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基于极限分析上限法的地震作用下分层地基盾构隧道开挖面稳定性研究
1
作者 张治国 罗杰 +2 位作者 朱正国 PAN Y T 孙苗苗 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1201-1213,共13页
目前针对盾构隧道开挖面稳定性的研究还较少考虑土体分层特性和地震作用的耦合影响,因此构建了一种在分层土体中考虑地震作用的开挖面三维对数螺旋破坏模型进行研究。首先,将地震引起的动态响应通过拟静力法简化为水平和竖直两个方向上... 目前针对盾构隧道开挖面稳定性的研究还较少考虑土体分层特性和地震作用的耦合影响,因此构建了一种在分层土体中考虑地震作用的开挖面三维对数螺旋破坏模型进行研究。首先,将地震引起的动态响应通过拟静力法简化为水平和竖直两个方向上的惯性力作用;其次,在均质土体中的三维对数螺旋破坏机制的基础上,将其改进为适用于分层土体的三维对数螺旋破坏机制;再次,根据上限定理,在虚功率方程中引入地震惯性力所做功率,得到考虑土体分层特性和地震作用条件下的盾构隧道开挖面支护力的上限解;最后,将上限理论解与三维数值模拟结果和既有模型试验结果进行对比,得到了较好的一致性。此外,针对水平地震加速度系数和地层厚度对关键物理特征进行了影响因素分析。结果表明,当比例系数ζ>0时,极限支护力随水平地震加速度系数的增大显著增大;当ζ<0时,极限支护力随水平地震加速度系数增大而增大的趋势减弱。当水平地震加速度系数kh=0时,即在无地震作用情况下,归一化极限支护力不随ζ的变化而变化;在上硬下软土层中,下部土层厚度比的增大会引起极限支护力的增大,在上软下硬土层中,下部土层厚度比的增大会引起极限支护力的减小。 展开更多
关键词 盾构隧道 开挖面稳定性 地震作用 分层土体 上限定理
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盾构法隧道开挖面稳定性下的多目标优化研究
2
作者 陈阳 刘文 +1 位作者 刘文黎 陈阳阳 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第18期7882-7888,共7页
盾构法隧道开挖过程中开挖面稳定性保持非常重要,开挖面稳定性下提升工程进度、保障工程质量等目标具有重要的工程意义。目前,针对开挖面稳定性下的多目标优化控制的研究不足。选择掘进效率作为工程进度的指标,选择掘进过程引起的最大... 盾构法隧道开挖过程中开挖面稳定性保持非常重要,开挖面稳定性下提升工程进度、保障工程质量等目标具有重要的工程意义。目前,针对开挖面稳定性下的多目标优化控制的研究不足。选择掘进效率作为工程进度的指标,选择掘进过程引起的最大地表沉降作为工程质量指标。采用分层序列法和NSGA-II多目标优化算法,将盾构开挖面稳定作为第一层优化目标,工程进度与工程质量作为第二层优化目标,研究盾构开挖面稳定下多目标优化。在一段连续穿越堤坝、空地、敏感建筑三个场景的施工隧道中应用本研究方法,结果表明,优化后的盾构推力维持在上下限区间内,提高了施工效率和减少了地表沉降。本文方法能够根据实际工况自适应的调整和优化控制策略,提高了在实际工程中的适应性和灵活性。为类似盾构隧道工程提供了参考和指导。 展开更多
关键词 盾构法隧道 分层序列法 多目标优化 开挖面稳定性 掘进效率 地表沉降
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基于上限定理的砂卵石地层盾构隧道开挖面稳定性分析
3
作者 胡瑞青 王立新 +4 位作者 郭亮 戴志仁 叶飞 刘畅 范越 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第8期3399-3406,共8页
