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卵石地层土压平衡盾构施工土体改良试验研究

岩土工程学报 2013年第2期35卷 284-292页

作者：姜厚停龚秋明杜修力北京工业大学城市防灾与减灾教育部重点实验室北京100124

卵石地层摩擦性高,塑流性差,在土压平衡盾构施工过程中遇到了许多困难,通过对其进行土体改良改善土层性能成为不可缺少的辅助施工措施。但是,卵石地层土体改良缺乏系统研究,添加剂配比多依靠工地摸索或工程经验,容易造成添加剂使用不合... 详细信息

卵石地层摩擦性高,塑流性差,在土压平衡盾构施工过程中遇到了许多困难,通过对其进行土体改良改善土层性能成为不可缺少的辅助施工措施。但是,卵石地层土体改良缺乏系统研究,添加剂配比多依靠工地摸索或工程经验,容易造成添加剂使用不合理,直接影响到盾构施工效率。为此以北京地铁10号线2期隧道区间卵石地层土压平衡盾构施工为案例,进行了一系列土体改良室内试验,研究、评价常用添加剂及改良渣土性能,得到理想改良渣土的添加剂配比参数为泡沫注入比为30%,泥浆注入比为10%,最佳坍落度范围为150～200 mm。利用上述添加剂配比方案进行了盾构掘进试验,显著提高了盾构施工效率。试验结果可为类似地层盾构施工土体改良提供参考。

关键词：土压平衡盾构机土体改良室内试验掘进试验卵石地层

大理岩磨擦试验及隧道掘进机刀具磨损分析——锦屏二级水电站引水隧洞工程

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北京工业大学学报 2012年第8期38卷 1196-1201页

作者：龚秋明佘祺锐丁宇北京工业大学城市防灾与减灾教育部重点实验室北京100124

作者对锦屏二级水电站隧道掘进机施工引水隧洞沿线各大理岩岩组取样后在室内进了岩石的Cerchar磨擦试验,对试验结果进行了分级评价.通过对现场施工中的滚刀磨损数据分析表明,各大理岩岩组对刀具的磨擦性普遍较低,对刀具的正常磨损少,与... 详细信息

作者对锦屏二级水电站隧道掘进机施工引水隧洞沿线各大理岩岩组取样后在室内进了岩石的Cerchar磨擦试验,对试验结果进行了分级评价.通过对现场施工中的滚刀磨损数据分析表明,各大理岩岩组对刀具的磨擦性普遍较低,对刀具的正常磨损少,与磨擦试验结果一致;但由于隧道掘进机开挖过程中掌子面不平整,造成了大量滚刀的异常破坏.

关键词： Cerchar磨擦试验大理岩滚刀磨损引水隧洞隧道掘进机

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深埋圆形隧洞板裂化弧形岩板凹曲变形的论证

岩土工程学报 2013年第3期35卷 551-558页

作者：侯哲生龚秋明矫伟刚孙卓恒烟台大学土木工程学院山东烟台264005 北京工业大学城市防灾与减灾教育部重点实验室北京100124 北京市勘察设计研究院有限公司北京100038

以锦屏二级水电站TBM开挖的圆形断面施工排水洞为例,首先根据围岩实际破坏特性明确指出围岩劈裂后产生弧形岩板的客观存在性,然后提出其存在发生凹曲变形(指其发生弯曲方向指向隧洞外部、半径减小即曲率增大的弯曲变形)的可能性,最后从... 详细信息

以锦屏二级水电站TBM开挖的圆形断面施工排水洞为例,首先根据围岩实际破坏特性明确指出围岩劈裂后产生弧形岩板的客观存在性,然后提出其存在发生凹曲变形(指其发生弯曲方向指向隧洞外部、半径减小即曲率增大的弯曲变形)的可能性,最后从力学分析与数值试验两个方面对弧形岩板发生凹曲变形的可能性进行了论证。论证显示:对处于垂直地应力与水平地应力不相等条件下的深埋圆形隧洞,弧形岩板可以发生凹曲变形,发生的控制因素是两向应力差对圆形隧洞产生的垂直方向压缩、水平方向拉伸的压扁作用。弧形岩板凹曲变形的论证对今后深入认识深埋圆形隧洞完整或较完整硬岩动力破坏的发生机制提供了一条新思路。

关键词：深部岩石力学圆形隧洞劈裂弧形岩板凹曲变形

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岩石隧道掘进机的施工预测模型

岩石力学与工程学报 2004年第z2期23卷 4709-4714页

作者：龚秋明赵坚张喜虎新加坡南洋理工大学新加坡639798

分析了岩石隧道掘进机的破岩机理,介绍了自上世纪70年代以来发展的一系列施工预测模型,包括单因素预测模型、综合预测模型(CSM模型和NTNU模型)、岩体分类预测模型(QTBM模型)、概率模型、模糊神经网络模型。单因素预测模型中包括的主要... 详细信息

