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双向地震作用下跨断层破碎带隧道地震响应动力学试验研究 被引量：1
1
作者 陶志刚 赵易 +3 位作者 丰于翔 张晓宇 何满潮 毛玉铤 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期637-650,共14页
通过开展大型振动台试验,研究NPR锚索支护及跨断层破碎带隧道在水平和竖向地震作用下的围岩、隧道结构、锚索的动力响应及破坏规律。研究结果表明:破碎带对地震波具有明显的放大效应,且围岩条件越差,地震响应越明显;在双向地震作用下,... 通过开展大型振动台试验,研究NPR锚索支护及跨断层破碎带隧道在水平和竖向地震作用下的围岩、隧道结构、锚索的动力响应及破坏规律。研究结果表明:破碎带对地震波具有明显的放大效应,且围岩条件越差,地震响应越明显;在双向地震作用下,模型围岩的加速度响应随埋深的增大而减小,在地基深处,Z向地震波响应显著,浅层X向地震波响应显著;在双向地震反复拉压作用下,隧道拱顶处主要受Z向地震作用影响、拱腰处主要受X向地震作用影响、拱肩处主要受XZ双向地震作用影响,因此,隧道结构在地震作用下表现出“拱肩—拱腰—拱顶”的破坏发展机制;地震作用后,隧道拱肩处产生大变形破坏,但并未发生坍塌,说明NPR锚索具有较大变形量及较强的对灾变围岩的保持能力。 展开更多
关键词 地震响应 振动台试验 NPR锚索 双向地震
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地表堆载作用下双圆盾构隧道破坏机制试验研究
2
作者 柳献 刘震 +1 位作者 李家平 王如路 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第3期487-494,共8页
盾构隧道在服役期间,易受周边工程活动影响导致较大的变形或内力响应。为研究双圆盾构隧道在周边环境扰动下的结构鲁棒性能,为隧道运维提供理论依据,设计并开展了双圆盾构隧道原型结构破坏性试验,采用拟静力试验方法模拟了隧道结构在地... 盾构隧道在服役期间,易受周边工程活动影响导致较大的变形或内力响应。为研究双圆盾构隧道在周边环境扰动下的结构鲁棒性能,为隧道运维提供理论依据,设计并开展了双圆盾构隧道原型结构破坏性试验,采用拟静力试验方法模拟了隧道结构在地表堆载意外作用下的外部荷载状态。基于对试验过程中结构和接头的变形响应演化分析,揭示了双圆盾构隧道结构的破坏机制。研究结果表明,双圆盾构隧道结构在地表堆载意外工况下呈现典型初始线性、塑性损伤快速累积和整体失稳3个阶段。当长轴收敛变形达到25 mm左右时,6号、8号和3号负弯矩接头依次进入弹塑性阶段,结构整体亦进入塑性损伤快速累积阶段(第二阶段)。当左半环底部7号正弯矩接头外弧面混凝土压溃,内弧面铸铁手孔板开裂后,结构基本进入整体失稳阶段(第三阶段)。最终随着左半环上角部B7管片本体受弯破坏,结构彻底丧失承载能力。结构鲁棒性评价表明,双圆盾构隧道相比类矩形盾构隧道更好地利用了圆形隧道的优良受力性能,整体鲁棒性评价指标也更高。研究进一步建立了结构整体收敛变形和接头转角、接头张开量的相互关系,发现受结构、接头构造及材料性能影响,双圆盾构隧道结构在地表堆载意外工况下初期变形主要来源于3号、6号和8号负弯矩接头,在第二阶段后期随着内力重分布,7号正弯矩接头迅速达到线性极限,并进入塑性状态,导致结构左半环收敛变形快速发展。根据结构及接头受力机制,实际隧道运维期间重点监测的关键部位应包含结构长短轴收敛变形、腰部及小海鸥块侧负弯矩接头内弧面压碎及正弯矩接头内弧面张开情况。 展开更多
关键词 双圆盾构隧道 原型结构试验 地表堆载 破坏机制 鲁棒性评价 监测部位
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地表加卸载引起端部受限盾构隧道结构响应模型试验
3
作者 梁荣柱 康成 +4 位作者 王森勇 符宇坤 周正 梅国雄 向黎明 《交通运输工程学报》 北大核心 2025年第3期178-191,共14页
