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Numerical and analytical studies on the coupling effects of unloading and cutterhead vibration on tunnel face in dry sandy ground

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Underground Space 2024年第5期18卷 256-272页

作者： Junzuo He Shaoming Liao Mengbo Liu motoi iwanami Yanqing Men Department of Geotechnical Engineering College of Civil EngineeringTongji UniversityShanghai 200092China Key Laboratory of Road and Traffic Engineering Ministry of EducationTongji UniversityShanghai 200092China Department of Civil and Environmental Engineering Waseda UniversityTokyo 169-0072Japan Jinan Rail Transit Group Co. Ltd.Jinan 250014China

When tunnelling in difficult ground conditions,shield machine would inevitably produce significant ground loss and vibration,which may disturb the ground ahead of the tunnel *** this paper,discrete element models calibrated by model tests were established to investigate the response of tunnel face under the coupling effects of unloading and cutterhead *** results show that the friction angle reduction under cyclic loading and vibration attenuation in the sandy ground are significant and can be estimated by the fitted exponential *** cutterhead vibration,the tunnel face stability is undermined and the limit support pressure(LSP)increases to 1.4 times as that in the static case with the growth of frequency and ***,the loosening zone becomes wider and the arching effect is weakened with the reduction of peak horizontal stress and the increase of vertical stress above the *** on the numerical results,a pseudo-static method was introduced into the limit equilibrium analysis of the wedge-prism model for calculating the LSP under *** an error rate less than 5.2%,the proposed analytical method is well *** analytical calculation reveals that the LSP would increase with the growth of vibration amplitude,vibration frequency and covered depth but decrease with the increase of friction *** study can not only lay a solid foundation for the further investigation of ground loss,ground water and soft-hard heterogeneous ground under cutterhead vibration,but also provide meaningful references for the control of environmental disturbance in practice.

关键词： Cutterhead vibration Tunnel face stability Discrete element method Pseudo-static method

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中日盾构隧道-工作井接头抗震设计及研究进展综述

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隧道建设（中英文） 2024年第S01期44卷 36-52页

作者：程传涛梁智王金昌岩波基吴健周泽霖早稻田大学创造理工研究科东京1698555 浙江大学平衡建筑研究中心浙江杭州310058 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江交工地下工程有限公司浙江杭州310058

首先通过比较中日两国规范及标准中的盾构隧道-工作井接头要求,阐述中日抗震设计理论现状。分析认为:中国的设计规范对井接头的抗震规定较为模糊甚至较少提及,日本规范存在2种盾构隧道-工作井柔性接头的抗震计算方法。相比之下,日本拥... 详细信息

首先通过比较中日两国规范及标准中的盾构隧道-工作井接头要求,阐述中日抗震设计理论现状。分析认为:中国的设计规范对井接头的抗震规定较为模糊甚至较少提及,日本规范存在2种盾构隧道-工作井柔性接头的抗震计算方法。相比之下,日本拥有更成熟并且实用的抗震分析理论和计算方法。中日在设计规范标准中均给与设计单位巨大的自由度,但结果允许值的取值范围缺乏评价标准。其次,通过调研井接头抗震分析的研究进展,指出井接头部位的震害特点和关键影响因素;并从影响井接头综合响应机制的关键要素,如刚度比、结构间的相互作用、地基承载力、刚性接头和柔性接头的对比等,对井接头研究现状和不足进行综述。再次,对井接头的抗震评价方法和抗震措施进行梳理,认为:1)土和结构刚度比对工作井接头产生显著影响,需要注意控制工作井周围的土层刚度在合理范围内,提出结构和结构的刚度比是未来重要研究方向的建议。2)结构之间的相互影响主要关注在不同的地震荷载下,2个结构相互之间的影响机制。提出对于结构的相互影响还应关注盾构隧道和工作井接触研究的思考。3)除了结构刚度突变外,地基刚度突变也是重要的影响因素。日本已经提出简易评价公式并经过验证,中国目前在这方面的研究较少。提出软土地区应该着重进行此类研究的建议。4)在柔性抗震方面,日本进行了深入研究。考虑到中国即将要求盾构隧道-工作井接头采用刚柔结构的新规范,日本的研究成果可以为中国进一步发展盾构隧道-工作井接头的抗震设计提供参考。最后,预测本研究领域可能的未来发展方向。

关键词：盾构隧道-工作井接头抗震结构设计中日抗震设计规范标准抗震措施

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