分析了岩石隧道掘进机的破岩机理,介绍了自上世纪70年代以来发展的一系列施工预测模型,包括单因素预测模型、综合预测模型(CSM模型和NTNU模型)、岩体分类预测模型(QTBM模型)、概率模型、模糊神经网络模型。单因素预测模型中包括的主要岩石材料参数有岩石单轴抗压强度、抗拉强度及岩石的总硬度;CSM模型主要是基于线性切割试验机岩石试验数据,其初始预测模型中包括岩石单轴抗压强度及抗拉强度;NTNU模型是一套完整的预测模型,包括掘进速度、进度预测、刀具的磨损预测及经济分析,在它的施工进度预测模型中,考虑到了岩石的可钻性、孔隙度及岩体节理的密度及方向;QTBM模型源自于Q系统,加入了一些与隧道掘进机及与掘进速度相关的参数;概率模型是基于一个庞大数据库的类比模拟模型;模糊神经网络模型是一种黑箱模型,克服了输入与输出之间的不确定性关系。

关键词：隧道工程,岩石隧道掘进机,破岩机理,预测模型

锦屏二级水电站深埋完整大理岩基本破坏方式及其发生机制

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岩石力学与工程学报 2011年第4期30卷 727-732页

作者：侯哲生龚秋明孙卓恒烟台大学土木工程学院山东烟台264005 北京工业大学城市防灾与减灾教育部重点实验室北京100124

通过对锦屏二级水电站隧洞工程的现场调查,针对深埋完整大理岩,归纳并分析其在隧洞开挖后的4种基本破坏方式及其发生的机制:(1)拉张型板裂化岩爆:洞壁围岩因开挖卸荷发生拉张型板裂化,同时岩板积聚弹性应变能,当应变能积聚到一定程度时... 详细信息

通过对锦屏二级水电站隧洞工程的现场调查,针对深埋完整大理岩,归纳并分析其在隧洞开挖后的4种基本破坏方式及其发生的机制:(1)拉张型板裂化岩爆:洞壁围岩因开挖卸荷发生拉张型板裂化,同时岩板积聚弹性应变能,当应变能积聚到一定程度时,岩板由于受扰动突然失稳释放应变能形成岩爆。(2)拉张型板裂化片帮:洞壁围岩发生拉张型板裂化,岩板向洞内发生内鼓弯折,最后岩板失去支撑,在重力作用下垮塌脱离母岩。(3)剪切型岩爆:洞壁围岩首先形成潜在剪切楔形体,楔形体积聚弹性应变能,当潜在剪切面上的剪应力超过岩体的抗剪强度时楔形体被突然抛出形成岩爆。(4)剪切型片帮:先形成剪切楔形体,楔形体逐渐与母岩分离,并在重力作用下垮塌脱离母岩。实际工程中,4种基本破坏方式可单独发生也可组合发生,且拉张型破坏的发生频率高于剪切型破坏。锦屏二级水电站深埋完整大理岩基本破坏方式的归纳,对深入认识深埋完整硬岩的力学行为具有重要的工程实际意义。

关键词：岩石力学锦屏二级水电站完整大理岩岩爆片帮

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镶齿滚刀破岩机理及效率的旋转破岩试验

中国公路学报 2018年第10期31卷 150-159页

作者：吴帆殷丽君张浩龚秋明北京工业大学城市防灾与减灾教育部重点实验室北京100124 海南省交通工程建设局海南海口570100

随着隧道工程建设的不断增多,镶齿滚刀已被广泛应用于多种开挖机械,如隧道掘进机、反井钻机、采掘机等,不同破岩参数下镶齿滚刀的破岩机理及破岩效率研究,对提高机械掘进效率、降低施工成本有重要意义。应用北京工业大学自主研制的多功... 详细信息

随着隧道工程建设的不断增多,镶齿滚刀已被广泛应用于多种开挖机械,如隧道掘进机、反井钻机、采掘机等,不同破岩参数下镶齿滚刀的破岩机理及破岩效率研究,对提高机械掘进效率、降低施工成本有重要意义。应用北京工业大学自主研制的多功能机械破岩试验平台,选用直径304.8 mm(12英寸)的镶齿滚刀对尺寸为1 000 mm×1 000 mm×600 mm的北山花岗岩进行旋转切割破岩试验研究。通过对排齿及整刀进行不同贯入度的旋转切割试验,并应用荧光裂纹检测法对侵入坑下方裂纹进行检测,研究镶齿滚刀的破岩规律。结果表明:①镶齿滚刀为"递进式"破岩,破岩开始于相邻小齿间距的球齿之间,而后发展到相邻的大排间距的球齿之间;②第3排球齿破岩效率最高,且整刀在贯入度为1.5 mm时破岩效率最高;③应用荧光裂纹检测法分析滚刀下方岩体裂纹分布特征,发现每排球齿下的裂纹扩展方向及范围存在较大差异。裂纹分布特征分析结果与通过滚刀力、岩片分析得出的镶齿滚刀破岩效率的结论相一致。该研究可为机械开挖设备滚刀布置、刀型优化及施工运行参数优化提供试验参考和理论依据。