为探明地表临时堆载产生的加卸载过程中端部受限盾构隧道结构受力变形特性,建立了相似比为1∶35的物理模型试验系统,分析了连接车站的端部受限盾构隧道和区间隧道结构在地表加卸载过程结构响应的区别;为更准确地反映盾构隧道这一复杂构... 为探明地表临时堆载产生的加卸载过程中端部受限盾构隧道结构受力变形特性,建立了相似比为1∶35的物理模型试验系统,分析了连接车站的端部受限盾构隧道和区间隧道结构在地表加卸载过程结构响应的区别;为更准确地反映盾构隧道这一复杂构筑物结构的受力变形特性,利用3D打印技术制作盾构隧道管片,拼装出高还原度的错缝无榫槽隧道模型,并与制作的车站模型连接;以车站连接部分正上方矩形堆载为例,设计了多级地表加卸载试验;通过应变片、位移计和土压力盒监测系统测量隧道结构受力变形状态,分析了附加土压力、隧道位移、管片内力和截面变形发展规律。试验结果表明:地表加卸载过程端部受限隧道拱顶附加土压力不受连接车站的影响;与车站连接的接头环与加载中间环相比弯矩更小,且分布更加均匀;端部受限盾构隧道的管环位移受到连接车站的限制,沉降曲线呈不对称分布,接头环拱顶沉降仅为边缘环的58%,且仅为对应区间隧道拱顶的42.6%;端部受限隧道加载中间环收敛变形最大,接头环收敛变形小于对称位置的边缘环;端部受限隧道接头环竖向和横向收敛较为接近,而端部自由的区间隧道竖向收敛远大于横向收敛;端部受限隧道竖向变形能力和恢复能力都受到限制,接头环竖向收敛回弹率仅3.0%;端部受限盾构隧道与区间隧道相比在地表加卸载过程结构变形更小,表现出更强的结构承载性能。研究成果可为服役盾构隧道的保护提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 隧道工程 结构响应 模型试验 端部受限盾构隧道 地表加卸载 收敛变形
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振动荷载作用下地下结构上浮模拟试验研究
4
作者 黄大维 陈后宏 +2 位作者 李彬鑫 耿大新 何炬 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第5期173-183,共11页
基于地铁盾构隧道受列车振动荷载与地下水的影响,设计一种地下结构浮力测试模拟装置,在综合考虑地下水位、地层因素的影响下开展模拟试验,研究振动荷载对地下结构上浮的影响。结果表明:若地下结构同时受振动荷载和地下水作用,则地下水... 基于地铁盾构隧道受列车振动荷载与地下水的影响,设计一种地下结构浮力测试模拟装置,在综合考虑地下水位、地层因素的影响下开展模拟试验,研究振动荷载对地下结构上浮的影响。结果表明:若地下结构同时受振动荷载和地下水作用,则地下水是引起地下结构所受浮力变化的主要因素,水位变化带来的影响更大,而振动荷载会加剧地下结构所受浮力的变化幅度;在振动荷载作用下,同一埋深下地层的渗透性越好,地层孔隙水压进入稳定阶段所需时间越短;地下水位每上升10 cm,砂卵石、砂土和软黏土地层中的孔隙水压分别增大约0.80,0.93和1.00 kPa,地下结构底部孔隙水压亦随水位上升而增大;施加振动荷载后,浮力测试圆筒在3种地层中的最大累计上浮值较振动前分别增加1.88%,5.68%和67.62%,且地下结构同时受地下水浮力以及下卧土层回弹的带动而上浮。振动荷载与地下水对地下结构纵向变形影响不容忽视,应对相关地下结构进行定期沉降监测,必要时加大监测频率。 展开更多
关键词 盾构隧道 地下结构 振动荷载 地下水位 纵向变形 模拟试验
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盾构隧道环缝接头破坏特性试验研究及优化
5
作者 黄大维 江强波 +2 位作者 邱传荣 李庆 郑凯丽 《铁道学报》 北大核心 2025年第10期212-220,共9页
盾构隧道在受到如地震、地层变形和工程活动等外部因素影响时,其在纵向上将发生不均匀沉降,导致管片环缝张开,进而危及隧道运营安全。为研究盾构隧道环缝弯螺栓接头在拉伸过程中的受力变形特征及破坏过程,开展1∶1管片环缝接头拉伸试验... 盾构隧道在受到如地震、地层变形和工程活动等外部因素影响时,其在纵向上将发生不均匀沉降,导致管片环缝张开,进而危及隧道运营安全。为研究盾构隧道环缝弯螺栓接头在拉伸过程中的受力变形特征及破坏过程,开展1∶1管片环缝接头拉伸试验,分析在逐级加载过程中管片混凝土的应变情况、螺栓受力状态和接头最终破坏模式等。结果表明:环缝弯螺栓接头受拉破坏过程中,弯螺栓发生纵向拉伸变形和横向绷直变形,环缝接头破坏时弯螺栓已进入屈服阶段,弯螺栓在接缝处绷直明显;环缝弯螺栓接头最终破坏时,管片接缝面和内弧面混凝土开裂,管片内弧面与接缝面的棱角处混凝土向管片内凹侧发生径向受拉破坏,内侧分布钢筋及螺栓孔螺旋钢筋均裸露可见;盾构隧道环缝接头拉伸破坏试验过程中,管片内弧面邻缝处出现裂缝时对应的顶推力为282.87 kN,管片接头拉伸破坏且环缝附近混凝土脱落时对应的顶推力为322.15 kN;环缝弯螺栓接头最终发生受拉脆性破坏,基于环缝弯螺栓接头的破坏机理与特性,提出相应的管片优化配筋方式,即在螺栓孔位置增加箍筋。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片接头 纵向接头 抗拉性能 足尺试验
