收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

考虑渗流的盾构隧道掘进面失稳分析

高健  
【摘要】: 盾构法隧道施工技术在世界许多国家不断得到发展,己成为近年来城市地下工程施工对周围地层扰动最小的施工方法,但在推广与应用上出现了大量施工技术方面的事故。其中,由地下水渗流引起的掘进面失稳、塌陷、喷涌、渗漏水等工程事故更是频繁发生。这些事故的发生,影响整个工程的工期,还造成了极大的经济损失和不必要的人员伤亡。在盾构法隧道工程应用较多的国家如英国、日本、德国等,其关于掘进面稳定相关理论研究已经取得不少成果,对施工中由于地下水渗流引起的掘进面失稳的分析方法及理论也在不断发展。与之相比,国内对隧道掘进面失稳和破坏机理研究仍然处于过分依赖工程经验阶段,对复杂地质条件下盾构隧道掘进面稳定机理的研究相对滞后。为此,在国家科技部设立的的关于隧道盾构施工工程的973项目中的第一子课题便是关于盾构掘进面的稳定性研究。本文特别针对渗流引起的掘进面失稳进行研究,主要研究内容如下: 1.将边坡稳定分析的垂直条分法引入到隧道掘进面稳定性分析中,扩展太沙基松动土压力理论到上覆土层为多层并富含地下水的地质条件,推导了考虑地下水渗流时盾构穿越高地下水位地层隧道掘进面支护压力解析表达式,并用于实际盾构隧道施工的模拟。研究发现,地下水流动引起的渗透力构成了总支护压力的主要部分,随着地下水位的升高,渗透力在总支护压力中的比值呈升高趋势; 2.泥水盾构是地铁施工中较多采用的盾构类型,本文对泥膜形成及泥浆渗透对泥水盾构隧道掘进面稳定性影响等前沿课题进行了研究,建立了半承压含水层中过量孔隙水压力分布表达式,推导了泥浆渗透的楔形体模型,改进和完善泥水盾构支护压力确定方法。研究结果发现,过量孔隙水压力的产生将导致有效泥水压力的降低和极限支护压力的显著增加; 3.“超前注浆管棚支护技术”被广泛应用于复杂恶劣地质条件下的盾构施工中,国内施工对注浆管棚条件下掘进面稳定机理认识尚不足。本文使用有限差分数值计算程序计算实施超前注浆管棚支护的隧道掘进面附近水头分布,结合土体极限平衡理论分析了超前注浆管棚对隧道掘进面稳定性的影响。研究发现,采用超前注浆管棚支护技术,开挖面土体失稳后掘进面附近处于塑性区的单元不再急剧扩张,地表沉降得到有效的控制;注浆管棚的长度与隧道直径相关,当管棚长度大于隧道直径2倍以上,注浆管棚的支护效果不明显; 4.工程监测数据显示,当隧道在低渗透性土壤中以较高的速度开挖时,盾构掘进速度对隧道掘进面水头分布影响明显。目前,对盾构隧道掘进面稳定性分析均未将盾构掘进速度这一重要因素考虑在内,导致低渗透性土壤中以较高速度开挖的盾构掘进面支护压力计算结果存在较大误差。本文基于固定在隧道掘进面上参照坐标系,推导了考虑隧道开挖速度、土体的渗透系数以及土体贮水系数的稳态地下水流动偏微分方程,通过伽辽金有限元法推导考虑盾构掘进速度的三维稳态渗流有限元方程,编写计算程序TME计算地下水参数和盾构掘进速度的变化对隧道掘进面附近水头场改变的影响。结果发现,低渗透性土层中,盾构掘进速度的增加将导致掘进面附近总水头等值线重新分布,水头下降趋势更加明显,作用在隧道掘进面渗透力显著增加。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 仲辉;;TSP203在某隧道地质超前预报中的应用[J];采矿技术;2007年03期
2 邓志勇,郭峰;隧道掘进爆破新技术的探讨[J];工程爆破;1998年04期
3 冉平;刘辉;;岩溶隧道病害处置方法探讨[J];西部探矿工程;2006年10期
4 路石;荷兰阿姆斯特丹地铁隧道掘进机[J];铁道建筑;2000年11期
5 何磊;水平定向钻进和微型隧道掘进两种技术的比较[J];地质装备;2003年01期
6 王红梅,东兆星,苗永奕;隧道掘进爆破图表计算机辅助设计[J];工程爆破;2003年03期
7 董必钦;我国全断面隧道掘进设备发展再思考[J];中国机电工业;2005年05期
8 徐凤奎;;隧道掘进水压爆破基本原理与实际应用[J];铁道建筑技术;2007年03期
9 高红宾;;隧道掘进新技术—水压爆破施工[J];公路交通技术;2009年03期
10 马积薪 ,余辉;用隧道掘进机掘进深水水底隧道的问题[J];现代隧道技术;1996年01期
11 路石;巨大岩层应力和水压条件下的隧道掘进和施工[J];铁道建筑;2000年03期
12 李彬峰;隧道掘进中岩体质量对爆破质量的影响[J];工程爆破;2003年04期
13 宁远思;闫春岭;崔振东;;隧道工程光面爆破施工改进[J];工程爆破;2007年03期
14 申见红;王海军;;水平旋喷桩在隧道预支护施工中的应用[J];山西建筑;2009年15期
15 蒲小平;;大瑶山隧道光面爆破技术[J];现代矿业;2009年04期
16 刘文波;程康;沈伟;焦国华;;空气间隔装药光面爆破在公路隧道掘进中的应用[J];土工基础;2009年04期