目前对砂卵石地层开挖面稳定理论模型的研究相对较少,施工过程中盾构机支护力的施加多凭借施工经验进行。为研究砂卵石地层开挖面失稳问题,运用极限分析法上限定理,结合椭球体放矿理论,建立盾构隧道开挖面极限分析模型的计算方法,研究... 目前对砂卵石地层开挖面稳定理论模型的研究相对较少,施工过程中盾构机支护力的施加多凭借施工经验进行。为研究砂卵石地层开挖面失稳问题,运用极限分析法上限定理,结合椭球体放矿理论,建立盾构隧道开挖面极限分析模型的计算方法,研究开挖面前方土体变形未发展至地表与发展至地的表两种工况,得到了极限支护力的上限解析解。并选取五种典型的理论分析方法验证了计算结果的正确性。结果表明:所提出的对数螺线椭球体机制得到的开挖面极限支护力受地层内摩擦角、隧道直径以及土体重度的影响较大,埋深和黏聚力的影响较小,地表超载的影响最小;其中开挖面极限支护力均随着土体重度和隧道直径的增大而线性增大,随着摩擦角增大呈现非线性减小趋势;通过与旋转破坏机制、3D对数螺线机制、FLAC^(3D)数值模拟得到的开挖面前方塌落区域的对比,所提出的开挖面前方塌落机制与数值模拟能接近地层的失效形状。 展开更多
关键词 盾构隧道 砂卵石地层 开挖面稳定性 上限定理 极限支护力
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上软下硬地层盾构开挖面稳定性计算模型
4
作者 刘泉维 邵小康 +4 位作者 黄成 李琛 叶守杰 江玉生 杨志勇 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期111-119,共9页
针对上软下硬地层失稳特点,在假定开挖面附近因土体失稳而由软硬地层分界线先向上诱发形成部分楔形体、再呈倒圆台状向地面发展的基础上,提出开挖面稳定性计算模型。先基于极限平衡法提出部分楔形体计算模型;再依据修正后的楔形体计算模... 针对上软下硬地层失稳特点,在假定开挖面附近因土体失稳而由软硬地层分界线先向上诱发形成部分楔形体、再呈倒圆台状向地面发展的基础上,提出开挖面稳定性计算模型。先基于极限平衡法提出部分楔形体计算模型;再依据修正后的楔形体计算模型,分别计算上覆土压力和开挖面前方部分楔形体的受力;最后依托青岛地铁6号线某区间工程开展数值模拟,验证理论模型。结果表明:不同支护应力比条件下的土体变形范围有所差异,土体变形主要发生在开挖面前方和上方并呈泡状延伸;数值模拟得到的开挖面失稳形态基本符合理论计算模型的假定形状;理论计算得到该例盾构开挖面极限支护应力比为0.21,与数值模拟的误差率为5%;当开挖面支护力小于极限支护力时,上软下硬地层开挖面水平变形会突然迅速增大;开挖面附近的岩土体变形主要发生在上部软弱部分,最大水平位移出现在上部软土中心附近,开挖面上土体最大水平位移与开挖面上方地表最大竖向位移间的相关性较高,两者变形规律类似。 展开更多
关键词 盾构隧道 上软下硬地层 开挖面稳定性 极限平衡法 数值模拟
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盾构不满舱气压辅助模式下开挖面稳定性分析与对比掘进试验
5
作者 李琛 江玉生 +2 位作者 邵小康 刘泉维 杨志勇 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第10期159-168,共10页
盾构“气压辅助”掘进模式相较于传统的“土压平衡”掘进模式,其开挖面平衡机理更为复杂,地表变形和掘进参数特点与常规满舱土压平衡掘进模式存在明显差异。为对盾构气压辅助掘进模式下的开挖面稳定性进行定量化评估,并确定合理的气压... 盾构“气压辅助”掘进模式相较于传统的“土压平衡”掘进模式,其开挖面平衡机理更为复杂,地表变形和掘进参数特点与常规满舱土压平衡掘进模式存在明显差异。为对盾构气压辅助掘进模式下的开挖面稳定性进行定量化评估,并确定合理的气压设定值,利用极限平衡法考虑滑裂面空间曲面特点,提出适用于气压辅助掘进模式的开挖面整体稳定性评价方法。在Krabbe公式的基础上,考虑地层的成层性和地下水影响,对气体损失量计算公式进行改进。此外,结合相同地层条件下盾构不同掘进模式的对比掘进试验,对开挖面的整体稳定性、气压损失、地表沉降和掘进参数进行对比分析。研究结果表明:根据提出的整体稳定性评价方法和气体损失量计算方法对本工程试验段进行分析,地层满足气压辅助掘进的整体稳定性,选配的空压机具备该地层气压稳定的功率,气压设定值满足工程安全性要求;气压辅助掘进模式相较于满舱土压平衡模式总推力和刀盘扭矩分别下降35%和44%,而推进速度提升173%,能量消耗减小66%;气压辅助掘进模式引起的地层损失率较高,地表沉降相对较大。 展开更多
