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土压平衡式盾构机滚动角纠正方法研究

隧道建设(中英文) 2021年

作者：刘映晶中天建设集团有限公司

针对盾构机掘进过程中出现的滚动角增大的问题，以杭州地铁7号线城站站～四季青站区间盾构掘进工程为依托，提出了采用钢楔机构装置纠正盾构机滚动角的新方法，并建立了盾构机掘进过程中的扭矩计算公式，在此基础上，给出相应参数的计...

针对盾构机掘进过程中出现的滚动角增大的问题，以杭州地铁7号线城站站～四季青站区间盾构掘进工程为依托，提出了采用钢楔机构装置纠正盾构机滚动角的新方法，并建立了盾构机掘进过程中的扭矩计算公式，在此基础上，给出相应参数的计算方法，并结合实际工程对纠偏方法进行验证，最后研究了隧道埋深、地层类型和盾构直径等参数对钢楔机构数量的影响。研究结果表明钢楔机构纠偏装置可以实现快速有效地解决盾构机滚动角过大的问题。

关键词：

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核电低压缸及凝汽器的地震响应分析

上海交通大学学报 2012年第1期46卷 114-118页

作者：王辅方刘映晶向国威王建华上海电气电站集团上海201199 上海交通大学土木工程系上海200240

以建筑抗震设计规范标准为依据,采用有限元法对某核电低压缸及凝汽器结构的地震响应进行了分析,通过地震时程分析法和反应谱分析法得到低压缸及凝汽器在水平和竖向方向地震荷载作用下的位移响应特征.结果表明,该低压缸及凝汽器结构的地... 详细信息

以建筑抗震设计规范标准为依据,采用有限元法对某核电低压缸及凝汽器结构的地震响应进行了分析,通过地震时程分析法和反应谱分析法得到低压缸及凝汽器在水平和竖向方向地震荷载作用下的位移响应特征.结果表明,该低压缸及凝汽器结构的地震响应呈现出板结构的振型特征,其抗震性能优于一般的建筑结构.

关键词：低压缸及凝汽器地震响应时程分析反应谱分析

内部侵蚀对地下结构影响的数值分析:在隧道渗漏问题上的应用

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岩土力学 2022年第5期43卷 1383-1390,1400页

作者：刘映晶杨杰尹振宇中天建设集团有限公司浙江杭州310009 香港理工大学土木与环境工程系中国香港

当地下水从衬砌接缝或裂缝进入隧道时,土体中的细颗粒会在渗流作用下从土体骨架上脱落流入隧道内,这种现象被称作内部侵蚀。然而,当前对隧道渗漏问题的研究中,并没有考虑土体细颗粒流失对隧道结构及周围土体的影响。因此,在连续介质力... 详细信息

当地下水从衬砌接缝或裂缝进入隧道时,土体中的细颗粒会在渗流作用下从土体骨架上脱落流入隧道内,这种现象被称作内部侵蚀。然而,当前对隧道渗漏问题的研究中,并没有考虑土体细颗粒流失对隧道结构及周围土体的影响。因此,在连续介质力学框架下开发了一个两相四组分模型,以描述内部侵蚀过程及其引起的土体孔隙度、细颗粒含量及渗透系数等变化;结合一个与颗粒级配相关的非关联临界状态弹塑性本构模型,将细颗粒含量的变化与土体孔隙率、密实度及临界状态线的空间位置相关联以考虑内部侵蚀对土体力学性质的影响。研究结果表明,本模型可以描述隧道渗漏引起的侵蚀区域的时空演化全过程,而基于孔压降低的分析方法会低估渗漏引起的衬砌内力和地层变化。此外,研究还发现三维条件是准确模拟土体内部侵蚀过程的一个重要因素。

关键词：隧道粉砂细颗粒有限元内部侵蚀渗流

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粒状材料临界状态的颗粒级配效应

岩土工程学报 2014年第3期36卷 452-457页

作者：李罡刘映晶尹振宇 Christophe Dano Pierre-Yves Hicher 南特中央理工大学土木与力学学院南特44300 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院土木工程系上海200240 中交第三航务工程勘察设计院有限公司上海200032

采用理想颗粒材料(DEM理想球体)、人工颗粒材料(玻璃球)和天然颗粒材料(Hostun砂),通过数值和室内常规三轴排水试验研究了颗粒材料级配对其应力–应变响应和临界状态的影响规律。试验结果表明:在相同加载初始条件下(e0=0.574,p0'=400 kP... 详细信息

