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TBM隧洞豆砾石灌浆体局部缺陷对管片结构受力的影响 被引量：1
1
作者 李长永 王项峰 +3 位作者 何银涛 张智晓 赵顺波 袁林 《水电能源科学》 北大核心 2025年第1期160-163,159,共5页
无压输水TBM隧洞的管片起着支护洞体围岩和防水渗漏的作用,承担土压力和内外水压力,对施工及运行安全至关重要。采用三维有限元方法,建立管片—灌浆层—围岩的整体数值模型,考虑管片与围岩之间豆砾石灌浆体存在局部空洞、高岩粉、富水... 无压输水TBM隧洞的管片起着支护洞体围岩和防水渗漏的作用,承担土压力和内外水压力,对施工及运行安全至关重要。采用三维有限元方法,建立管片—灌浆层—围岩的整体数值模型,考虑管片与围岩之间豆砾石灌浆体存在局部空洞、高岩粉、富水泥浆和不密实等缺陷,分析了V类围岩地质条件下的隧洞管片的受力性能,预测了管片受力和变形的最不利位置。结合研究分析成果,提出了针对豆砾石灌浆体局部缺陷的处治建议,对工程质量检测评定与恰当处治具有重要参考价值。 展开更多
关键词 tbm隧洞 管片 豆砾石灌浆体 围岩 受力性能
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TBM隧洞管片衬砌结构计算方法研究
2
作者 董斌 龚仁煌 +2 位作者 苏凯 杨健 张宇筠 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第12期1-6,15,共7页
TBM隧洞管片衬砌结构计算是衬砌设计的重要环节。结合华南地区某引调水隧洞工程实例,分别使用修正惯用法、梁-弹簧法及三维有限元法建立管片结构计算模型,对比各方法下衬砌结构计算内力、变形等特征,并研究了拼装错缝角度对管片衬砌结... TBM隧洞管片衬砌结构计算是衬砌设计的重要环节。结合华南地区某引调水隧洞工程实例,分别使用修正惯用法、梁-弹簧法及三维有限元法建立管片结构计算模型,对比各方法下衬砌结构计算内力、变形等特征,并研究了拼装错缝角度对管片衬砌结构内力的影响。计算结果表明:各方法计算所得结构最大轴力及最大剪力较为接近,整体结构最大弯矩及最大变形大小顺序为:修正惯用法>梁-弹簧法>三维有限元法;根据内力计算结果,修正惯用法设计所得结果安全储备较高,计算简便,可用于工程初步设计;三维有限元法适用于管片的精准计算与初步设计校核,可以研究管片细部结构受力特点;梁-弹簧法计算结果处于两者之间,相对较为经济,比修正惯用法能更为精准的反映管片间接头的刚度贡献,同时比三维有限元模型更为简单,使用较为方便,适用于工程设计;同时梁-弹簧法最大弯矩受错缝效应影响相较于三维有限元法更为明显。 展开更多
关键词 tbm隧洞 管片衬砌 修正惯用法 梁-弹簧法 三维有限元法
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双护盾TBM隧道管片受力监测与充填方案优化 被引量：1
3
作者 李新龙 赵佳乐 +2 位作者 祁文睿 李建旺 刘洋 《铁道建筑》 北大核心 2025年第5期96-101,共6页
为了分析双护盾TBM(Tunnel Boring Machine)隧道采用豆砾石配合单、双液浆的方法进行管片壁后充填作业时管片的受力情况,以广花(广州东—花都天贵)城际铁路项目二工区隧道工程为依托,对双护盾TBM隧道施工期管片接触压力、内力及壁后压... 为了分析双护盾TBM(Tunnel Boring Machine)隧道采用豆砾石配合单、双液浆的方法进行管片壁后充填作业时管片的受力情况,以广花(广州东—花都天贵)城际铁路项目二工区隧道工程为依托,对双护盾TBM隧道施工期管片接触压力、内力及壁后压力进行了现场监测分析。结果表明:壁后充填过程会对管片受力产生较大影响,易引起管片偏压和产生轴向附加弯矩。为充分发挥管片的支护效果,在壁后充填作业时不宜对双液浆封环后的管片再进行单液浆充填,同时应减少封环次数,适当延长双液浆的凝结时间,并采用左右两侧同步注浆的方法进行充填,使浆液尽可能地均匀分布。单液浆充填时应尽可能地减少注浆位置,也应避免补浆作业。 展开更多