关键词 盾构 开挖面稳定性 气压辅助掘进 气体损失量 极限平衡法 掘进参数
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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
6
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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富水黏土地层盾构隧道开挖面稳定性 被引量：6
7
作者 刘腾 狄启光 +2 位作者 李鹏飞 王帆 邹鸿浩 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第1期327-336,共10页
富水黏土地层盾构隧道施工过程中,确定合理的开挖面支护力对于安全掘进至关重要。针对富水黏土地层盾构隧道,对不排水条件下的开挖面稳定性展开了研究。通过数值模拟研究,分析了直径D、埋深比C/D与内聚力c对极限支护力的影响规律;推导... 富水黏土地层盾构隧道施工过程中,确定合理的开挖面支护力对于安全掘进至关重要。针对富水黏土地层盾构隧道,对不排水条件下的开挖面稳定性展开了研究。通过数值模拟研究,分析了直径D、埋深比C/D与内聚力c对极限支护力的影响规律;推导已有的适用于不排水分析的开挖面主动破坏模式并分析其功率构成,结合黏土不排水离心试验得到破坏区域范围,对极限分析法获得的极限支护力进行了修正。最后,利用理论解析法与数值模拟方法对常州地铁工程某标段区间盾构隧道段进行开挖面稳定性分析,结果表明,理论解析法与数值模拟所得极限支护力相互印证,但理论解析法计算更为便捷。研究结论为富水黏土地层盾构隧道的工程实践提供借鉴与指导。 展开更多
关键词 盾构隧道 富水黏土地层 开挖面稳定性 极限分析 数值模拟
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干砂盾构开挖面稳定性模型试验研究 被引量：68
8
作者 陈仁朋 李君 +1 位作者 陈云敏 孔令刚 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期117-122,共6页
盾构技术在地下空间开发中得到广泛应用,保持开挖面稳定性是盾构施工的关键,但这方面的大尺寸模型试验研究一直很少。利用直径1 m的盾构模型,研究了干砂地层中不同埋深比(C/D=0.5,1.0,2.0)下盾构开挖面稳定性问题。试验中分析了埋深比... 盾构技术在地下空间开发中得到广泛应用,保持开挖面稳定性是盾构施工的关键,但这方面的大尺寸模型试验研究一直很少。利用直径1 m的盾构模型,研究了干砂地层中不同埋深比(C/D=0.5,1.0,2.0)下盾构开挖面稳定性问题。试验中分析了埋深比对开挖面极限支护力及地表沉降的影响,揭示了开挖面稳定性与极限支护力及地表沉降的关系,提出同时监测控制开挖面土舱压力及地表沉降的重要性,并给出关键控制键参数。对确定开挖面极限支护压力有重要的指导意义。 展开更多
关键词 模型试验 盾构 开挖面稳定性 极限支护力 土拱效应
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成都地铁卵石层中盾构施工开挖面稳定性研究 被引量：31
9
作者 王明年 魏龙海 +1 位作者 路军富 朱招庚 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期99-105,共7页