关键词：隧道工程破岩效率旋转切割试验荧光裂纹检测法镶齿滚刀破岩机理

锦屏二级水电站1#,3#引水隧洞TBM施工预测与施工效果对比分析

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岩石力学与工程学报 2011年第8期30卷 1652-1662页

作者：龚秋明王继敏佘祺锐北京工业大学城市防灾与减灾教育部重点实验室北京100124 二滩水电开发有限责任公司四川成都610051

TBM施工预测在隧道施工方法选择、项目规划、施工规划、施工管理中发挥了很大的作用。针对锦屏二级水电站引水隧洞TBM施工,在获得隧洞沿线岩体参数及岩体所处环境参数的基础上,对TBM施工段的岩体进行分区分段,应用挪威科技大学(NTNU)TB... 详细信息

TBM施工预测在隧道施工方法选择、项目规划、施工规划、施工管理中发挥了很大的作用。针对锦屏二级水电站引水隧洞TBM施工,在获得隧洞沿线岩体参数及岩体所处环境参数的基础上,对TBM施工段的岩体进行分区分段,应用挪威科技大学(NTNU)TBM施工预测模型、岩体特性TBM施工预测模型对各段TBM掘进速度进行预测,应用NTNU滚刀寿命预测模型及CAI(cerchar abrasivity index)值对刀具磨损进行预测。通过TBM掘进试验结果与预测结果的对比分析,讨论目前预测模型存在的问题。对TBM施工过程中收集到的岩体特性、TBM运行参数及运行结果进行分析,并与预测结果进行对比,对2种结果的差别进行详细研究。总体而言,TBM掘进速度预测是可行的,但在高地应力作用下,TBM预测模型有待进一步改进。由于高地应力作用与岩爆的影响,刀具的异常破坏过多,刀具的磨损预测不是很理想。

关键词：岩石力学施工预测模型岩体特性岩体分段高地应力 TBM

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线性变换应力空间及其应用

岩土力学 2010年第1期31卷 271-276页

作者：路德春杜修力姚仰平龚秋明北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室北京100124 北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

基于广义非线性强度理论,提出了一种新的变换应力方法,将广义非线性强度理论变换为另一应力空间内的Mohr-Coulomb准则。在新的线性变换应力空间内,材料的强度特性符合Mohr-Coulomb准则,从而广义非线性强度理论可在新应力空间内以Mohr-Co... 详细信息

基于广义非线性强度理论,提出了一种新的变换应力方法,将广义非线性强度理论变换为另一应力空间内的Mohr-Coulomb准则。在新的线性变换应力空间内,材料的强度特性符合Mohr-Coulomb准则,从而广义非线性强度理论可在新应力空间内以Mohr-Coulomb准则的形式应用。通过在新的线性变换应力空间内对2种黏土的强度、应力-应变关系试验结果的分析验证了此变换方法的有效性。

关键词：广义非线性强度理论摩尔-库仑准则线性变换应力空间

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混凝土材料的广义非线性强度理论

水利学报 2009年第5期39卷 542-549页

作者：路德春杜修力龚秋明赵密北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室北京100124

在广义非线性强度理论的框架下,结合混凝土材料的力学特性,将混凝土材料的强度特性分解为相互独立的四个方面分别描述,进而建立了混凝土材料的广义非线性强度理论。该理论在主应力空间的偏平面上涵盖了从下限SMP曲线到上限Mises圆之间... 详细信息

在广义非线性强度理论的框架下,结合混凝土材料的力学特性,将混凝土材料的强度特性分解为相互独立的四个方面分别描述,进而建立了混凝土材料的广义非线性强度理论。该理论在主应力空间的偏平面上涵盖了从下限SMP曲线到上限Mises圆之间的所有区域,子午面上的破坏曲线为幂函数形式;共有四个材料参数,均具有明确的物理意义,并给出了参数的确定方法。通过与国内外学者已取得的四组混凝土材料的真三轴试验结果比较,表明了本文提出的混凝土材料的广义非线性强度理论可用于多种混凝土材料,合理计算其多轴强度。

关键词：混凝土强度理论非线性中主应力平均应力真三轴试验