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基于数据驱动的盾构竖向姿态预测深度学习模型 被引量：1
1
作者 王树英 汪来 潘秋景 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期485-499,共15页
在盾构掘进过程中,竖向姿态控制难度较大,盾体常与设计轴线产生偏差。为解决既有盾构姿态预测模型无法准确提取数据特征和有效去除数据噪声的问题,充分挖掘盾构掘进实测数据时间序列信息,依托合肥地铁7号线耕耘路站—清潭路站区间盾构... 在盾构掘进过程中,竖向姿态控制难度较大,盾体常与设计轴线产生偏差。为解决既有盾构姿态预测模型无法准确提取数据特征和有效去除数据噪声的问题,充分挖掘盾构掘进实测数据时间序列信息,依托合肥地铁7号线耕耘路站—清潭路站区间盾构隧道工程,对收集的掘进数据进行预处理,包括去除停机状态数据及异常数据,提出用于盾构竖向姿态预测的CNN-LSTM组合模型,并将测试集上的模型预测结果与传统回归模型进行对比,最后对不同样本数量及固定网络参数时的模型性能进行研究。研究结果表明:CNN-LSTM组合模型对盾构竖向姿态的预测效果较好,在测试集上的预测平均绝对误差E_(MA)和均方根误差E_(RMS)较低,同时预测的决定系数R^(2)较高,表明模型具有较小的预测误差和较高的预测精度;与ARIMA、LSTM和SVR模型相比,CNN-LSTM模型在测试集上预测的R^(2)分别提高了1.04%、19.75%和79.63%,此外,模型的预测E_(MA)和E_(RMS)较低,并且训练耗时显著降低;不同训练集样本数量对CNN-LSTM模型性能有一定影响,当训练集样本数量与测试集样本数量之比为4:1时,模型预测的R^(2)最高,表明此时模型具有最佳的预测性能;增加训练集样本数量可能导致过拟合问题,降低模型的泛化能力,减少训练集样本数量则可能导致欠拟合问题,使模型在测试集上的预测精度下降;固定部分网络参数可以有效减少训练参数量和训练时间,同时提高模型的预测精度,当固定4层网络参数时,模型预测性能最佳,预测的R^(2)为0.93,预测的E_(MA)和E_(RMS)分别为0.029和0.048,训练耗时为46 s。 展开更多
关键词 盾构隧道 盾构竖向姿态 停机状态 CNN-LSTM组合模型
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带压环境下泥浆-泡沫组合改良级配不良砂剪切特性研究
2
作者 王树英 钟嘉政 +1 位作者 倪准林 郑响凑 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2879-2888,共10页
盾构穿越富水砂性地层时易出现排渣不畅或喷涌等风险,仅采用泡沫改良往往无法有效改善级配不良渣土的流动性与抗渗性,归因于泡沫易消散和流失,故须引入膨润土泥浆进行组合改良。正确认识土舱压力环境泥浆-泡沫组合改良级配不良砂土的剪... 盾构穿越富水砂性地层时易出现排渣不畅或喷涌等风险,仅采用泡沫改良往往无法有效改善级配不良渣土的流动性与抗渗性,归因于泡沫易消散和流失,故须引入膨润土泥浆进行组合改良。正确认识土舱压力环境泥浆-泡沫组合改良级配不良砂土的剪切大变形行为有助于优化满足盾构安全掘进的渣土组合改良方案。因此,开展了泥浆-泡沫组合改良级配不良砂土的加压十字板剪切试验,研究结果表明:在土舱压力环境下,组合改良砂土的初始孔隙比和饱和度随泥浆注入比(bentonite injection ratio,简称BIR)增加而增大,有效应力降低,进而导致峰值强度和残余强度降低;然而剪切强度的剪切率相关性和有效内摩擦角对BIR的敏感性较弱;BIR增加还使大变形后改良砂土的屈服应力有所降低。此外,对比常压下流动性相似的3类不同改良砂土带压剪切大变形行为,表明带压环境下提高BIR或泡沫注入比(foam injection ratio,简称FIR)均可提高孔隙比且减小有效应力,但相较于纯泡沫改良砂土,组合改良砂土具有更低的有效应力和剪切强度。该类级配不良砂土的合适组合改良参数为FIR=20%、BIR=10%~15%。最后,细观成像结果揭示了膨润土对改良砂土剪切强度的双重削弱作用:(1)吸附砂土颗粒表面,降低颗粒间摩擦力;(2)延缓泡沫衰变,使得小粒径气泡较均匀分布于孔隙中,进而有效削弱土骨架强度。 展开更多
关键词 泥浆-泡沫组合改良砂土 泥浆注入比 加压十字板剪切试验 剪切强度特性 强度削弱机制
