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《同济大学》 2006年
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盾构施工参数的地层适应性模型试验及其理论研究

徐前卫  
【摘要】:盾构法施工已被广泛应用于城市地下铁路、越江通道和地下管线等隧道工程的施工中,并取得了巨大的成功。由于我国幅员辽阔、地质条件错综复杂,盾构在不同土层中的掘进效果以及掘进性能的发挥差别巨大。故此,为了形成合理的盾构地层适应性设计理论和方法,有必要开展土体—盾构系统的基础试验研究,从而更好地控制盾构隧道建设的成本和降低工程造价,并能科学地指导盾构隧道的设计与施工。 本文结合国家863计划“盾构及地层适应性相似模拟方法和试验平台研究”的课题,分别以北京地区典型砂土地层和上海地区的软土地层中土压平衡盾构的掘进施工为背景,从室内模型试验出发,辅以数值模拟分析,研究了盾构施工参数与土层特性的适应性问题,主要工作如下: (1) 在对国内外近百年来盾构法施工的经验和教训进行总结的基础上,首次对“盾构法施工的地层适应性”给出了明确含义,并提出了“土体—盾构系统”的概念,即将盾构施工参数与土体特性作为一个系统来研究,在此基础上推导了模型试验的相似准则,从而为将来开展类似试验提供了借鉴和参考的依据。 (2) 利用模型材料实现了对砂土地层和粘土地层的人工模拟,并制作了相应的模型地层,随后在其中开展了盾构施工参数针对地层特性的适应性模型试验研究;通过试验得出了千斤顶推力、刀盘扭矩、推进速度、螺旋机转速和刀盘开口率等主要盾构施工参数与土层特性之间的适应性联系,以及各施工参数之间的匹配关系,对盾构工法的优化有着一定的指导作用。 (3) 通过研究揭示了盾构施工参数的改变与地表变形之间的内在联系,给出了盾构开挖面地层损失引起的地表三维变形的理论预测公式,并通过数值模拟加以验证。结合对试验结果的分析,从理论上对土体—盾构的相互作用规律以及盾构机各工作参数之间的内在联系做了初步探讨。 最后,对下一步地研究工作做了展望和规划。
【学位授予单位】:同济大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:U455.43

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【引证文献】
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【同被引文献】
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7 桂轶雄;;φ6.14 m日立盾构机大修改造技术研究[A];2011中国盾构技术学术研讨会论文集[C];2011年
8 魏斌效;张玉奇;杨金钟;;砂卵石地层盾构机刀盘磨损分析及改良修复[A];2011中国盾构技术学术研讨会论文集[C];2011年
9 张涛;徐鹏程;郑瑞兵;;盾构机膨润土管堵塞后的处理[A];2011中国盾构技术学术研讨会论文集[C];2011年
10 张涛;郑瑞兵;徐鹏程;;盾构小半径隧道分体始发中的设备调整[A];2011中国盾构技术学术研讨会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报首席记者 张苓;国内相关制造业仍需加油[N];中国冶金报;2007年
2 本报记者 舒萍;盾构机:静悄悄地掘挖成都地铁[N];四川科技报;2007年
3 张文;盾构机昨日开始地下钻行[N];西安日报;2007年
4 汪旬;盾构机需求将大幅度提高[N];中国水利报;2001年
5 沈晚;“沈阳造”盾构机展会掀开神秘面纱[N];中国工业报;2006年
6 姚俊 陈家林;为地铁盾构机“镶牙”[N];地质勘查导报;2007年
7 杜一鸣;京城盾构机“巨无霸”来沈效力[N];沈阳日报;2007年
8 记者 游雪晴;北京首台盾构机研制成功[N];科技日报;2000年
9 记者 金振蓉;盾构技术实现集成创新[N];光明日报;2006年
10 记者 张银炎;江南盾构机为上海建设作贡献[N];中国船舶报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐前卫;盾构施工参数的地层适应性模型试验及其理论研究[D];同济大学;2006年
2 沈建奇;盾构掘进过程数值模拟方法研究及应用[D];上海交通大学;2009年
3 孟庆琳;盾构螺旋输送机承压输送机理研究及控制中的应用[D];大连理工大学;2012年
4 苏翠侠;基于数值仿真技术的盾构刀盘系统载荷与结构特性研究[D];天津大学;2011年
5 上官子昌;土压平衡盾构机密封舱压力控制机理模型及其实验研究[D];大连理工大学;2011年
6 管会生;土压平衡盾构机关键参数与力学行为的计算模型研究[D];西南交通大学;2008年
7 黄清飞;砂卵石地层盾构刀盘刀具与土相互作用及其选型设计研究[D];北京交通大学;2010年
8 赵宝虎;冲击问题实验应力分析与盾构始发反力架监测[D];天津大学;2009年
9 武力;基于离散元仿真的盾构密封舱压力平衡机理研究[D];大连理工大学;2009年
10 张新金;盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站关键技术研究[D];北京交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田松;盾构机施工法在地铁工程中的设计与应用[D];西南交通大学;2006年
2 宋云;盾构机刀盘选型及设计理论研究[D];西南交通大学;2009年
3 张茜;弹性接触力学模型及其在盾构刀盘系统载荷研究中应用[D];天津大学;2009年
4 王晓光;盾构刀盘开口对掘进过程影响的数值分析研究[D];天津大学;2012年
5 亢晨钢;盾构机密封舱压力分布数值模拟[D];大连理工大学;2010年
6 崔娟;盾构机切刀切削过程模拟及刀盘扭矩计算方法[D];大连理工大学;2012年
7 仝哲;盾构刀盘的受力分析及结构优化[D];郑州大学;2012年
8 杨全亮;盾构法施工掘进参数优化分析研究[D];北京交通大学;2008年
9 俞涛;地铁盾构隧道近接施工影响的数值模拟及模型试验研究[D];西南交通大学;2005年
10 张晓峰;基于神经网络的盾构土压平衡控制模型的研究[D];大连理工大学;2009年
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