采用理想颗粒材料(DEM理想球体)、人工颗粒材料(玻璃球)和天然颗粒材料(Hostun砂),通过数值和室内常规三轴排水试验研究了颗粒材料级配对其应力–应变响应和临界状态的影响规律。试验结果表明:在相同加载初始条件下(e0=0.574,p0'=400 kPa),随着不均匀系数Cu(d60/d10)的增大,试样在q–ε1平面上从剪胀变为剪缩,在εv–ε1平面上表现出由应变软化转变为应变硬化的特性。通过不同围压下的三轴排水试验,在e–p'和q–p'平面上分别对不同级配的颗粒材料集合体绘制了临界状态线,e–p'平面随着Cu的增大临界状态线往下偏移,而在q–p'平面上临界状态线不随Cu的改变而改变。

关键词：颗粒级配离散单元法三轴排水试验临界状态粒状材料

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顶管施工对紧邻隧道的附加影响研究

公路 2016年第8期61卷 233-239页

作者：刘映晶上海市隧道工程轨道交通设计研究院上海市200240

采用有限单元法模拟间距为5m的两个平行顶管隧道的施工,结合实测数据分析新建顶管隧道对已建隧道的附加影响;并在此基础上计算该区域内较小间距下（3m和2m）隧道附加位移和附加内力的变化情况。研究结果表明,该区域新建隧道对间距2~5m... 详细信息

采用有限单元法模拟间距为5m的两个平行顶管隧道的施工,结合实测数据分析新建顶管隧道对已建隧道的附加影响;并在此基础上计算该区域内较小间距下（3m和2m）隧道附加位移和附加内力的变化情况。研究结果表明,该区域新建隧道对间距2~5m的已建隧道的附加位移影响很小,在2mm以内。计算得出,在2~5 m间距内竖向附加位移随着间距的增大而提高,水平附加位移随着间距的增加而降低。隧道结构的最大附加轴力和最大附加弯矩均随着间距的增大而降低。在间距小于3.5m的情况下,隧道结构的轴力和负弯矩的附加值均较为明显。

关键词：顶管隧道临近隧道结构附加位移附加内力有限单元法

一种新的高渗透性地层中盾构隧道同步注浆浆液损失的多物理场模拟方法

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岩土力学 2023年第9期44卷 2744-2756页

作者：刘映晶杨杰朱汉华尹振宇中天建设集团有限公司浙江杭州310000 深圳大学土木与交通工程学院深圳518060 深圳大学未来地下城市研究院深圳518060 深圳大学深圳市地铁地下车站绿色高效智能建造重点实验室深圳518060 香港理工大学土木与环境工程系中国香港

为满足精细化分析的要求,首先建立了一种计算高渗透性饱和地层中盾构隧道同步注浆浆液渗流扩散的多物理场水力耦合模拟方法。该方法以基于连续介质力学的质量平衡方程描述浆液的运移,通过在质量平衡方程中引入了质量交换项来考虑浆液在... 详细信息

为满足精细化分析的要求,首先建立了一种计算高渗透性饱和地层中盾构隧道同步注浆浆液渗流扩散的多物理场水力耦合模拟方法。该方法以基于连续介质力学的质量平衡方程描述浆液的运移,通过在质量平衡方程中引入了质量交换项来考虑浆液在土体孔隙中的淤堵及其引起的土体渗透特性的变化,并结合混合物系统的动量平衡来考虑多孔介质的水-力耦合过程。随后,通过ABAQUS二次开发,建立了一个新的7自由度平面应变单元,使得该方法可被应用于分析工程尺度的初边界值问题。最后,以一个典型的盾构隧道开挖与注浆过程为例,进行建模分析。结果表明,所提出的多物理场模拟方法可以实现对注浆及注浆后浆液压力、地面沉降以及浆液扩散范围的时空变化预测。研究还发现,当地层渗透系数大于1.0×10-6 m/s时,需考虑浆液在地层中的渗透流失;同时,浆液在土体孔隙中的淤堵会导致土体孔隙度及渗透性的降低,从而减少了浆液的进一步流失,但其对地层变形没有显著影响,因此在工程实际中,可不考虑浆液淤堵以分析浆液最大流失量及地层变形。

关键词：盾构壁后同步注浆浆液损失有限元方法高渗透性地层

隧道围岩与支护结构变形协调控制机理及工程应用

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地下空间与工程学报 2023年第1期19卷 79-86,94页