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考虑黏土蠕变特性的大埋深盾构复推总推力增量解析解研究
3
作者 王树英 钟嘉政 +1 位作者 付循伟 龚振宇 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期139-150,共12页
由于黏土存在蠕变效应,黏土地层中盾构长时间停机会诱发盾构复推总推力增量过大、盾构姿态难以控制、管片易破损等次生风险等问题,将黏土地层视为Burgers黏弹性体,构建考虑地层应力和蠕变特性的大埋深圆截面隧洞简化力学模型,根据黏弹... 由于黏土存在蠕变效应,黏土地层中盾构长时间停机会诱发盾构复推总推力增量过大、盾构姿态难以控制、管片易破损等次生风险等问题,将黏土地层视为Burgers黏弹性体,构建考虑地层应力和蠕变特性的大埋深圆截面隧洞简化力学模型,根据黏弹性理论推导盾壳-地层径向接触应力的黏弹性解,进而通过积分和分段计算求解复推总推力增量与停机时间的理论关系式。结合水工盾构隧洞停机实例,对比复推总推力增量实际值与理论值。研究结果表明:复推总推力增量实际值与理论值平均相对误差为13.81%,验证了该解析解的可靠性;隧洞埋深越大,复推总推力增量越大,表明大埋深段停机需更关注复推推力控制;盾壳-地层界面摩阻力随超挖间隙增大而减小,而复推总推力增量随之增大;此外,总推力增量随着盾壳-地层界面摩擦因数减小而显著减小。因此,设置合适的超挖间隙和长时间停机时采取往盾壳外注入膨润土等润滑减阻措施能有效预防大埋深段停机的次生风险。 展开更多
关键词 黏土蠕变特性 盾壳-地层接触应力 复推总推力增量 超挖间隙 摩擦因数
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盾构隧道泥渣脱水处理技术研究综述
4
作者 王树英 管少祥 +1 位作者 倪准林 杨泽斌 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期35-52,I0039-I0056,共36页
脱水处理是盾构泥渣减量化的主要方法,对现阶段各类盾构隧道泥渣脱水处理技术进行分析总结具有重要的意义。从盾构泥渣的性质及其赋存水机制出发,总结归纳过滤比阻、毛细吸水时间、沉降速率、渗透系数以及含水率5项用于评价泥渣脱水性... 脱水处理是盾构泥渣减量化的主要方法,对现阶段各类盾构隧道泥渣脱水处理技术进行分析总结具有重要的意义。从盾构泥渣的性质及其赋存水机制出发,总结归纳过滤比阻、毛细吸水时间、沉降速率、渗透系数以及含水率5项用于评价泥渣脱水性能的指标,重点阐述机械脱水、干化脱水与渗流脱水等主要脱水技术,分析各类方法的脱水效果、适用性和局限性。机械脱水技术在黏粒含量较少的盾构泥渣脱水处理方面已较为成熟,而对于黏粒含量较多的盾构泥渣需加入高效的调理剂改性以增强脱水性能,目前较高的脱水成本与调理剂污染处理是其亟需解决的问题。自然晾晒显然已不能满足效率与环保的要求;热干化脱水虽然适用范围广且脱水较为彻底,但其存在能耗大、成本高的缺陷;渗流脱水技术中的土工管袋法以及真空预压法对渗透性较大的泥渣具有较好的脱水效果;电渗法可适用于低渗透性黏土,然而其耗电量大且电极易腐蚀的缺陷还难以避免。目前盾构泥渣脱水处理主要存在设备适应性不足、能耗高与运维难、泥渣资源利用率低、新技术难以推广应用以及处理规范体系不完善等问题。未来应注重脱水设备向智能化、模块化、集成规模化三位一体方向的发展,同时实现高效的泥渣资源再利用,制定统一的脱水规范并鼓励脱水新技术的工程应用与推广。 展开更多
关键词 盾构隧道 泥渣 脱水技术
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近接既有隧道爆破激发地震波成分构成及特性研究 被引量：2
5
作者 伍福寿 张学民 +5 位作者 韩淼 陈进 胡涛 周贤舜 王树英 朱凯 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1406-1417,共12页