随着我国社会经济的发展,越来越多的城市开始规划和修建地铁,在此期间,部分城市在地铁建设中遇到了地质条件非常复杂的砂卵石土层,特别是正在建设中的成都地铁1、2号线,区间隧道几乎全部从卵石土层中穿越,根据设计,成都地铁1、2号线部... 随着我国社会经济的发展,越来越多的城市开始规划和修建地铁,在此期间,部分城市在地铁建设中遇到了地质条件非常复杂的砂卵石土层,特别是正在建设中的成都地铁1、2号线,区间隧道几乎全部从卵石土层中穿越,根据设计,成都地铁1、2号线部分区间隧道采用加泥式土压平衡盾构法施工。利用土压平衡式盾构施工时,开挖面支护土压力控制是保证掘进顺利进行的关键,目前国内外在这方面的研究主要集中于砂土和黏性土,关于卵石土盾构隧道开挖面变形与破坏的研究很少。基于此,根据卵石土具有强烈离散特性的特点,利用颗粒离散元数值方法,对卵石土层土压平衡式盾构施工中开挖面支护应力不足引起开挖面的变形及破坏问题进行了分析研究,探讨了隧道开挖面变形及破坏问题。研究结果显示:(1)开挖面极限支护应力远小于土体原位静止土压力;(2)开挖面失稳后,开挖面前部的滑动块为一曲面体。这为卵石土地层中盾构开挖面控制压力的确定提供参考。 展开更多
关键词 卵石土 盾构隧道 开挖面稳定性 离散元
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盾构隧道穿越断层破碎带开挖面稳定性研究 被引量：16
10
作者 王林 韩凯航 +2 位作者 郭彩霞 解廷伟 骆建军 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第S01期93-98,共6页
随着国内越江海隧道的快速发展,穿越断层破碎带盾构隧道开挖面稳定性的研究具有重要的理论价值和工程应用意义。文章考虑完整岩体与断层破碎带交界面的影响,改进既有楔形体-棱柱体模型,建立考虑地质交界面的极限平衡分析预测模型。基于... 随着国内越江海隧道的快速发展,穿越断层破碎带盾构隧道开挖面稳定性的研究具有重要的理论价值和工程应用意义。文章考虑完整岩体与断层破碎带交界面的影响,改进既有楔形体-棱柱体模型,建立考虑地质交界面的极限平衡分析预测模型。基于极限平衡理论推导得到盾构隧道开挖面极限支护压力表达式,研究盾构隧道掘进趋近完整岩体与断层破碎带交界面过程中的极限支护力和破坏体倾角的变化规律。结果表明:当盾构隧道开挖面距离交界面较远时或已通过交界面后,隧道开挖面前方破坏岩土体范围都处于完整岩体或断层破碎带中,此时极限支护压力与常规的地层楔形体-棱柱体预测模型结果一致。当盾构隧道开挖面掘进至断层破碎带交界面距离小于临界破坏长度后,随着距交界面的不断减小隧道开挖面极限支护压力迅速增大,最大值约为完整岩体中极限支护压力的3.5倍,通过交界面后降低为断层破碎带中的极限支护力值。因此在该阶段应严格控制开挖面支护压力,避免发生涌水突泥事故。 展开更多
关键词 盾构隧道 开挖面稳定性 断层破碎带 破坏机理
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泥水盾构泥膜渗透性及其对开挖面稳定性影响 被引量：17
11
作者 陈仁朋 尹鑫晟 +2 位作者 李育超 孟凡衍 亓帅 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2102-2108,共7页
泥膜是维持泥水盾构开挖面稳定的关键因素。通过渗透柱试验研究了加压泥浆向砂土渗透、并在砂土表面形成泥膜的行为,获得了泥膜渗透性与时间的关系。结果显示泥水盾构在开挖时,由于刀盘不断切削泥膜,开挖面上只能形成微透水的泥膜;当拼... 泥膜是维持泥水盾构开挖面稳定的关键因素。通过渗透柱试验研究了加压泥浆向砂土渗透、并在砂土表面形成泥膜的行为,获得了泥膜渗透性与时间的关系。结果显示泥水盾构在开挖时,由于刀盘不断切削泥膜,开挖面上只能形成微透水的泥膜;当拼装管片时,刀盘停止转动,开挖面上则会形成难透水的泥膜。建立了在开挖面上设置微透水的泥膜的二维数值模型,通过瞬态渗流分析获得土体孔压的最大值。根据地层孔压计算了失稳区域内的渗透力,获得了不同泥浆压力下在泥膜表面和地层中的分配比例。当有效泥浆压力越大,孔压在泥膜和失稳区以外地层的下降幅度就越大,对维持开挖面稳定的贡献越小。基于极限平衡法,提出了泥水盾构开挖面极限泥浆压力的计算方法,结果显示目前工程中采用的方法高估了开挖面极限泥浆压力。 展开更多
关键词 泥水盾构 泥浆渗透 泥膜 渗透力 开挖面稳定性
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浅埋砂卵石地层盾构开挖面稳定性影响因素研究 被引量：13
12