关键词 地铁 双护盾tbm隧道 管片受力 现场试验 接触压力 壁后注浆
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大埋深山岭双护盾TBM隧道泄水式管片降压效果研究
4
作者 熊聪聪 张朋宽 +2 位作者 潘朋 赵万强 徐文蕴 《高速铁路技术》 2025年第5期72-78,共7页
为解决大埋深山岭双护盾TBM管片开裂漏水、接缝渗漏等结构病害,本文提出一种高水压下可排水式管片衬砌,结合注浆加固圈的堵水作用,并根据管片背后孔隙水压监测情况增设泄水孔,用以消减管片背后的水压力。本文以某高水压TBM隧道为例,通... 为解决大埋深山岭双护盾TBM管片开裂漏水、接缝渗漏等结构病害,本文提出一种高水压下可排水式管片衬砌,结合注浆加固圈的堵水作用,并根据管片背后孔隙水压监测情况增设泄水孔,用以消减管片背后的水压力。本文以某高水压TBM隧道为例,通过孔隙水压力理论和流固耦合数值分析,对管片背后孔隙水压力分布规律及降压效果进行研究。结果表明,Ⅲ~Ⅴ级围岩级别条件下,管片衬砌所能承受的最大水头高度依次为102 m、90 m和78 m;全封堵情况下,注浆圈的施作起到堵水作用,但对管片衬砌背后水压影响较小,孔隙水压力大小近似为静水压力;开设泄水孔有效降低了衬砌背后孔隙水压,尤其能有效折减隧底水压;泄水管的影响半径为4.5m(水压降低至1 MPa),拱部泄水管的增加对管片背后水压的减小效果明显,并将管片承受水压控制在1 MPa以下。本文研究成果可为富水山岭双护盾TBM隧道设计提供参考。 展开更多
关键词 高水压tbm隧道 泄水式管片 流固耦合 孔隙水压
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高水压作用TBM管片裂损致灾机理及防控对策
5
作者 沈俊 李泽亮 +3 位作者 阳军生 包小华 陈湘生 王振华 《中国公路学报》 北大核心 2025年第9期202-214,共13页
针对高水压区间TBM隧道施工中管片破损问题,依托某高水压TBM隧道工程,结合现场监测、数值模拟与理论分析,系统探讨了高水压环境下TBM管片的受力特征及破损机理。探究了渗流-应力耦合作用对管片破损的影响,并通过数值模拟和现场监测相结... 针对高水压区间TBM隧道施工中管片破损问题,依托某高水压TBM隧道工程,结合现场监测、数值模拟与理论分析,系统探讨了高水压环境下TBM管片的受力特征及破损机理。探究了渗流-应力耦合作用对管片破损的影响,并通过数值模拟和现场监测相结合的方法,揭示了高水压条件下隧道衬砌的非对称变形与裂缝扩展机制。研究结果表明:在高水压环境下,隧道管片受渗透压力影响,特别是在围岩破碎带和构造复杂区域,管片出现非对称变形和裂缝扩展,同时由于局部水压力不均匀分布导致应力集中,进一步加剧了破损。数值模拟显示:高水压偏压效应导致的局部应力集中可使管片的最大主应力增幅达到约30%,并在拱顶区域形成较高的拉应力,导致裂缝扩展的风险显著增加。研究还通过数值模拟分析揭示了空洞效应如何破坏围岩对管片的均匀支撑,导致局部应力不均匀分布,并进一步加剧裂缝萌生与扩展。基于此,提出了高水压TBM隧道的防控对策,包括加强渗流-应力耦合防控、优化管片接头加固及实施动态监测与实时调整施工方案。为高水压区间TBM隧道的设计与施工提供了新的理论视角与实践依据,具有重要的工程应用价值与创新意义。 展开更多
关键词 隧道工程 tbm隧道 现场测试 高水压 管片压溃 扩展有限元
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基于激光点云特征模板匹配的TBM掘进隧道钢拱架位置特征提取方法
6
作者 宋耀东 郑小兵 +2 位作者 朱英 李健军 曹宸旭 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第11期2091-2099,共9页