为研究新建隧道爆破地震波不同成分对既有隧道结构安全的影响,基于地震学极化偏振原理,结合现场爆破振动监测和ANSYS/LS-DYNA数值模型,分析既有隧道衬砌振动波型的成分构成及特性,探讨既有隧道衬砌动拉应力与P波峰值合振速的关联性。研... 为研究新建隧道爆破地震波不同成分对既有隧道结构安全的影响,基于地震学极化偏振原理,结合现场爆破振动监测和ANSYS/LS-DYNA数值模型,分析既有隧道衬砌振动波型的成分构成及特性,探讨既有隧道衬砌动拉应力与P波峰值合振速的关联性。研究结果表明:新建隧道MS1、MS3、MS5、MS7、MS9、MS11和MS13段毫秒延期爆破P、S和R波对既有隧道衬砌质点振动均有贡献,各段别前期均由传播速度最快的P波主导,而后S波和R波相继成为主导波型;地震波传播路径及测振点的位置与波型成分密切相关,新建隧道已开挖和未开挖2个区域所对应的既有隧道质点振动特性存在显著差异,当L/D>1.58(L为距爆源中心的水平距离,D为隧道净距)时,未开挖区域的S波最大幅值超过P波最大幅值,成为后续区段质点振动的主导波型;既有隧道衬砌动拉应力与P波峰值合振速线性相关性较好,安全振速阈值为10.53 cm/s。 展开更多
关键词 近接隧道 爆破地震波 衰减特性 安全振速阈值
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滇中引水隧洞砾质土地层盾构渣土饼化控制技术 被引量：1
6
作者 龚振宇 肖钢 +3 位作者 雷波 令凡琳 王树英 朱汉标 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第4期145-152,共8页
砾质土地层盾构掘进时,容易发生盾构刀盘结泥饼现象,须对渣土改良参数进行合理优化,以降低结泥饼风险。依托滇中引水龙泉倒虹吸盾构隧洞工程,首先分析砾质土地层盾构结泥饼风险以及分散型泡沫剂发泡性能,然后结合坍落度试验和界限含水... 砾质土地层盾构掘进时,容易发生盾构刀盘结泥饼现象,须对渣土改良参数进行合理优化,以降低结泥饼风险。依托滇中引水龙泉倒虹吸盾构隧洞工程,首先分析砾质土地层盾构结泥饼风险以及分散型泡沫剂发泡性能,然后结合坍落度试验和界限含水率试验探究分散型泡沫改良渣土的塑流性特征,提出砾质土地层盾构渣土饼化风险控制技术,并通过现场跟踪试验对饼化控制技术进行验证。研究结果表明:(1)分散型泡沫剂发泡倍率随着浓度增加而增长,随发泡压力增加呈先增后减趋势,在发泡压力为0.3 MPa时获得最佳发泡倍率;(2)分散型泡沫剂能有效改善砾质土渣土塑流性,降低砾质土渣土液塑限,进而降低渣土饼化风险;(3)提出砾质土渣土改良参数建议值并应用于实际工程,应用后盾构总推力、扭矩明显降低且离散程度减小,盾构推进速度明显提升,验证了砾质土地层盾构渣土饼化控制技术的合理性。 展开更多
关键词 土压平衡盾构 砾质土 饼化 坍落度试验 液塑限 掘进参数
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富水混合花岗岩地层地铁隧道施工中地面注浆止水帷幕的设计参数优化 被引量：1
7
作者 刘健美 刘旭 +4 位作者 徐加兵 张聪 魏井申 王树英 蔡根森 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第6期105-110,共6页
[目的]富水混合花岗岩地层新建隧道施工受地下水的影响显著,通常采用地面预注浆形成止水帷幕的措施来降低地下水对隧道施工过程的影响。但止水帷幕设计参数的选择大多以经验为主,可能存在隔水效果不佳、水位降低显著导致地层沉降超限,... [目的]富水混合花岗岩地层新建隧道施工受地下水的影响显著,通常采用地面预注浆形成止水帷幕的措施来降低地下水对隧道施工过程的影响。但止水帷幕设计参数的选择大多以经验为主,可能存在隔水效果不佳、水位降低显著导致地层沉降超限,以及隧道周围突涌水等现象,故需要对富水混合花岗岩地层注浆帷幕设计参数进行优化。[方法]依托广州地铁18号线番禺广场站—南村万博站区间工程,基于正交试验设计,通过数值模拟分析了止水帷幕设计参数(帷幕深度、帷幕厚度、帷幕渗透系数及帷幕与隧道间距离)对注浆隔水效果的影响;采用SPSS软件进行多元线性回归分析,拟合了选取止水帷幕设计参数的经验公式,获取了止水帷幕最优设计参数并进行工程应用。[结果及结论]止水帷幕的影响因素按影响程度排序依次为:帷幕渗透系数、帷幕深度、帷幕厚度、帷幕与隧道间距离;现场选取的止水帷幕设计最优参数中,帷幕深度为58 m、帷幕厚度为2.0 m、帷幕渗透系数为1×10-10m/s、帷幕与隧道间距离为0.5 m。现场工程实践表明,采用最优参数后,止水帷幕降低地下水位效果较好,隧道开挖时的围岩稳定且开挖面干燥,地下水对隧道开挖的影响得以有效降低。 展开更多
关键词 地铁 隧道施工 止水帷幕 正交试验 设计参数
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高功率激光水平辐照花岗岩致裂成孔特性及成孔能效评价
8