作者 白永学 漆泰岳 +1 位作者 李有道 赵毅 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期115-121,共7页
砂卵石地层通常比较松散、黏聚力低且富含地下水,盾构施工经常导致开挖面失稳而诱发地面塌陷,因此保证开挖面稳定性是盾构在该地层中施工控制的关键内容。本文以成都地铁1、2号线砂卵石地层盾构施工为背景,总结影响盾构开挖面稳定性的... 砂卵石地层通常比较松散、黏聚力低且富含地下水,盾构施工经常导致开挖面失稳而诱发地面塌陷,因此保证开挖面稳定性是盾构在该地层中施工控制的关键内容。本文以成都地铁1、2号线砂卵石地层盾构施工为背景,总结影响盾构开挖面稳定性的主要因素;建立数值计算模型,分析内摩擦角、侧压力系数、盾构直径、盾构埋深和地下水位对开挖面稳定性的影响。研究结果表明:内摩擦角和地下水位是影响开挖面稳定性的主要因素;结合成都地铁2号线砂卵石地层盾构开挖面失稳实例,分析开挖面失稳的主要原因,并提出避免砂卵石地层开挖面失稳具体措施。 展开更多
关键词 砂卵石地层 开挖面稳定性 影响因素 数值计算 实例分析
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饱和圆砾地层盾构隧道开挖面稳定性物理模型试验 被引量：12
13
作者 吕玺琳 曾盛 +2 位作者 王远鹏 马少坤 黄茂松 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A02期129-132,共4页
通过开展3组饱和圆砾地层盾构隧道开挖面稳定性物理模型试验,研究了不同埋深条件下开挖面支护压力不足导致的渐进失稳破坏过程。通过分析大颗粒土滑移松动—裂隙出现—裂隙闭合过程表明,开挖面破坏过程中土体存在变形滞后效应,且该效应... 通过开展3组饱和圆砾地层盾构隧道开挖面稳定性物理模型试验,研究了不同埋深条件下开挖面支护压力不足导致的渐进失稳破坏过程。通过分析大颗粒土滑移松动—裂隙出现—裂隙闭合过程表明,开挖面破坏过程中土体存在变形滞后效应,且该效应随隧道埋深变浅而减弱。对开挖面变形进行PIV精细化图像分析,得到其破坏模式类似于楔形体加筒仓体结构,楔形体倾角约为45°+φ/2。筒仓区土体松动由于存在滞后效应,可能导致开挖面破坏表现出突发现象。为准确预测极限支护压力,将传统楔形体模型改进为宽体楔形体模型,预测结果与试验结果符合较好。 展开更多
关键词 盾构隧道 圆砾土 开挖面稳定性 物理模型试验
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考虑孔隙水压力影响的深埋盾构隧道开挖面稳定性分析 被引量：10
14
作者 谢晓锋 吴秋红 刘恺 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2017年第7期94-100,共7页
对均质土体中开挖的深埋盾构隧道,基于对数螺旋破坏机制和线性Mohr-Coulomb强度准则,将孔隙水压视为作用在土体骨架上的外力,采用极限分析法推导了其开挖面支护力的表达式,依据"穷举法"原理并编制数值优化程序,求得了特定参... 对均质土体中开挖的深埋盾构隧道,基于对数螺旋破坏机制和线性Mohr-Coulomb强度准则,将孔隙水压视为作用在土体骨架上的外力,采用极限分析法推导了其开挖面支护力的表达式,依据"穷举法"原理并编制数值优化程序,求得了特定参数下盾构隧道开挖面的上限解,最后分析了支护力随各参数的响应规律。研究结果表明:孔隙水压力系数、地下水位高度、隧道洞径和土体重度的增加不利于开挖面的稳定,而黏聚力和内摩擦角的增加则对开挖面的稳定性起有利作用。该计算方法能快速获得富水风险地区稳定隧道开挖面所需的支护力和潜在破坏范围,对风险地区的盾构隧道施工与事故防治具有一定参考价值。 展开更多
关键词 隧道工程 深埋盾构隧道 极限分析法 开挖面稳定性 孔隙水压力
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砂卵石地层盾构开挖面稳定性分析 被引量：12
15
作者 白永学 漆泰岳 吴占瑞 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2012年第6期89-96,共8页