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基于破碎带围岩变形受力特征的偏压隧道控制措施研究 被引量：1
6
作者 陈孔福 申玉生 +4 位作者 赵何霖 张熙 朱正超 孔德高 周鹏发 《工程地质学报》 北大核心 2025年第2期621-631,共11页
穿越破碎带的偏压隧道开挖后,围岩变形与支护受力较大,同时表现为深浅埋侧非对称性,导致隧道一侧混凝土剥落与钢架扭曲等,严重影响隧道施工的安全和进度。依托九绵高速公路水牛家隧道,根据现场试验所得数据分析隧道的变形与围岩接触压... 穿越破碎带的偏压隧道开挖后,围岩变形与支护受力较大,同时表现为深浅埋侧非对称性,导致隧道一侧混凝土剥落与钢架扭曲等,严重影响隧道施工的安全和进度。依托九绵高速公路水牛家隧道,根据现场试验所得数据分析隧道的变形与围岩接触压力变化与分布规律;结合数值模拟,对隧道开挖顺序与长短锚杆布置形式进行优化。在双层超前小导管的基础上,提出“先挖深埋的三台阶七步法+长短锚杆非对称布置+径向注浆”的针对性措施,并开展现场试验验证其可行性。结果表明:变形与围岩接触压力在隧道两侧呈现出明显的非对称性,变形缺少收敛阶段,说明原设计方案不能提供足够的支护力。采取针对性措施后,拱顶沉降均值降低40.4%,水平收敛均值减小54.0%,隧道变形得到较好的控制,左拱肩与左拱脚围岩接触压力分别减小了25.4%、29.7%;左右拱腰收敛比值由1.60降低为1.12,左右拱脚围岩接触压力比值由2.13减小为1.46倍,变形与受力的非对称性明显降低。同时混凝土剥落与钢拱架扭曲等大变形灾害的发生减少,施工效率明显提高。研究成果为类似偏压隧道的施工与设计提供参考与借鉴。 展开更多
关键词 偏压隧道 破碎带 变形受力特征 非对称支护 径向注浆 现场试验
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盾构隧道3D打印模型刚度有效率的试验验证
7
作者 陈立 李博 +2 位作者 卢生安 张海涛 吕延豪 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第4期243-248,253,共7页
[目的]为探究3D打印技术制作隧道模型的可行性,有必要测定盾构隧道纵横向刚度有效率的取值。[方法]通过对光敏树脂、环氧树脂和尼龙三种材料的拉伸和压缩试验,最终选择了光敏树脂作为盾构隧道管片的模型材料。通过相似第二定律计算,确... [目的]为探究3D打印技术制作隧道模型的可行性,有必要测定盾构隧道纵横向刚度有效率的取值。[方法]通过对光敏树脂、环氧树脂和尼龙三种材料的拉伸和压缩试验,最终选择了光敏树脂作为盾构隧道管片的模型材料。通过相似第二定律计算,确定试验几何相似比为1∶30。试验基于温州轨道交通1号线盾构隧道工程,利用3D打印技术精细化设计隧道模型,衬砌管片采用弯曲螺栓连接,还原其细部结构。通过对3D打印隧道模型进行纵横向八级加载,测定了不同拼装工艺的纵横向刚度有效率。同时采用椭圆度■来具体描述不同外部荷载作用下隧道的横向变形程度。最后对比其他学者的模型试验,论证了该方法的可行性以及精确性。[结果及结论]3D打印制作的盾构隧道,通缝拼装时纵向刚度有效率为0.13~0.20,横向刚度有效率为0.67;错缝拼装时,纵向刚度有效率为0.15~0.30,横向刚度有效率为0.79;错缝拼装隧道刚度略大于通缝拼装隧道刚度。均质隧道、错缝拼装隧道及通缝拼装隧道的椭圆度依次为1.62‰、1.87‰及2.55‰,通缝隧道模型在外部加载作用下的压扁程度最大。 展开更多
关键词 盾构隧道 刚度有效率 3D打印模型试验 通缝及错缝拼装
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隧道围岩透明相似材料强度特征与配合比研究
8
作者 谢朋 李葱葱 +4 位作者 段虎辰 文海家 李良勇 李昭捷 王永卫 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期219-227,共9页