为解决隧道智能化喷浆作业过程中对复杂壁面上钢拱架位置精准提取的难题,提出一种基于激光点云特征模板匹配的TBM掘进隧道钢拱架位置特征提取方法。首先,设计对梯度方向敏感的卷积核,通过精准捕捉钢拱架结构在不同梯度方向上呈现出的特... 为解决隧道智能化喷浆作业过程中对复杂壁面上钢拱架位置精准提取的难题,提出一种基于激光点云特征模板匹配的TBM掘进隧道钢拱架位置特征提取方法。首先,设计对梯度方向敏感的卷积核,通过精准捕捉钢拱架结构在不同梯度方向上呈现出的特征差异,有效强化钢拱架目标与凹凸壁面背景之间的区分度;其次,构建几何约束模板,充分利用钢拱架自身固有的几何形态特征,对图像中的非目标区域进行严格过滤;再次,通过卷积核与几何约束模板的协同作用,实现在凹凸不平的洞壁环境中对钢拱架的精准定位与提取;最后,为验证该算法的实际性能,将其应用于中国西南地区一处正在建设的隧道进行试验测试。结果表明:在无人工辅助的情况下,3种典型的隧道内场景中,该算法的综合准确率、召回率和F分数分别达到91.18%、93.33%和92.22%,算法计算时间为秒级;与传统识别方法相比,该方法在复杂环境下的适应性更强,识别效果更为稳定可靠,取得了显著优于传统算法的应用成效,为智能喷浆中钢拱架的高效识别提供了技术支持。 展开更多
关键词 特征提取 点云分割 模板匹配 三维重建 tbm掘进隧道 智能喷浆 钢拱架识别
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富水地层TBM隧洞成型管片大面积错台与崩裂的原因及其对策
7
作者 蔡杰龙 李英才 +2 位作者 吴润康 蔡灿旭 王建学 《水利与建筑工程学报》 2025年第3期106-112,共7页
为了探究某大型引调水工程TBM隧洞穿越富水地层时成型管片出现大面积错台、边角开裂及渗水等问题的原因及解决方案,依据设计文件、施工过程、工程地质与水文地质条件等多因素展开分析,并以最终效果提出针对性处置对策。分析结果表明:豆... 为了探究某大型引调水工程TBM隧洞穿越富水地层时成型管片出现大面积错台、边角开裂及渗水等问题的原因及解决方案,依据设计文件、施工过程、工程地质与水文地质条件等多因素展开分析,并以最终效果提出针对性处置对策。分析结果表明:豆砾石填充、注浆工艺、楔形块造型、止水措施、富水地层、地应力及水库山塘等,是异常问题出现的主要原因。后续可通过优化设计、改进施工工艺及消除外部不利环境影响等措施解决上述问题,从而确保TBM隧洞的质量与结构安全。 展开更多
关键词 引调水工程 tbm隧洞 富水地层 管片错台与开裂 隧洞结构安全
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TBM隧洞新型平行四边形管片衬砌结构受力特性研究 被引量：9
8
作者 苏凯 周小阳 +2 位作者 杨风威 耿波 王美斋 《武汉大学学报（工学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期471-482,共12页
在TBM输水隧洞衬砌管片拼装过程中,管片结构形式对于施工效率及难度的影响显著。作为一种新型管片,平行四边形管片能使衬砌达到自然错缝的效果,保证施工进度;但由于管片间接缝与隧洞轴线存在楔角,在拼装过程中可能承受较大压力,进而导... 在TBM输水隧洞衬砌管片拼装过程中,管片结构形式对于施工效率及难度的影响显著。作为一种新型管片,平行四边形管片能使衬砌达到自然错缝的效果,保证施工进度;但由于管片间接缝与隧洞轴线存在楔角,在拼装过程中可能承受较大压力,进而导致管片损坏。因此,考虑在单护盾模式下衬砌拼装过程中增加千斤顶推力,建立三维地层-衬砌数值模型,分析平行四边形管片的受力特点。研究发现,管片接缝附近应力集中,且应力值较大;接缝开度和压力与管片所承受千斤顶推力以及接缝位置有关。将接缝面分为P面和A面(P面为与其同一管片上千斤顶推力作用面夹角为锐角的接缝面,A面为夹角为钝角的接缝面)。对于同一接缝,当A面所属管片千斤顶压力与P面所属管片千斤顶压力之比不大时(P面承受千斤顶推力),接缝靠近千斤顶一端闭合,远离一端张开;当P面所属管片没有承受千斤顶推力、A面所属管片承受千斤顶推力时,接缝靠近千斤顶一端张开,远离一端闭合。 展开更多