分析了成都砂卵石地层工程地质和水文地质条件,通过大型三轴试验对砂卵石层力学特性进行了研究。针对砂卵石层粘聚力低、离散性强的特点,选用颗粒离散元法作为数值计算工具,通过对大型三轴试验的数值模拟,对砂卵石层的细观参数进行了标... 分析了成都砂卵石地层工程地质和水文地质条件,通过大型三轴试验对砂卵石层力学特性进行了研究。针对砂卵石层粘聚力低、离散性强的特点,选用颗粒离散元法作为数值计算工具,通过对大型三轴试验的数值模拟,对砂卵石层的细观参数进行了标定。研究了支护压力对开挖面变形、地表沉降、开挖面的最大位移和土层应力的影响。研究结果表明:1)开挖面土体破坏形状和砂土的离心试验模型相符;2)当支护压力较小时,开挖面前方土体颗粒接触力很低,颗粒流动趋势明显,因此容易引起超挖,从而导致盾构施工后形成地层中的空洞;3)开挖面前的上方土体成拱作用明显,即使土层内部形成空洞也不会立刻引起地面塌陷,这是目前成都盾构施工引发地面滞后沉降的主要原因。 展开更多
关键词 砂卵石地层 颗粒离散元 开挖面稳定性 土拱效应
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考虑砂土抗剪强度空间变异性的盾构开挖面稳定性分析 被引量：13
16
作者 程红战 陈健 +1 位作者 胡之锋 黄珏皓 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期3047-3054,共8页
采用传统研究方法对盾构开挖面稳定性的分析多基于土体是均质、各向同性材料的假设,显然与其本身的非均质性相违背。为此,开展了考虑土体抗剪强度参数的空间变异性对盾构开挖面稳定性的影响研究。在随机场理论的基础上,采用协方差矩阵... 采用传统研究方法对盾构开挖面稳定性的分析多基于土体是均质、各向同性材料的假设,显然与其本身的非均质性相违背。为此,开展了考虑土体抗剪强度参数的空间变异性对盾构开挖面稳定性的影响研究。在随机场理论的基础上,采用协方差矩阵分解法建立了描述砂土内摩擦角空间变异性的三维随机场模型,借助于数值分析软件平台研究了内摩擦角的变异系数、自相关距离对开挖面失稳模式、极限支护应力的影响规律,并采用概率分析法探讨了极限支护应力特征值的选取。结果表明:砂土内摩擦角的空间变异性对开挖面稳定性有重要的影响;随内摩擦角的变异系数的增大,极限支护应力的概率分布离散性越大;开挖面失稳模式与自相关距离的大小密切相关,当自相关距离与隧道直径比较接近时,开挖面可能出现局部失稳;提出了开挖面极限支护应力特征值的概念,并结合失稳概率给出了其初步确定方法。 展开更多
关键词 隧道 开挖面稳定性 空间变异性 破坏模式 支护应力
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基于上限定理的软土隧道开挖面稳定性分析 被引量：6
17
作者 黄茂松 宋春霞 王浩然 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2014年第3期330-335,共6页
应用极限分析上限法研究软土隧道开挖面的稳定性,提出了纯粘土地基中不排水条件下隧道开挖面稳定性问题的改进破坏模式,并推导了隧道开挖面稳定计算的理论公式;编制相应的计算程序,优化得到了维持开挖面稳定的支护压力最优上限解。通过... 应用极限分析上限法研究软土隧道开挖面的稳定性,提出了纯粘土地基中不排水条件下隧道开挖面稳定性问题的改进破坏模式,并推导了隧道开挖面稳定计算的理论公式;编制相应的计算程序,优化得到了维持开挖面稳定的支护压力最优上限解。通过与已有极限分析上限法和极限分析有限元上限解的对比,验证了本文改进破坏模式的有效性,为工程设计提供了可靠的理论依据。同时,将支护压力表示为土体粘聚力、地表超载和土体重度三相叠加的形式,给出了各自影响系数的表达式,并对之进行了分析讨论。 展开更多
关键词 隧道开挖面稳定性 极限上限分析 纯粘土 改进破坏模式 支护压力最优上限
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对向施工隧道贯通前开挖面稳定性上限有限元分析 被引量：5
18