17 ;泉厦高速公路扩建大帽山隧道贯通[J];公路隧道;2009年04期
18 曹仕杰;;基于单片机的隧道掘进激光定位仪[J];经营管理者;2010年17期
19 ;《机械化盾构隧道掘进》《全断面岩石掘进机》[J];建设机械技术与管理;2011年02期
20 李兵,刘祖彬;隧道掘进节能环保水压爆破施工技术[J];铁道标准设计;2005年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王力功;;光面爆破技术研究及其在隧道掘进中的应用[A];光面预裂爆破论文汇编[C];2007年
2 林从谋;逄焕东;李彬;崔积弘;;尾水隧道掘进爆破对邻近铁路的震动影响监测分析[A];防震减灾工程研究与进展——全国首届防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2004年
3 谢圣权;程荣芳;杨继云;戴剑勇;;大石山隧道光面爆破开挖技术[A];光面预裂爆破论文汇编[C];2007年
4 杨国祥;吴惠明;林家祥;王旋东;;长距离超大直径盾构隧道关键施工技术探讨[A];中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会论文集[C];2006年
5 杨年华;张志毅;邓志勇;刘慧;王中黔;;硬岩隧道快速掘进的钻爆技术[A];第七届北京青年科技论文评选获奖论文集[C];2003年
6 林从谋;崔积弘;逄焕东;李彬;王其升;;浅埋隧道掘进爆破振动监测与数值模拟研究[A];中国岩石力学与工程实例第一届学术会议论文集[C];2007年
7 孙宇坤;吴为义;;城市隧道掘进对邻近环境影响的保护分析[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2007年
8 崔晓楠;;盾构掘进中任意一点坐标与设计坐标的偏差改正[A];2007'全国测绘科技信息交流会暨信息网成立30周年庆典论文集[C];2007年
9 薛建;曾昭发;田钢;王者江;;地震和地质雷达方法探测隧道掌子面前方岩石结构[A];1998年中国地球物理学会第十四届学术年会论文集[C];1998年
10 文桂录;吕庆忠;;钢纤维喷混凝土在隧道支护中的应用[A];中国土木工程学会隧道及地下工程学会第七届年会暨北京西单地铁车站工程学术讨论会论文集(上)[C];1992年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 高健;考虑渗流的盾构隧道掘进面失稳分析[D];天津大学;2010年
2 岳顺;隧道围岩动力稳定性研究与时间序列建模分析[D];重庆大学;2009年
3 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 余边;十白高速公路黄龙隧道掘进施工关键技术研究[D];武汉科技大学;2012年
2 崔积弘;隧道掘进爆破振动的数值模拟研究[D];山东科技大学;2005年
3 余永明;隧道掘进自动导向系统研发的技术方案与实施管理研究[D];复旦大学;2009年
4 丁士忠;金寨特长隧道施工技术研究[D];同济大学;2007年
5 李付胜;城市隧道掘进爆破数值模拟及震动效应控制研究[D];重庆大学;2008年
6 龚建辉;隧道掘进爆破设计与施工信息系统[D];西南交通大学;2006年
7 王庆国;隧道岩石爆破理论研究与数值模拟[D];西南交通大学;2008年
8 肖文芳;地铁隧道掘进爆破振动测试与数值模拟研究[D];武汉理工大学;2011年
9 夏真荣;隧道掘进爆破设计的数据库应用系统开发[D];西南交通大学;2005年
10 许海亮;浅埋隧道掘进爆破地震效应试验研究[D];西南交通大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 牟得民 孙燕娜 党承胜;花培岭隧道掘进突破千米[N];中国铁道建筑报;2009年
2 袁术字;兰渝铁路西秦岭隧道掘进顺利[N];中国交通报;2009年
3 记者 沈大鸣;川气东送管道组焊突破1500公里[N];中国石化报;2008年
4 李媛;北京南水北调工程创新纪录[N];建筑时报;2007年
5 艾勤 智军;十七局集团四公司宜万铁路隧道掘进快速[N];中国铁道建筑报;2004年
6 记者 陈南辉 通讯员 田耀 陈国良;温福铁路(福建段)隧道掘进突破百公里大关[N];人民铁道;2007年
7 隧宣;盾构中国隧道掘进技术的“见证人”[N];中国机电日报;2001年
8 张文艺 姚鸣声;厦深铁路梁山隧道掘进两千米[N];闽南日报;2009年
9 特约记者 赵建平;宝天高速及辅道工程建设进展顺利[N];天水日报;2006年
10 通讯员 孔祥文;翔安海底隧道掘进创佳绩[N];中国铁道建筑报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978