关键词 平行四边形管片 tbm隧洞 管片衬砌 错缝拼装 千斤顶推力
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TBM隧道管片-豆砾石组合支护特性研究 被引量：7
9
作者 姜志毅 王明年 +2 位作者 于丽 刘大刚 吴圣智 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期72-77,共6页
在满足一定假设的条件下,利用厚壁圆筒弹性应变理论推导了管片-豆砾石组合支护刚度公式,为收敛约束法应用于护盾式TBM管片结构设计提供了理论基础。为了深入研究豆砾石填充层在组合支护中发挥的力学作用,文章定义了豆砾石填充层的应力... 在满足一定假设的条件下,利用厚壁圆筒弹性应变理论推导了管片-豆砾石组合支护刚度公式,为收敛约束法应用于护盾式TBM管片结构设计提供了理论基础。为了深入研究豆砾石填充层在组合支护中发挥的力学作用,文章定义了豆砾石填充层的应力分担比U_P、变形比U_u和组合支护刚度折减系数K这三个分析指标。通过工程实例及参数分析表明:(1)注浆后的豆砾石填充层不能有效地分担围岩压力,也不能有效地吸收变形,其主要功能是在管片与围岩之间传递围岩压力、传递变形;(2)填充层弹性模量存在一临界弹性模量,能使组合支护刚度性质产生突变;而填充层厚度的增加则具有对组合支护刚度性质进行强化的作用。 展开更多
关键词 tbm 管片 豆砾石填充层 支护特性 组合支护刚度 收敛约束法 厚壁圆筒
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TBM隧道管片纵向受力的传递规律 被引量：3
10
作者 侯公羽 杨悦 +2 位作者 李小瑞 崔永科 周蒙辉 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期65-71,共7页
在TBM法施工过程中,千斤顶对盾尾后面的管片衬砌结构有反推力的作用,管片结构外侧的回填层对管片结构产生纵向剪切力作用。文章以神华新街台格庙矿区TBM隧道施工为背景,确定了考虑时间效应的回填层的强度变化全过程,进而确定了不同位置... 在TBM法施工过程中,千斤顶对盾尾后面的管片衬砌结构有反推力的作用,管片结构外侧的回填层对管片结构产生纵向剪切力作用。文章以神华新街台格庙矿区TBM隧道施工为背景,确定了考虑时间效应的回填层的强度变化全过程,进而确定了不同位置的管片结构的外侧表面受回填层的剪切阻力大小。通过力学分析,得到了千斤顶对管片结构的影响范围和各环管片的纵向压应力及外侧表面纵向剪切应力的分布规律。研究结果表明,从第17环管片结构开始不向后传递反推力,从第1环至第17环管片衬砌结构,相互之间的推力呈非线性减小的规律,侧面的剪切力从第5环至第17环呈线性增长趋势。 展开更多
关键词 tbm 管片 时间效应 纵向受力 传递规律
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隧道TBM施工管片衬砌三维计算模型 被引量：5
11
作者 钟登华 梅传书 刘春冬 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期472-476,共5页
基于三维非线性界面元和弹塑性理论 ,建立了隧洞双护盾全断面掘进机 (TBM)施工管片衬砌三维计算模型 .这种界面元法能够进行单元交界面的弹塑性分析而无需设置任何形式的夹层单元 ,同时可以较好地模拟 TBM施工隧洞管片之间螺栓的连接作... 基于三维非线性界面元和弹塑性理论 ,建立了隧洞双护盾全断面掘进机 (TBM)施工管片衬砌三维计算模型 .这种界面元法能够进行单元交界面的弹塑性分析而无需设置任何形式的夹层单元 ,同时可以较好地模拟 TBM施工隧洞管片之间螺栓的连接作用及各种软弱面的不连续变形特征 .理论分析和工程算例表明 ,提出的分析模型仿真性强。 展开更多