作者 孙雁军 阳军生 +1 位作者 杨峰 罗静静 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1290-1296,共7页
为探讨对向施工隧道贯通前开挖面存在的相互影响对地层稳定性的变化规律,本文将该问题假定为沿隧道纵向中线剖开的二维平面应变模型,采用刚体平动运动单元上限有限元法开展计算分析,获得了土体自重作用下地层临界失稳状态对应的隧道开... 为探讨对向施工隧道贯通前开挖面存在的相互影响对地层稳定性的变化规律,本文将该问题假定为沿隧道纵向中线剖开的二维平面应变模型,采用刚体平动运动单元上限有限元法开展计算分析,获得了土体自重作用下地层临界失稳状态对应的隧道开挖面稳定性系数Ncr和有效间断线网破坏模式,以单元速度云图和速度矢量图形式呈现了典型破坏模式下速度场分布的特征。研究发现:对向开挖面间距比S/D对稳定性系数Ncr有显著影响,隧道埋深比H/D和土体内摩擦角Ф对其亦有影响。在转换间距比Str/D附近,稳定系数Ncr值差别不大,但破坏模式形态和范围差异明显。本研究为对向施工隧道贯通前的稳定性评价、选取合理预加固方案等工作提供理论支撑。 展开更多
关键词 对向施工 开挖面稳定性 上限有限元 刚体平动运动单元 稳定性系数 破坏模式 隧道
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泥浆渗透对盾构开挖面稳定性的影响研究 被引量：14
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作者 李昀 张子新 《地下空间与工程学报》 CSCD 2007年第4期720-725,750,共7页
针对泥水平衡盾构工法遇到渗透性较大的砂性土体,或在特殊地质条件下出现泥浆与土体性质不匹配的情况,泥膜不能有效的阻止泥浆对土体产生渗透,泥浆的有效压力以渗透力的形式作用于开挖面土体,形成了开挖面稳定性的泥浆渗透模型。结合村... 针对泥水平衡盾构工法遇到渗透性较大的砂性土体,或在特殊地质条件下出现泥浆与土体性质不匹配的情况,泥膜不能有效的阻止泥浆对土体产生渗透,泥浆的有效压力以渗透力的形式作用于开挖面土体,形成了开挖面稳定性的泥浆渗透模型。结合村山公式,考虑泥水的渗透区域与滑动面之间的几何关系对有效泥水压力进行折减,得到了泥浆渗透模型的开挖面稳定性安全系数,并采用此渗透模型探讨了泥浆渗透对开挖面稳定性的影响,通过实际工程算例的对比分析,表明该渗透模型是合理、有效的。 展开更多
关键词 泥水平衡盾构工法 渗透模型 开挖面稳定性 泥水渗透 安全系数
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富水地层双线小净距土压平衡盾构开挖面稳定性研究 被引量：7
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作者 王闯 封坤 +3 位作者 戴志成 吴文彪 林辉 陈怀伟 《铁道标准设计》 北大核心 2018年第12期112-117,124,共7页
为研究富水地层双线小净距土压平衡盾构隧道开挖面的扰动行为和稳定性,基于屈服接近度的概念,提出开挖面稳定性分析方法;并结合广佛环线沙堤隧道工程,分析不同纵向开挖间距下双线隧道施工时,先行隧道开挖面的渗流场分布、应力场扰动和... 为研究富水地层双线小净距土压平衡盾构隧道开挖面的扰动行为和稳定性,基于屈服接近度的概念,提出开挖面稳定性分析方法;并结合广佛环线沙堤隧道工程,分析不同纵向开挖间距下双线隧道施工时,先行隧道开挖面的渗流场分布、应力场扰动和极限支护压力差异性。研究结果表明,随着纵向开挖间距的增大,先行隧道开挖面的水压力分布趋向于以隧道中心为轴线呈近似对称分布,后行隧道开挖引起的先行隧道开挖面的渗透力较小;屈服接近度可以从应力扰动的角度反应隧道施工对于土体的扰动程度和开挖面稳定性的影响;对于富水地层双线小净距土压平衡盾构隧道,不同纵向开挖间距下先行隧道开挖面的极限支护压力差别不大。 展开更多
关键词 富水地层 流固耦合分析 双线土压平衡盾构隧道 开挖面稳定性 屈服接近度
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