作者 李梓焜 张学民 +3 位作者 武朝光 陈治亚 乔世范 王树英 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1433-1446,共14页
针对当前硬岩隧道钻爆法施工钻孔速度慢、钻头损耗大的工程难题,使用高功率激光水平辐照硬岩快速成孔替代传统PDC钻头钻孔,开展高功率激光水平辐照花岗岩成孔的可行性试验,分析高功率激光水平辐照花岗岩的致裂成孔特性;通过单轴压缩试... 针对当前硬岩隧道钻爆法施工钻孔速度慢、钻头损耗大的工程难题,使用高功率激光水平辐照硬岩快速成孔替代传统PDC钻头钻孔,开展高功率激光水平辐照花岗岩成孔的可行性试验,分析高功率激光水平辐照花岗岩的致裂成孔特性;通过单轴压缩试验、扫描电子显微镜(SEM-EDS)和X射线衍射仪(XRD)衍射试验分析激光作用前后岩石的力学性能和微观物相演变;综合对比激光射孔与PDC钻头钻孔的破岩速度和比能。研究结果表明:岩石表面在激光持续辐照后形成“类爆炸坑”,产生的熔融物在重力作用下堆积在孔底,吸收了孔底处大部分的激光能量,抑制了孔底岩石的热裂反应;岩石的纵向破坏受重力影响导致上下孔壁熔融物分布不均匀,随着激光持续辐照,岩孔中心将不断向下偏离光斑入射点;经功率为4.5 kW的激光水平辐照10 s后,岩样的单轴抗压强度从63.31 MPa降低至42.36 MPa,其原因是钠长石分解引起岩样中黑云母的质量分数增加;功率为4.5 kW激光射孔的破岩速度较PDC钻头钻孔的破岩速度提高95.03%,比能增加15.3%,证明了高功率激光水平辐照硬岩成孔的有效性。 展开更多
关键词 隧道工程 激光破岩 成孔特性 热裂特性 成孔能效
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明挖法超长节段现浇混凝土隧道早期开裂机制现场试验研究
9
作者 肖碧宏 蒋礼 +4 位作者 梁振宇 刘唐进 郝小虎 傅金阳 王树英 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第10期1982-1992,共11页
为研究超长节段明挖隧道混凝土早期开裂机制,依托实际工程,根据隧道前期已浇筑节段开裂情况调查结果,在隧道侧墙和顶板结构的中心线处埋置温度、湿度、应变传感器,对混凝土早龄期的温度、湿度、应变进行连续监测,并结合温度应力理论和... 为研究超长节段明挖隧道混凝土早期开裂机制,依托实际工程,根据隧道前期已浇筑节段开裂情况调查结果,在隧道侧墙和顶板结构的中心线处埋置温度、湿度、应变传感器,对混凝土早龄期的温度、湿度、应变进行连续监测,并结合温度应力理论和现场裂缝调查对隧道混凝土早期开裂机制进行分析。分析结果表明:1)隧道侧墙和顶板结构浇筑后产生的水化热温升可达40℃以上,隧道顶板结构应变的变化趋势主要与温度相关。2)结构温度下降引起的收缩变形在受到下部旧混凝土的约束作用后产生的拉应力是引起开裂的主要原因;长度方向上的应变差、里表温差产生的不均匀收缩和湿度下降产生的干燥收缩会进一步加大开裂风险。3)结构中心与外表面的最大温差高出与内表面的最大温差12℃以上,因而结构外表面更容易出现开裂。4)在连续式的外约束作用下,浇筑段中部开裂的可能性更大。5)结构表面与内部的裂缝会逐渐沿裂缝走向扩展导致风险较低的区域也出现开裂。 展开更多
关键词 明挖法隧道 现浇混凝土 早期开裂 现场试验 温度场 相对湿度 应变
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双模盾构土压模式下下穿珠江断裂带开挖面稳定性研究
10
作者 佟彬 张斌 +1 位作者 朱汉标 王树英 《中外公路》 2024年第5期232-240,共9页
针对盾构下穿珠江断裂带开挖面的稳定性,该文依托广州地铁7号线二期工程洪圣沙站—裕丰围站区间项目,通过盾构下穿珠江断裂带全域及其局部高风险区域的数值模拟,探明盾构穿越过程施工风险,并分析不同支护应力及注浆压力对开挖面稳定性... 针对盾构下穿珠江断裂带开挖面的稳定性,该文依托广州地铁7号线二期工程洪圣沙站—裕丰围站区间项目,通过盾构下穿珠江断裂带全域及其局部高风险区域的数值模拟,探明盾构穿越过程施工风险,并分析不同支护应力及注浆压力对开挖面稳定性及地层变形的影响,最后通过掘进参数分析评价数值模拟的合理性。研究结果表明:①隧道开挖面为上软下硬地层分布时,盾构施工容易出现较大的地层沉降,当上硬下软地层分布时则易产生较大隆起;②盾构穿越复合地层时,局部软弱地层易出现开挖面稳定性问题,当软弱地层受到的静止土压力大于支护应力时,软弱地层土体将朝隧道内变形,且变形量随支护应力比的减小而增大;③注浆压力对开挖面稳定性无影响,但与地层沉降成反比,注浆压力越大,地层沉降越小。盾构的顺利掘进验证了数值模拟的正确性。 展开更多