随着透明化物理模型试验在隧道工程力学机制与变形特征研究中发挥越发显著的作用,同时满足透明度和相似原理要求的围岩相似材料成为保证试验结果与实际工程相契合的关键.本文基于正交试验数据的统计分析,总结配置的透明胶结土相似材料... 随着透明化物理模型试验在隧道工程力学机制与变形特征研究中发挥越发显著的作用,同时满足透明度和相似原理要求的围岩相似材料成为保证试验结果与实际工程相契合的关键.本文基于正交试验数据的统计分析,总结配置的透明胶结土相似材料的强度特性,探索用于表征隧道围岩特性的相似材料配合比量化设计方法.首先,选取熔融石英砂、纳米级白炭黑、正十二烷混合15#白油为原材料,设计2因素3水平的正交试验,完成重度、内摩擦角及黏聚力数据的测定;然后,应用串联法分别拟合表示重度、内摩擦角、黏聚力与石英砂粒径、胶石比(纳米级白炭黑与石英砂质量比)之间相互关系的多元非线性回归方程;最后,通过多元回归方程的联合求解,完成石英砂粒径、胶石比和几何相似常数的确定.试验结果表明:1)所配置的透明胶结土相似材料的重度、内摩擦角和黏聚力数值的变化区间分别为16.13~12.53kN/m^(3)、27.07°~14.82°和31~2.3 kPa,剪应力-剪切位移曲线均具有峰后平台型、峰后跌落型的特点;2)T检验和F检验的结果显示拟合得到的三个非线性回归方程自变量对因变量影响极其显著,方程本身真实可靠;3)将重度和内摩擦角的回归方程联立,解算石英砂粒径和胶石比,求得的石英砂粒径和胶石比数值代入黏聚力回归方程完成黏聚力的计算,计算黏聚力与原地层黏聚力的比值,得几何相似常数.构建了一种新型的相似材料配合比和几何相似常数量化设计方法.研究成果以期为隧道工程可视化物理模型试验设计提供理论支撑与数据参考. 展开更多
关键词 隧道工程 量化设计方法 多元非线性回归 隧道围岩 透明胶结土
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地铁盾构下穿高速铁路路基的变形控制方案研究 被引量：3
9
作者 林家桢 《水利与建筑工程学报》 2025年第1期93-101,共9页
针对地铁盾构下穿高速铁路路基的变形控制难题,依托石家庄地铁4号线祥云街站-新客运总站盾构区间隧道下穿京广高铁路基工程实例,提出盾构上方MJS注浆、管棚注浆和U型槽路基注浆3种变形控制方案,采用数值仿真方法,对未采用变形控制措施... 针对地铁盾构下穿高速铁路路基的变形控制难题,依托石家庄地铁4号线祥云街站-新客运总站盾构区间隧道下穿京广高铁路基工程实例,提出盾构上方MJS注浆、管棚注浆和U型槽路基注浆3种变形控制方案,采用数值仿真方法,对未采用变形控制措施条件下路基及地基的变形模式进行分析,并对比3种方案的变形控制效果。结果表明,在不采用变形控制措施的条件下,在下穿完成时路基会产生超过5 mm的变形,存在安全隐患。MJS注浆和管棚注浆方案能起到降低盾构上方地层变形与控制盾构隧道变形的双重效果,且MJS注浆方案对盾构隧道的变形控制效果较为明显。U型槽路基注浆方案对列车荷载等上部荷载引起变形的抵抗能力强,虽无法有效控制由下部地层损失引起的整体沉陷,但施工便捷,可以通过提高注浆压力起到抬升地层的效果,对路基变形控制效果显著,可以作为路基变形发生后的应急抢险措施。 展开更多
关键词 地铁盾构 下穿 高铁路基 变形控制方案 注浆
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玄武岩纤维布-方钢管砂浆轴压试件极限承载力研究
10
作者 黄旭东 常好诵 +2 位作者 刘荻 任志宽 李贺 《工业建筑》 2025年第5期181-189,共9页
为研究玄武岩纤维布(BFRP)-方钢管砂浆的轴压性能,共进行了不同BFRP层数和截面高度的9个BFRP-方钢管砂浆轴压试件的静力试验,分析了试件荷载-方钢管纵向应变(位移)曲线特点、破坏模态、极限承载力以及方钢管与BFRP的协同作用;采用ABAQU... 为研究玄武岩纤维布(BFRP)-方钢管砂浆的轴压性能,共进行了不同BFRP层数和截面高度的9个BFRP-方钢管砂浆轴压试件的静力试验,分析了试件荷载-方钢管纵向应变(位移)曲线特点、破坏模态、极限承载力以及方钢管与BFRP的协同作用;采用ABAQUS模拟得到试件名义压应力-方钢管纵向应变曲线和变形模态等,并探讨了BFRP层数、方钢管截面高度等对试件静力性能的影响;基于性能分析,定义了BFRP-方钢管砂浆的轴压强度f_(bfscy),拟合得到其轴压试件极限承载力计算公式。应用此公式对隧道衬砌工程加固构件的极限承载力进行优化,以常用Ι16工字钢极限承载力替代为标准,考虑经济性和空间占用率,提出优化的加固构件参数建议(w=54.2 mm、m=3、f_(y)=235 MPa、f_(cu)=80 MPa、f_(bf)=3092 MPa)。 展开更多