作者：朱汉华周小涵王䶮刘映晶浙江省公路管理局杭州310009 重庆大学土木工程学院重庆400045 中天建设集团有限公司杭州310000

为解决高应力下隧道岩爆以及软岩大变形控制难题,本文从隧道围岩荷载与支护平衡、变形协调控制及围岩能量守恒三方面进一步分析地下工程平衡稳定方法的特点;根据不同围岩级别总结地下工程平衡稳定方法中隧道支护结构抗力与围岩变形特征... 详细信息

为解决高应力下隧道岩爆以及软岩大变形控制难题,本文从隧道围岩荷载与支护平衡、变形协调控制及围岩能量守恒三方面进一步分析地下工程平衡稳定方法的特点;根据不同围岩级别总结地下工程平衡稳定方法中隧道支护结构抗力与围岩变形特征曲线,并提出隧道围岩支护的施工建议;通过分析围岩与支护结构有效荷载传递规律与功能转换特征,揭示围岩平衡与支护结构变形协调控制机理,并结合高应变吸能层材料设计一种表征为“吸能让压支承抗压”的一体化新型隧道围岩支护工艺。通过工程应用表明,基于新型支护工艺在岩爆、软岩大变形隧道中围岩压力降低28.09%,保障了隧道安全高效施工。

关键词：地下工程平衡稳定隧道围岩变形控制新型隧道支护结构软岩大变形

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逆作土方通道式施工工艺对基坑变形的影响

上海交通大学学报 2012年第1期46卷 89-93页

作者：刘映晶陈锦剑王建华徐安军李耀良上海交通大学土木工程系上海200240 上海市基础工程有限公司上海200002

采用软土蠕变(SSC)模型模拟不同工况下基坑开挖的全过程,对比分析了不同施工工艺对基坑围护变形以及其周边环境的影响.结果表明:逆作土方通道式施工工艺与传统施工工艺的基坑围护变形特征相似,且通道式施工工艺可有效控制围护结构的变形... 详细信息

采用软土蠕变(SSC)模型模拟不同工况下基坑开挖的全过程,对比分析了不同施工工艺对基坑围护变形以及其周边环境的影响.结果表明:逆作土方通道式施工工艺与传统施工工艺的基坑围护变形特征相似,且通道式施工工艺可有效控制围护结构的变形,减小坑外土体的最大沉降量、坑底隆起量和坑外土体侧向变形,对周边环境起到了较好的保护作用;当考虑上覆列车荷载时,逆作土方通道式施工工艺所产生的铁路路基变形在铁路正常运营范围以内.

关键词：基坑逆作法通道式施工蠕变

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颗粒级配对粒状材料不排水力学特性的影响

岩土力学 2015年第2期36卷 423-429页

作者：刘映晶李罡尹振宇夏小和王建华上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院土木工程系上海200240 南特中央理工大学土木与力学学院法国南特44300 上海市隧道工程轨道交通设计研究院上海200235 中交第三航务工程勘察设计院有限公司上海200032

为了研究颗粒级配对粒状材料不排水力学特性的影响，采用两种形状自相似度很高的材料（玻璃球和Hostun砂）进行了一系列传统三轴不排水压缩试验。对于每种材料，保持相近的相对密实度制作了6个不同颗粒级配（不均匀系数Ca=1．1～20）的... 详细信息

为了研究颗粒级配对粒状材料不排水力学特性的影响，采用两种形状自相似度很高的材料（玻璃球和Hostun砂）进行了一系列传统三轴不排水压缩试验。对于每种材料，保持相近的相对密实度制作了6个不同颗粒级配（不均匀系数Ca=1．1～20）的试样，然后进行剪切。试验结果表明，颗粒级配对粒状材料的不排水力学性能存在明显影响：两种材料试样的偏应力水平随着不均匀系数的增加而降低，抗剪强度随着材料的不均匀系数Cu的增加而降低，并在Cu〉5后呈现出趋稳势态。基于不排水剪切试验中颗粒集合体二阶功的演化规律，对材料受荷载过程中出现不稳定性的条件进行分析。结果表明，在相同密实度下，粒状材料的静态液化潜能随着材料不均匀系数Cu的提高而增强，高不均匀系数的材料变得不稳定。

关键词：颗粒级配三轴不排水试验不稳定性相对密实度粒状材料