关键词 双模盾构 断裂带 开挖面稳定性 数值模拟 支护应力 注浆压力
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长春中风化泥岩盾构施工泥饼防治研究
11
作者 黄喆 马超 +4 位作者 辛志勇 阳林 李建锋 王树英 朱汉标 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第9期1841-1851,共11页
为更好地分析盾构结泥饼风险及渣土塑流性特征,开展旋转剪切试验、三轴试验和坍落度试验,探究长春中风化泥岩渣土黏附强度和抗剪强度特征;基于渣土强度提出长春泥岩渣土合理改良坍落度的建议,并结合实际工程验证其合理性。主要结论如下... 为更好地分析盾构结泥饼风险及渣土塑流性特征,开展旋转剪切试验、三轴试验和坍落度试验,探究长春中风化泥岩渣土黏附强度和抗剪强度特征;基于渣土强度提出长春泥岩渣土合理改良坍落度的建议,并结合实际工程验证其合理性。主要结论如下:1)随着含水率的增大,长春中风化泥岩渣土(界面)黏聚力先增大后减小,(界面)摩擦角逐渐减小。当含水率为22.58%~27.36%时,土-金属间的界面黏聚力大于黏聚力;当含水率为15.99%~24%时,界面摩擦角大于内摩擦角。2)渣土坍落度与强度密切相关,随着坍落度的增大,渣土黏附强度和抗剪强度快速降低。当坍落度大于4 cm时,黏附强度和抗剪强度变化较小;当坍落度为0.5~1 cm时,渣土黏附强度大于抗剪强度,因此建议盾构渣土坍落度不小于1 cm,且尽可能使渣土坍落度大于4 cm,以充分减小渣土强度和增大渣土塑流性。 展开更多
关键词 中风化泥岩 盾构 黏附强度 抗剪强度 坍落度 渣土改良
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山地城市盾构连续皮带机力学分析及应用
12
作者 曹亚奇 游进 +3 位作者 欧阳天一 冯科军 肖超 王树英 《四川水力发电》 2024年第1期17-23,31,共8页
针对山地城市轨道交通大纵坡渣土运输速度慢和易出现有轨运输溜车的难题,笔者采用有限元软件对隧道渣土连续皮带机进行了静力学分析,研究其应力、应变和位移分布规律,并对连续皮带机的现场应用效果进行总结。结果表明:输送带两端和中部... 针对山地城市轨道交通大纵坡渣土运输速度慢和易出现有轨运输溜车的难题,笔者采用有限元软件对隧道渣土连续皮带机进行了静力学分析,研究其应力、应变和位移分布规律,并对连续皮带机的现场应用效果进行总结。结果表明:输送带两端和中部位置处的应力、应变和位移较大,支架与托辊连接处易出现应力集中现象;支架可以有效为输送带提供支撑,减小输送带自身应力,限制输送带位移;采用连续皮带机出渣方式时的日平均进尺和日最高进尺相比渣土车出渣方式均有较大提高,盾构掘进效率得到明显提示。 展开更多
关键词 连续皮带机 山地城市 大纵坡 渣土运输
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渣土改良下盾构掘进富水砾砂地层响应研究 被引量：2
13
作者 王树英 汪来 +1 位作者 杨鹏 龚振宇 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第S01期87-97,共11页
为解决土压平衡盾构在富水砾砂地层中掘进土舱保压难度较大的问题,需对盾构渣土进行改良,减小其渗透性,提升土舱保压效果。依托昆明地铁4号线小—火区间盾构隧道工程,采用数值模拟手段,结合现场监测数据,对渣土改良下盾构掘进富水砾砂... 为解决土压平衡盾构在富水砾砂地层中掘进土舱保压难度较大的问题,需对盾构渣土进行改良,减小其渗透性,提升土舱保压效果。依托昆明地铁4号线小—火区间盾构隧道工程,采用数值模拟手段,结合现场监测数据,对渣土改良下盾构掘进富水砾砂地层响应特征进行研究。研究结果表明:1)随着改良渣土渗透性的降低,开挖面孔压逐渐增大,当土舱渣土渗透系数降至5×10^(-5)cm/s后,开挖面孔压接近原始孔压,表明改良渣土具有良好的止水性能;随着地下水位的升高,开挖面孔压逐渐增大,表明高水位对渣土止水效果的要求更高。2)小—火区间渣土渗透性较低,开挖面近似止水条件,盾构掘进过程中,开挖面附近会产生一定的超孔压,超孔压影响范围主要位于盾构前方1.5倍洞径,开挖面中心位移远小于失稳时的开挖面中心位移,开挖面稳定性较高。3)由于盾构渣土渗透性较低,盾构掘进会在周围形成较大的超孔压,同时渗透系数较小的渣土可以有效阻止开挖面前方地下水的自由渗流,提高开挖面的稳定性,减小地表沉降。4)随着地下水位的升高,地表沉降和地层超孔压有增大的趋势,维持开挖面所需支护应力迅速增加,水位高度对开挖面支护应力的影响十分明显。 展开更多