关键词 静力试验 ABAQUS 极限承载力计算公式 优化
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隧道结构内部缺陷空气耦合冲击回波响应特性试验研究
11
作者 种玉配 徐启鹏 +2 位作者 马占国 刘书奎 刘计顺 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期18-25,共8页
为了研究空气耦合冲击回波法对隧道结构内部缺陷识别的适用性,建立了隧道结构内部缺陷如空腔、裂缝和含水空腔的有限元模型,分析了不同缺陷工况下空气耦合冲击回波的响应特性,浇筑了含不同缺陷工况的隧道结构模型,开展了基于空气耦合冲... 为了研究空气耦合冲击回波法对隧道结构内部缺陷识别的适用性,建立了隧道结构内部缺陷如空腔、裂缝和含水空腔的有限元模型,分析了不同缺陷工况下空气耦合冲击回波的响应特性,浇筑了含不同缺陷工况的隧道结构模型,开展了基于空气耦合冲击回波法的隧道结构内部缺陷检测试验研究。研究结果表明:空气耦合冲击回波法能够很好的识别隧道结构内部缺陷,识别的缺陷深度和理论值基本吻合,数值模拟和室内试验结果基本一致,缺陷内是否含水对冲击回波检测结果影响不大。随着缺陷深度增加和缺陷尺寸的减少,识别精度有所降低,随着缺陷深度从30 cm增加到50 cm,缺陷尺寸从50 cm×50 cm降低到10 cm×10 cm,检测误差从0.05%增大到3.26%。 展开更多
关键词 隧道工程 空气耦合冲击回波 隧道结构 内部缺陷 数值模拟
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基于正交设计的Ⅲ级围岩相似材料配比试验研究
12
作者 江训仲 荣耀 《水力发电》 2025年第4期111-115,共5页
为了配制出可模拟Ⅲ级围岩的相似材料,以石英砂、重晶石粉、石膏粉、白水泥、硅油和水为原材料研制出一种新型围岩相似材料。选取砂骨比、石膏含量、白水泥含量和水含量4个因素,每个因素设置4个水平,设计四因素四水平正交试验方案。对1... 为了配制出可模拟Ⅲ级围岩的相似材料,以石英砂、重晶石粉、石膏粉、白水泥、硅油和水为原材料研制出一种新型围岩相似材料。选取砂骨比、石膏含量、白水泥含量和水含量4个因素,每个因素设置4个水平,设计四因素四水平正交试验方案。对16组配比试验进行单轴压缩试验和直剪试验,得到不同配比下的材料物理力学参数,采用极差分析法对各力学参数进行影响因素的敏感性分析。结果表明:砂骨比是重度的主要控制因素,石膏含量是抗压强度、弹性模量和内摩擦角的主要控制因素,白水泥是黏聚力的主要控制因素。能较好模拟Ⅲ级围岩的相似材料配比为石英砂:重晶石粉∶石膏∶白水泥∶水∶硅油=34.4∶51.6∶4∶1∶8∶1。 展开更多
关键词 Ⅲ级围岩 相似材料 正交试验 配比 敏感性分析 影响因素 模型试验
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隧道与地下空间拱形预制支护构件力学特性与安全稳定分析
13
作者 童景盛 张伟强 +3 位作者 赵国锐 黎大玮 崔腾斐 李菊红 《城市道桥与防洪》 2025年第9期7-13,共7页
针对隧道与地下空间拱形预制支护构件进行了力学特性试验与稳定分析研究。通过对比普通混凝土、泡沫混凝土以及泡沫混凝土掺加碳纤维和钢纤维网的预制支护构件,发现掺加纤维能显著提升构件的极限荷载和变形能力。构建了围岩压力计算模型... 针对隧道与地下空间拱形预制支护构件进行了力学特性试验与稳定分析研究。通过对比普通混凝土、泡沫混凝土以及泡沫混凝土掺加碳纤维和钢纤维网的预制支护构件,发现掺加纤维能显著提升构件的极限荷载和变形能力。构建了围岩压力计算模型,开发了相关软件,分析了不同施工工法下的围岩压力和安全系数,为设计和施工提供指导。安全稳定分析显示,拱形预制支护构件能显著提高隧道稳定性和安全性。建立安全控制指标和标准,确定合理的支护时机和强度,提出了“强支护、短开挖”和让压支护策略,为隧道工程的安全性和经济性提供了新思路。研究成果不仅为隧道支护设计提供了优化方案,也为提高施工安全性提供了有力的技术支持。 展开更多
