边坡马道保护层开挖的一次成型，广泛用于水利水电工程、交通、矿山的行业的建基面和边坡保护层开挖工程中。

摘要： 本发明涉及一种基于开挖面变形砂土地层隧道开挖松动预测方法，包括以下方法：1)测量获得隧道开挖面中心的变形量，利用颗粒物质椭球体理论计算获得松动区的形状参数；2)建立楔形体模型，根据松动区的形状参数计算获得楔形体上覆土平均竖向压应力；3)考虑刀盘与开挖面土体摩擦力计算获得松动土体对刀盘的松动压力。与现有技术相比，本发明具有方法简单，可靠性高，便于推广等优点，可直接预测砂土地层隧道开挖的影响范围和支护压力。

摘要： 本发明涉及一种基于开挖面变形砂土地层隧道开挖松动预测方法，包括以下方法：1)测量获得隧道开挖面中心的变形量，利用颗粒物质椭球体理论计算获得松动区的形状参数；2)建立楔形体模型，根据松动区的形状参数计算获得楔形体上覆土平均竖向压应力；3)考虑刀盘与开挖面土体摩擦力计算获得松动土体对刀盘的松动压力。与现有技术相比，本发明具有方法简单，可靠性高，便于推广等优点，可直接预测砂土地层隧道开挖的影响范围和支护压力。

摘要： 本发明公开一种基于大数据的隧道开挖面失稳模型模拟试验智能分析系统，包括隧道开挖区域划分模块、土壤类型获取模块、土壤土压力分析模块、隧道顶部间距统计模块、土壤含水量检测模块、施工土壤压力分析模块、开挖面土壤参数检测模块、隧道开挖面支护力分析模块、隧道开挖面状态分析模块和存储数据库。本发明通过检测真实土壤数据得到预施工隧道内各段子区域开挖面承受的施工土壤压力和各段子区域开挖面支护力，根据隧道开挖面失稳模型分析预施工隧道内各段子区域的开挖面失稳系数，从而能够真实反映预施工隧道开挖面状态，提高隧道开挖面状态分析结果的准确性和可靠性，降低后期隧道施工时开挖面失稳的发生率。

摘要： 一种模拟盾构开挖面渐进失稳的超重力模型试验装置，包括模型箱、盾构隧道模型、伺服加载控制系统和数据采集系统；伺服控制装置包括伺服电机、行星滚柱丝杆电动缸、加载杆，数据采集系统包括、位移传感器、轴力计、孔压传感器、土压传感器、工业相机；伺服加载控制系统通过加载杆与开挖面板连接，低速控制开挖面板沿隧道模型轴向前后平移，实现开挖面渐进失稳过程的模拟，数据采集系统可以获取开挖面失稳范围、地表三维变形和极限支护压力。本发明还包括模拟盾构开挖面渐进失稳的超重力模型试验方法。本发明可以实现不同地层、不同埋深等多种工况下盾构开挖面失稳的模拟，探明盾构开挖面渐进失稳规律，为盾构开挖面极限支护力设计提供理论支持。

摘要： 本发明公开了大开挖面下箱涵的稳定快速顶进施工工法，其包括如下步骤：(1)便梁体系转换；(2)施工测量放线；(3)机械分层分段开挖土方；(4)延长滑板施工；(5)滑板蒸汽养护；(6)箱涵顶进、控制偏差；(7)拆除便梁、恢复道碴；(8)验收；本发明创造性的将“挖土”和“顶进”分拨开，先进行各节箱涵的大面积顶进土的挖运，消除顶进过程中土体对箱涵产生的不均匀摩擦阻力，再增加滑板的延伸长度，直至顶进终点位置，利用延长滑板后承载力强，及钢制滑轨的设计优势，达到顶进施工连续作业，及时纠偏，顺利完成顶进。本发明施工工艺具有施工效率高、成本低、安全、环保等优势。

摘要： 本发明属于盾构施工技术领域，公开了一种地震荷载条件下的隧道开挖面稳定性分析方法，包括：基于非关联流动法则，对隧道开挖面稳定性极限分析，采用拟静力法推导出地震作用下隧道掌子面极限支护压力和破坏区域的计算公式；基于拟静力方法建立数值模型，验证理论模型在分析隧道掌子面稳定性的合理性；通过理论方法进行参数分析。本发明将为盾构隧道施工中的支护压力设计提供参考。结果表明，该模型对考虑地震作用的隧道掌子面稳定性分析是合理的。此外，在设计隧道掌子面极限支护压力时，不仅要考虑地震效应，还要考虑非关联流动规律，尤其是在具有高摩擦角或单位重量的土壤中。

摘要： 本发明属于盾构机控制领域，提供了一种盾构开挖面地层性质实时感知与掘进参数调整方法及系统。其中该方法包括获取盾构掘进区间的盾构隧道掘进参数与开挖土体工程参数；拟合盾构隧道掘进参数与开挖土体工程参数之间的关系，从而建立盾构隧道掘进参数与土体性质之间的映射规律模型；根据盾构隧道掘进参数与土体性质之间的映射规律模型及实时感知的盾构开挖面开挖土体工程参数，预测出相应掘进参数并进行调控。

摘要： 本发明属于盾构隧道施工技术领域，公开了一种基于非关联流动法则的隧道开挖面稳定性分析方法，包括：通过建立数值模型确定剪胀角对隧道掌子面的显著影响；利用数值模拟验证三维破坏机制的合理性并进一步确定非关联对隧道掌子面稳定性的影响；由所提出的模型、数值模拟和现有方法获得的结果进行比较；所述系统包括：数值模拟模块，理论模型构建模块和计算对照模块。本发明提供的基于非关联流动法则的隧道开挖面稳定性分析方法，通过建立数值模型来验证剪胀角对隧道掌子面的显著影响；然后提出一种新的三维破坏机制来研究非关联对隧道掌子面稳定性的影响；最后由所提出的模型、数值模拟和现有方法获得的结果进行比较。