关键词 盾构隧道 富水砾砂地层 渣土改良 地层响应 数值模拟
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明挖四线隧道异型结构施工力学特征
14
作者 王树英 王斌 何卫 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1426-1437,共12页
明挖隧道异型结构常见于地铁车辆地面出入场线与主线的合建段,施工工序繁杂,结构力学行为复杂。以国内某地铁工程为例,采用现场测试方法研究明挖异型结构施工力学特征。研究结果表明:在三箱与四箱异型结构施工过程中,所有部位基本处于... 明挖隧道异型结构常见于地铁车辆地面出入场线与主线的合建段,施工工序繁杂,结构力学行为复杂。以国内某地铁工程为例,采用现场测试方法研究明挖异型结构施工力学特征。研究结果表明:在三箱与四箱异型结构施工过程中,所有部位基本处于压弯状态,在上覆土回填施工完成后结构处于最不利的受力状态,隧道顶板内侧混凝土因承受过大施工荷载而出现开裂、渗水现象;四箱异型结构在转角加腋位置内力剧增,隧道右线底板承受最大轴力,出场线底板承受最大弯矩;三箱与四箱异型结构不同测试断面的受力变化特征类似,但内力存在差异;对于三箱异型结构,右线顶板与出场线接合部位内力沿隧道纵向变化较大,而出入场线顶板及出场线与右线接合部位受力沿隧道纵向变化不大;对于四箱异型结构,结构底板与顶板受力沿隧道纵向变化较大,而结构交接处受力变化不大;在施工过程中,出现的临时荷载对结构受力带来的短期波动影响需引起重视。 展开更多
关键词 明挖法 异型结构 施工力学特征
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近接运营地铁的城市地下工程施工安全韧性评估方法研究
15
作者 韩凯航 李岩松 +6 位作者 陈湘生 包小华 王树英 张成平 魏纲 张治国 赵千 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第10期2005-2015,共11页
为提出一种用于评估近接运营地铁的城市地下工程施工安全韧性的方法,首先,通过对近接施工的3个方面(新建地下工程、地层、既有地下结构)以及2个维度(技术和管理)的分析,建立一个较为完整的韧性指标体系;其次,结合层次分析法、熵权法和... 为提出一种用于评估近接运营地铁的城市地下工程施工安全韧性的方法,首先,通过对近接施工的3个方面(新建地下工程、地层、既有地下结构)以及2个维度(技术和管理)的分析,建立一个较为完整的韧性指标体系;其次,结合层次分析法、熵权法和博弈论,提出韧性指标体系的权重组合分析方法;同时,基于集对分析理论,提出研究体系复合性能Q的连续评估方法;最后,从“最大损伤”和“累计损伤”2个角度提出韧性R的综合评估计算公式,并将其应用于具体工程案例的分析。研究结果表明:1)新提出的韧性评估方法与传统的风险评估方法可以相互印证,且新的韧性评估方法考虑因素更为全面;2)提出的系统复合性能Q包含3个维度,即既有地下结构(Q_(A))、地层(Q_(B))、新建地下工程(Q_(C)),比传统的评估理论更全面;3)随着既有地下结构的动态指标限值越来越严格,系统复合性能Q的评估结果对应有所下降。 展开更多
关键词 城市地下工程 近接施工 韧性评估 集对分析法 案例分析
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基于AM-BiLSTM模型的块石回填土区盾构姿态预测研究 被引量：5
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作者 汪来 王树英 +1 位作者 潘秋景 肖超 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2948-2960,共13页