关键词 拱形预制支护构件 力学特性试验 稳定分析 安全控制指标
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地表堆卸载对浅覆土盾构隧道影响试验研究 被引量：6
14
作者 符宇坤 康成 +4 位作者 梁荣柱 向黎明 王理想 柯宅邦 吴小建 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期241-252,共12页
地铁沿线开发利用过程中不可避免地造成紧邻地铁隧道的地表临时堆载,堆载清除后依然会对隧道结构造成不可恢复变形,影响地铁安全运营。现有的研究主要集中在堆载过程引起的盾构隧道变形,缺少堆载−卸载这一完整过程的研究。为探究地表堆... 地铁沿线开发利用过程中不可避免地造成紧邻地铁隧道的地表临时堆载,堆载清除后依然会对隧道结构造成不可恢复变形,影响地铁安全运营。现有的研究主要集中在堆载过程引起的盾构隧道变形,缺少堆载−卸载这一完整过程的研究。为探究地表堆−卸载引起的浅覆土隧道变形特性,以错缝无榫槽盾构隧道为原型,使用3D打印技术制作的盾构隧道模型开展砂土地层盾构隧道的浅覆土堆−卸载试验和常覆土堆载试验,分析浅覆土隧道堆−卸载过程受力及变形情况,并对比堆载过程浅覆土隧道与常覆土隧道受力及变形结果。实验结果表明:地表堆−卸载过程引起隧道管环变形由整体沉降和径向收敛2个部分组成。地表临时堆载引起隧道的部分变形是不可逆的,且浅覆土隧道的卸载回弹变形具有一定的滞后性,卸载后,隧道环的不可恢复位移偏移量:拱底>拱顶>拱腰。距离荷载中心越近,截面椭圆化越明显,且拱顶、拱底和拱腰是产生弯矩的峰值处。浅覆土隧道对地表荷载变化更敏感,在地表堆载下产生明显的沉降区,且隧道两端发生翘起现象;常覆土隧道差异沉降相对较小,沉降曲线较平滑。浅覆土隧道受到附加应力更大,但受影响范围要小于常覆土隧道。研究可为地表突发堆载中既有盾构隧道的保护提供理论依据。 展开更多
关键词 浅覆土盾构隧道 3D打印 地表临时堆载 卸载回弹 模型试验
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上软下硬复合地层盾构渣土改良试验研究 被引量：2
15
作者 赵兴 许佳磊 张志强 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第10期150-158,共9页
土压平衡盾构穿越上软下硬复合地层时存在刀盘“结泥饼”、排渣不畅和刀具磨损等难题。针对以上问题,以粉质黏土-全风化花岗岩复合地层为研究对象,基于渣土改良剂的地层适应性和性能测试开展不同地层渣土改良室内试验。研究泡沫剂和膨... 土压平衡盾构穿越上软下硬复合地层时存在刀盘“结泥饼”、排渣不畅和刀具磨损等难题。针对以上问题,以粉质黏土-全风化花岗岩复合地层为研究对象,基于渣土改良剂的地层适应性和性能测试开展不同地层渣土改良室内试验。研究泡沫剂和膨润土泥浆等渣土改良剂及其改良方法对上软下硬地层的改良效果,以获得土压平衡盾构在复合地层中的渣土改良方案及改良剂合理添加比。结果表明:(1)采用浓度为3%的泡沫剂溶液和配合比1∶8的膨润土泥浆进行联合改良可获得良好效果;(2)粉质黏土地层采用泡沫剂进行改良,渣土坍落度随泡沫添加比增加而增大,抗剪强度、黏聚力、内摩擦角和渗透系数随之减小,改良剂合理添加比为19.7%~22.8%;(3)全风化花岗岩地层采用泡沫剂和膨润土泥浆进行联合改良,可有效改善渣土流塑性和抗渗性,当采用全泡沫改良时,合理添加比为22.2%~28.7%,当采用泡沫与膨润土泥浆联合改良时,合理添加比为24.3%~31.5%。现场应用及施工效果反馈表明,采用以上改良方案可有效改善渣土流塑性,盾构推力、刀盘扭矩以及刀具磨损均有显著改善。 展开更多
关键词 盾构隧道 复合地层 上软下硬地层 室内试验 渣土改良 现场应用
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软土地层盾构推力矢量自适应控制技术试验研究 被引量：1
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作者 陈刚 朱叶艇 +3 位作者 王志华 王秀志 秦元 张子新 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第11期2159-2170,I0017-I0028,共24页