关键词 隧洞施工 双护盾全断面掘进机 管片衬砌 三维计算模型 界面元法 弹塑性分析
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双护盾TBM在城市轨道交通中应用的关键技术 被引量：22
12
作者 唐志强 《铁道标准设计》 北大核心 2016年第11期81-89,共9页
为解决双护盾TBM在城市轨道交通中应用出现的频繁过站、小曲线半径施工、下穿风险点等问题,结合青岛地铁2号线的设计和施工情况,对双护盾TBM的适应性、支护形式、不同支护间的接口设计、过站技术方案、管片壁后注浆、下穿建筑和不良地... 为解决双护盾TBM在城市轨道交通中应用出现的频繁过站、小曲线半径施工、下穿风险点等问题,结合青岛地铁2号线的设计和施工情况,对双护盾TBM的适应性、支护形式、不同支护间的接口设计、过站技术方案、管片壁后注浆、下穿建筑和不良地质段等方面进行研究。提出管片衬砌/(锚喷+模筑衬砌)组合衬砌方式,解决了不同支护间的接口设计问题。根据车站工法提出TBM整机曲线过站的技术方案,解决了TBM过站多次拆解、组装、调试以及对车站影响的技术难题。同时研究并解决了TBM小曲线半径施工、管片壁后回填灌浆、下穿建(构)物和不良地质等一系列关键技术。双护盾TBM在青岛地铁的成功应用实现了"高效、安全、环保、经济"的工程建设理念。 展开更多
关键词 双护盾tbm 管片衬砌 接口防水 tbm过站 回填灌浆
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TBM隧洞管片衬砌内力分析的梁-弹簧-接触模型研究 被引量：5
13
作者 耿波 文喜雨 +1 位作者 苏凯 李聪安 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第S2期660-666,共7页
针对内水压力作用下TBM隧洞管片衬砌受力问题,建立了衬砌管片内力分析的梁-弹簧-接触计算模型,以梁单元模拟管片,以管片环向接头处的轴向、转动弹簧单元模拟相邻管片间的连接作用,以纵向管片间的轴向弹簧单元模拟管片环间的相互作用,以... 针对内水压力作用下TBM隧洞管片衬砌受力问题,建立了衬砌管片内力分析的梁-弹簧-接触计算模型,以梁单元模拟管片,以管片环向接头处的轴向、转动弹簧单元模拟相邻管片间的连接作用,以纵向管片间的轴向弹簧单元模拟管片环间的相互作用,以点-点接触单元模拟围岩对衬砌的约束与支撑作用。依据管片衬砌与围岩间的变形协调条件,推导了弹簧和接触单元的刚度计算公式,结合工程实例进行了管片衬砌内力分析,结果较好地反映了衬砌管片的作用效果,以及衬砌与围岩的联合承载特性;对比分析了实体管片模型的计算结果,进一步证明了梁-弹簧-接触模型的适用性。 展开更多
关键词 tbm隧洞 管片衬砌 梁-弹簧-接触模型 联合承载
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TBM管片衬砌受力的有限元分析 被引量：4
14
作者 陈志刚 曾周亮 +1 位作者 鲍务均 肖石林 《筑路机械与施工机械化》 北大核心 2005年第5期52-54,共3页
讨论了隧道掘进机管片衬砌的受力和各种载荷的计算方法,利用有限元分析建立其力学模型,并通过计算,证明了管片衬砌的强度是足够的。
关键词 管片衬砌 tbm 有限元分析
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输水隧洞软岩段TBM掘进挤压大变形与支护受力分析 被引量：12
15
作者 付敬 黄书岭 +2 位作者 艾凯 张雨霆 秦洋 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2022年第12期49-55,共7页