为了解决盾构机在穿越块石回填土区段姿态难以控制的难题,依托重庆地铁5号线北延伸段中~椿区间穿越块石回填土层工程实例,建立基于注意力机制的双向长短时记忆神经网络(AM-BiLSTM),对掘进过程中的盾构姿态进行预测,将模型预测结果与传... 为了解决盾构机在穿越块石回填土区段姿态难以控制的难题,依托重庆地铁5号线北延伸段中~椿区间穿越块石回填土层工程实例,建立基于注意力机制的双向长短时记忆神经网络(AM-BiLSTM),对掘进过程中的盾构姿态进行预测,将模型预测结果与传统双向长短时记忆神经网络(BiLSTM)、长短时记忆神经网络(LSTM)进行对比,并对AM-BiLSTM模型的现场应用效果进行检验,最后总结了块石回填土区盾构姿态调整的针对性措施。研究结果显示:AM-BiLSTM模型对盾构姿态具有良好的预测性能,盾首垂直和水平偏差在测试集上的预测准确率分别为72%和86%,盾尾垂直和水平偏差在测试集上的预测准确率分别为88%和96%;AM-BiLSTM模型与BiLSTM,LSTM对盾构姿态的预测效果存在差异,其中,AMBiLSTM模型在测试集上的平均预测准确率最高,BiLSTM的平均预测准确率次之,LSTM的平均预测准确率最低;通过AM-BiLSTM模型预测盾构姿态,结合盾构姿态调整的工程措施,盾首平均垂直、水平偏差较未应用AM-BiLSTM模型时分别降低47.9%和35.8%,盾尾平均垂直、水平偏差较未应用AM-BiLSTM模型时分别降低8.9%和4.8%;块石回填土区盾构姿态调整的工程措施包括:通过减小盾构推力、提高刀盘转速和减小刀盘扭矩的方式,加大刀具对孤石的切削、冲击频率;采取地面注浆、旋喷等辅助注浆加固手段对工作面进行加固,减小盾构掘进的不均匀阻力;控制盾构掘进速度在35~50 mm/min并采取短行程多循环的方式进行掘进;及时靠拢千斤顶并拧紧纵、环向螺栓,当成环管片推出盾尾后,根据拼装后的圆环椭圆度,再次复紧纵、环向螺栓。 展开更多
关键词 盾构隧道 块石回填土 盾构姿态 AM-BiLSTM
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基于BP神经网络的隧道下穿既有运营地铁线注浆施工参数预测——以广州地铁18号线隧道注浆工程为例 被引量：6
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作者 梁粤华 翟利华 +2 位作者 刘旭 张聪 王树英 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第7期3045-3052,共8页
新建隧道下穿既有运营地铁线施工过程中极易对既有运营地铁线产生不利影响,而广泛采用的超前预注浆尚处于以经验性选取注浆施工参数的阶段,导致工程事故频发。为此,首先以开挖段地层物性参数、地层位移变化值作为输入层,注浆施工参数为... 新建隧道下穿既有运营地铁线施工过程中极易对既有运营地铁线产生不利影响,而广泛采用的超前预注浆尚处于以经验性选取注浆施工参数的阶段,导致工程事故频发。为此,首先以开挖段地层物性参数、地层位移变化值作为输入层,注浆施工参数为输出层,构建了基于BP(back propagation)神经网络的注浆施工参数预测模型;其次,以MAPE(mean absolute percentage error)作为预测精度评价指标,采取试算法对BP神经模型参数(隐含层节点数目、学习率)进行了探讨;最后,将提出的BP神经网络用于指导工程实践。研究结果表明:当BP神经网络预测模型隐含层节点数为9、学习率为0.01、训练次数为20 000以及精度目标值为1×10^(-4)时,模型适用性评价显示预测值与监测值之间最大相对误差为19,平均相对误差均低于13,说明提出的BP神经网络预测模型可行;进一步的工程应用结果表明:采用预测的注浆施工参数进行注浆后掌子面稳定、开挖过程中未发生隧道塌方等事故,满足相关规范要求。研究成果也可在隧道下穿其他结构或建筑物灾害防控注浆工程中得到推广应用。 展开更多
关键词 隧道 下穿 既有运营地铁线 BP神经网络 注浆施工参数
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基于激光扫描技术的盾构渣土改良状态自动识别方法 被引量：3
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作者 周子豪 王树英 +2 位作者 钟嘉政 倪准林 瞿同明 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3975-3986,共12页