为解决软土地层中盾构轴线自适应控制时,基于纠偏转向需求的目标总推力矢量获取困难的问题,提出一种盾构推力矢量自适应控制技术。通过将盾构总推力与掘进速度,总推力水平和垂直合力矩分别与盾构水平和高程方向目标转向角度进行闭环控制... 为解决软土地层中盾构轴线自适应控制时,基于纠偏转向需求的目标总推力矢量获取困难的问题,提出一种盾构推力矢量自适应控制技术。通过将盾构总推力与掘进速度,总推力水平和垂直合力矩分别与盾构水平和高程方向目标转向角度进行闭环控制,实现非恒定负载条件下盾构总推力矢量的高速自适应生成。通过构建可模拟盾构直线推进的大型试验平台以及全推进油缸单元全控的液压控制系统,验证非恒定负载力、非恒定负载力力矩以及非恒定负载力矢量条件下盾构稳态推进的可行性。试验结果表明:1)盾构总推力有效响应负载力变化,两者差值保持为系统摩阻力,存在因负载力突变盾构降速后再恢复的现象;2)盾构总推力力矩未及时跟进负载力力矩变化的情况下,切口水平姿态偏差值小幅突变后可超调复位;3)盾构总推力矢量实现了与负载力矢量的协同响应,推进速度偏差整体控制在设定值-1~+2 mm/min,盾构切口水平姿态偏差控制在设定值±3 mm。 展开更多
关键词 盾构 盾构掘进 推力矢量 自适应 试验平台
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复杂受荷下盾构隧道原型结构试验平台的研发与实证 被引量：3
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作者 柳献 刘震 +1 位作者 叶宇航 姚鸿梁 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期927-937,共11页
盾构隧道结构在全寿命周期中往往将面临诸多复杂荷载状态,如注浆、偏载、偏转等非对称偏不利工况。为验证结构在这些复杂荷载状态下的适用性,探究结构力学性能,开展足尺原型结构试验研究往往是最为直接而有效的手段。既有原型试验主要... 盾构隧道结构在全寿命周期中往往将面临诸多复杂荷载状态,如注浆、偏载、偏转等非对称偏不利工况。为验证结构在这些复杂荷载状态下的适用性,探究结构力学性能,开展足尺原型结构试验研究往往是最为直接而有效的手段。既有原型试验主要关注隧道结构在简单对称荷载条件下的力学性能,鲜有关注复杂非对称荷载状态。为拓展原型试验的适用范围,提出了适用于不同断面盾构隧道结构的原型试验平台和用于模拟复杂荷载状态的试验荷载设计方法。该方法适用于任意加载点布置和液压站分组的试验系统,可对注浆、偏载、偏转等复杂荷载状态下结构响应进行精确模拟。通过类矩形盾构隧道、双圆隧道和圆形隧道的偏载原型结构试验研究,验证了试验平台和试验荷载设计方法的适用性。进一步针对试验关键参数的分析表明,控制目标权重系数的调整能有效满足不同的试验模拟要求;基于试验荷载设计方法优化的迭代算法能有效考虑计算模型或边界支承条件的非线性;环箍钢绞线和千斤顶的组合加载模式能将拟合误差水平降低至千斤顶加载模式的1/5,但需要删去部分加载点使试验荷载合理且适用;对于越复杂的结构和荷载,精确模拟结构状态需要的试验系统独立荷载组数越高,对试验平台的要求也越高。 展开更多
关键词 复杂受荷状态 原型试验 试验平台 试验荷载设计 断面形式
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基于大型振动台试验的浅埋偏压隧道橡胶减震层减震效果研究 被引量：2
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作者 江学良 杨慧 +4 位作者 喻雷 覃诗卉 沈搏 王浩冬 林杭 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第20期192-199,254,共9页