隧洞软岩大变形严重威胁到TBM安全运行,软弱围岩的变形具有明显的蠕变特性。针对某深埋输水隧洞软岩TBM掘进洞段的围岩变形和支护结构安全展开分析和评价,研究高应力条件下软岩的蠕变特性,比较不同支护方式管片结构的受力状态。研究表明... 隧洞软岩大变形严重威胁到TBM安全运行,软弱围岩的变形具有明显的蠕变特性。针对某深埋输水隧洞软岩TBM掘进洞段的围岩变形和支护结构安全展开分析和评价,研究高应力条件下软岩的蠕变特性,比较不同支护方式管片结构的受力状态。研究表明:软岩洞段TBM掘进采取大断面扩挖和管片+豆砾石层+聚乙烯泡沫板缓冲层支护,缓冲层的施加明显改善管片的受力状态,有效地提高了管片结构的安全裕度。建议在类似的深埋软岩隧洞工程中,开展有针对性的岩体流变试验和变形监测,选取合适扩挖断面尺寸和支护方式,给围岩变形预留足够空间,为TBM的顺利掘进提供可靠的作业条件。研究成果为保障隧洞顺利掘进提供了技术支持,也可为其他同类超长深埋隧洞的修建提供参考。 展开更多
关键词 tbm掘进 挤压大变形 蠕变 管片 聚乙烯缓冲层
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TBM管片环在盾构推进时的有限元分析 被引量：2
16
作者 陈志刚 肖石林 《机械设计与制造》 北大核心 2007年第7期48-49,共2页
讨论了隧道掘进机管片环在盾构推进时的受力分析;利用有限元分析建立其力学模型,并通过计算,论证了管片环在盾构推进时的强度足够。
关键词 管片 tbm 推进力 有限元分析
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地质条件不确定性下TBM管片结构失事概率计算 被引量：4
17
作者 刘东海 黄培志 冯守中 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1181-1186,1192,共7页
不良地质条件是影响TBM施工隧洞管片结构安全的重要因素。综合考虑围岩地质条件和衬砌结构的不确定性,提出了一种定量分析TBM管片结构失事概率的新方法。在基于Markov过程估计隧洞沿程地质岩性变化概率的基础上,建立了隧洞任意位置处管... 不良地质条件是影响TBM施工隧洞管片结构安全的重要因素。综合考虑围岩地质条件和衬砌结构的不确定性,提出了一种定量分析TBM管片结构失事概率的新方法。在基于Markov过程估计隧洞沿程地质岩性变化概率的基础上,建立了隧洞任意位置处管片选型不匹配的概率模型;考虑围岩和管片参数的不确定性,采用随机有限元方法计算某一类型管片在不同围岩下的失事概率;由此,采用全概率公式,可计算隧洞沿程任意位置处管片结构的失事概率。结合实际工程,针对施工期工况,确定了该隧洞管片沿程的失事概率、最大失事概率及其所对应的位置等,为管片选型、优化设计及TBM施工期的风险防范提供了依据。 展开更多
关键词 地下工程 管片结构 tbm施工 风险分析 随机有限元 地质条件不确定性
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TBM盾构工程管片装配时的有限元分析 被引量：2
18
作者 陈志刚 鲍务均 肖石林 《机械设计与制造》 北大核心 2006年第3期68-69,共2页
这里阐述了隧道用管片衬砌结构尺寸的基本参数及设计要求,对TBM衬砌管片在管片拼装机械提升过程中的受力及滑动进行了有限元分析,以确定保证管片在装配过程中的定位精度。
关键词 管片 隧道工程 tbm 有限元分析
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全断面掘进机(TBM)后配套系统衬砌吊机液压系统设计 被引量：1
19
作者 黄龙贵 魏建华 《机床与液压》 北大核心 2003年第3期75-76,共2页
本文先介绍了全断面掘进机后配套系统衬砌吊机的工作原理 ,然后详细阐述其液压系统设计的原理。通过对电液比例多路阀进行负载敏感控制 ,实现泵和负载之间的功率匹配 。
关键词 全断面掘进机 后配套系统 衬砌吊机 液压系统 设计 电液比例多路阀 负载敏感控制 功率匹配 隧道施工
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