为促进渣土改良状态评价方法向着规范化、自动化的方向发展,提出一种基于激光扫描技术的盾构渣土改良状态快速自动识别方法。针对不同含水率和泡沫注入比的粗粒土试样开展坍落度试验,采用激光扫描仪获得坍落体中心位置竖向截面轮廓点云... 为促进渣土改良状态评价方法向着规范化、自动化的方向发展,提出一种基于激光扫描技术的盾构渣土改良状态快速自动识别方法。针对不同含水率和泡沫注入比的粗粒土试样开展坍落度试验,采用激光扫描仪获得坍落体中心位置竖向截面轮廓点云数据,并通过计算机提取截面轮廓几何特征点,获得试样的坍落度和割线角,建立以坍落度和割线角的合适范围作为合适改良状态评价指标的自动识别方法。研究结果表明:采用坍落度和坍落体割线角可以准确识别改良粗粒土的改良状态;相对于传统坍落度试验,该方法的突出优点是可自动扫描并快速识别渣土的改良状态;室内坍落度试验结果验证了该方法对粗粒土试样改良状态识别的有效性,可为研究盾构水平传送带上渣土截面轮廓几何特征和渣土改良状态识别提供参考。 展开更多
关键词 渣土改良 坍落度 割线角 自动识别 激光扫描技术
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盾构掘进参数特征及其与渣土状态关联性研究 被引量：1
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作者 刘国强 张斌 +1 位作者 朱汉标 王树英 《施工技术（中英文）》 CAS 2023年第19期71-77,102,共8页
为了更好地进行盾构精细化控制以及优选渣土改良参数,依托广州地铁7号线二期工程洪圣沙站—裕丰围站盾构区间项目,通过对掘进参数的深入剖析以及渣土改良跟踪试验,提出了新的盾构掘进状态评价指标,并探究了渣土改良状态与盾构掘进状态... 为了更好地进行盾构精细化控制以及优选渣土改良参数,依托广州地铁7号线二期工程洪圣沙站—裕丰围站盾构区间项目,通过对掘进参数的深入剖析以及渣土改良跟踪试验,提出了新的盾构掘进状态评价指标,并探究了渣土改良状态与盾构掘进状态间的关联性。研究结果表明:随着盾构开始掘进,盾构扭矩随推力的增加先不变后增大,最后稳定在一定范围内。将盾构扭矩分为抵抗扭矩和掘进扭矩,盾构推力分为抵抗推力和掘进推力,通过将掘进扭矩除以掘进推力获得刀盘扭矩系数,将掘进推力除以盾构推进速度获得盾构贯入指数。螺旋输送机扭矩与转速呈现一定的线性关系,将螺旋输送机扭矩除以转速获得螺旋输送机扭矩系数。渣土改良能增大渣土塑流性,明显减小螺旋输送机扭矩系数,同时泡沫和水能起到一定润滑作用,使得刀盘扭矩系数减小,但由于刀具破岩效果受渣土改良影响较小,盾构贯入指数变化较小。 展开更多
关键词 盾构 掘进参数 渣土改良 评价指标 坍落度
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基于有效应力原理的泡沫改良粗粒土不排水残余剪切强度计算模型 被引量：1
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作者 钟嘉政 王树英 +1 位作者 冯志耀 朱汉标 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2614-2623,共10页
泡沫常用于土压平衡盾构渣土改良,流动性良好的泡沫改良粗粒渣土有利于盾构进排土顺畅和土舱压力传递,进而避免地层过大变形和失稳。从泡沫改良粗粒土不排水压缩和剪切机理出发,推导了不排水条件下带压泡沫改良粗粒土流动大变形后的残... 泡沫常用于土压平衡盾构渣土改良,流动性良好的泡沫改良粗粒渣土有利于盾构进排土顺畅和土舱压力传递,进而避免地层过大变形和失稳。从泡沫改良粗粒土不排水压缩和剪切机理出发,推导了不排水条件下带压泡沫改良粗粒土流动大变形后的残余剪切强度统一理论模型。首先基于理想气体定律和土的有效应力-应变双曲线方程求解不排水一维压缩时的有效应力,然后推导不排水剪切引起的超孔隙压力和残余状态下剪切强度与有效应力的关系式,再构建剪切速率相关的残余剪切强度计算模型。采用不排水加压十字板剪切试验验证了计算模型的准确性,试验值与理论值的平均误差约10%,表明该计算模型可用于确定泡沫改良粗粒土连续流动时的残余剪切强度。最后开展了影响因素分析,竖向总应力增大能提高残余剪切强度,而泡沫注入比增加能降低残余剪切强度;残余状态下流动大变形泡沫改良粗粒土的屈服应力和塑性黏度均与竖向总应力呈正相关,而与泡沫注入比呈负相关。 展开更多
关键词 泡沫改良粗粒土 剪切大变形连续流动 有效应力 率相关残余剪切强度 不排水加压十字板剪切试验
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