通过几何相似比1∶20的有无橡胶减震层的浅埋偏压隧道大型振动台物理模型试验,研究了橡胶减震层对隧道衬砌加速度和应变减震系数的变化规律,评价了浅埋偏压隧道橡胶减震层的减震效果。研究结果表明:(1)橡胶减震层不改变仰拱处加速度时... 通过几何相似比1∶20的有无橡胶减震层的浅埋偏压隧道大型振动台物理模型试验,研究了橡胶减震层对隧道衬砌加速度和应变减震系数的变化规律,评价了浅埋偏压隧道橡胶减震层的减震效果。研究结果表明:(1)橡胶减震层不改变仰拱处加速度时程曲线的变化趋势,但显著降低了其水平和竖向加速度响应峰值,不论地震波类型、地震激振强度和隧道衬砌位置,橡胶减震层都能显著降低水平和竖向加速度响应;(2)不论地震波类型和激振强度,隧道衬砌左拱肩的水平和竖向加速度减震系数要比右拱肩大不少,这与隧道处于偏压状态有关,地震波类型对水平加速度减震系数的影响要大于对竖向加速度减震系数的影响;(3)加速度减震系数与地震激振强度不存在显著的相关性,但从趋势上看,激振强度增加,减震系数有减小趋势;(4)不论地震波类型、地震激振强度和衬砌位置,橡胶减震层都具有显著的最大主应变和最小主应变减小作用,衬砌最大和最小主应变减震系数与激振强度之间不存在显著的相关关系,但整体上看,减震系数有随激振强度减弱的趋势;(5)橡胶减震层在浅埋偏压隧道中能发挥优良的减震效果,其减震效果与地震强度、减震层材料参数和应力环境密切相关。研究结论可为橡胶减震层在隧道工程中的应用提供一定的参考作用。 展开更多
关键词 浅埋偏压隧道 橡胶减震层 振动台试验 减震效果
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动静组合加载下锚固裂隙岩体的止裂与吸能机理 被引量：1
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作者 韩凤岩 余东峰 +2 位作者 陈瑜 黄林冲 徐志胜 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1418-1424,共7页
为研究锚杆对深部含裂隙岩体的锚固止裂效应,进行了不同冲击气压下的动静组合加载试验.基于优化的锚杆界面力学模型,建立了新型有限差分法-离散元法(FDM-DEM)耦合数值分离式霍普金森杆系统及锚杆模型.对裂隙岩体和锚固裂隙岩体的力学特... 为研究锚杆对深部含裂隙岩体的锚固止裂效应,进行了不同冲击气压下的动静组合加载试验.基于优化的锚杆界面力学模型,建立了新型有限差分法-离散元法(FDM-DEM)耦合数值分离式霍普金森杆系统及锚杆模型.对裂隙岩体和锚固裂隙岩体的力学特性、能量耗散及破坏特征进行了研究,并从细观能量耗散角度阐述了锚杆在动荷载下对裂隙岩体的锚固机理.结果表明:裂隙岩体和锚固裂隙岩体的动态抗压强度随冲击气压的增大而增加,锚杆对裂隙岩体的锚固效应可提高动态抗压强度,减小裂隙岩体的冲击后破坏程度,锚固裂隙岩体能量吸收率变化规律趋同于完整岩体;从细观角度分析,锚杆加固使得裂隙岩体的摩擦滑移耗散能和破坏后碎块携带动能降低,整体吸收能量减少. 展开更多
关键词 动静组合加载 裂隙岩石 力学特性 锚固机理 有限差分法-离散元法(FDM-DEM)耦合
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地铁盾构施工下穿既有明挖隧道模型试验研究 被引量：8
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作者 刘勇 曹毅泽 +4 位作者 吴薪柳 樊浩博 周怡晟 宋玉香 林家桢 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期110-121,共12页
为探究盾构下穿施工对既有隧道结构和地层的变形影响规律,以拟建的石家庄市地铁5号线下穿6线隧道为工程背景,基于几何相似比配制地层和结构模型试验材料,并设计试验监测系统。采用直径1 200 mm小型盾构机,试验模拟盾构隧道以不同深度垂... 为探究盾构下穿施工对既有隧道结构和地层的变形影响规律,以拟建的石家庄市地铁5号线下穿6线隧道为工程背景,基于几何相似比配制地层和结构模型试验材料,并设计试验监测系统。采用直径1 200 mm小型盾构机,试验模拟盾构隧道以不同深度垂直下穿既有6线隧道的施工过程,并分析下穿过程中既有6线隧道和地层土体的沉降变形规律。结果表明:随着既有隧道底部地层距盾构隧道拱顶距离的增大,地层沉降减小,盾构施工对地层的影响范围约为1.5倍洞径,显著影响区为1倍洞径;随着埋深的增大,盾构施工引起结构下方地层的沉降减小,距盾构隧道拱顶距离分别为1倍洞径和1.5倍洞径时沉降最大差值为31.25%;6线隧道结构与其下方地层产生脱空,盾尾脱出阶段发生的地层沉降占比大于80%。 展开更多
关键词 地铁 盾构施工 下穿既有隧道 模型试验 沉降规律 埋深
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