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深埋tbm隧洞渗流动态演化机制

中南大学学报（自然科学版） 2016年第12期47卷 4231-4239页

作者：周亚峰苏凯伍鹤皋武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 长江勘测规划设计研究院湖北武汉430010

针对tbm隧洞动态掘进特征,采用与时间相关的动态边界条件模拟隧洞开挖、管片支护以及豆砾石灌浆等施工过程,结合管片衬砌在高(内、外)水压作用下渗透系数随着充排水过程而不断变化的特点,采用基于立方定理和管片接缝张开度的等效渗透系... 详细信息

针对tbm隧洞动态掘进特征,采用与时间相关的动态边界条件模拟隧洞开挖、管片支护以及豆砾石灌浆等施工过程,结合管片衬砌在高(内、外)水压作用下渗透系数随着充排水过程而不断变化的特点,采用基于立方定理和管片接缝张开度的等效渗透系数来反映结构变形对渗透系数的影响,进而提出管片衬砌的等效耦合模型,并将其在大型有限元软件ABAQUS中进行二次开发得以实现,开展深埋tbm隧洞从施工开挖、管片衬砌支护、充水运行到放空检修全过程周期的仿真模拟分析。研究结果表明:在tbm隧洞动态掘进过程中,洞周孔压先随着开挖掌子面的推进而降低,并在衬砌支护后有所回升,在距离隧洞5倍洞径范围内孔压变化剧烈,开挖影响范围在25倍洞径范围左右;在考虑管片衬砌渗透系数随充水、排水过程的逐渐变化特性后,隧洞渗流场体现了明显的动态变化特征,在充水和排水过程中衬砌外孔压均呈现先减小后增大的规律。

关键词： tbm隧洞渗流孔压时间效应二次开发

tbm隧洞新型平行四边形管片衬砌结构受力特性研究

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武汉大学学报（工学版） 2020年第6期53卷 471-482页

作者：苏凯周小阳杨风威耿波王美斋武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 黄河勘测规划设计有限公司河南郑州450003

在tbm输水隧洞衬砌管片拼装过程中,管片结构形式对于施工效率及难度的影响显著。作为一种新型管片,平行四边形管片能使衬砌达到自然错缝的效果,保证施工进度;但由于管片间接缝与隧洞轴线存在楔角,在拼装过程中可能承受较大压力,进而导... 详细信息

在tbm输水隧洞衬砌管片拼装过程中,管片结构形式对于施工效率及难度的影响显著。作为一种新型管片,平行四边形管片能使衬砌达到自然错缝的效果,保证施工进度;但由于管片间接缝与隧洞轴线存在楔角,在拼装过程中可能承受较大压力,进而导致管片损坏。因此,考虑在单护盾模式下衬砌拼装过程中增加千斤顶推力,建立三维地层-衬砌数值模型,分析平行四边形管片的受力特点。研究发现,管片接缝附近应力集中,且应力值较大;接缝开度和压力与管片所承受千斤顶推力以及接缝位置有关。将接缝面分为P面和A面(P面为与其同一管片上千斤顶推力作用面夹角为锐角的接缝面,A面为夹角为钝角的接缝面)。对于同一接缝,当A面所属管片千斤顶压力与P面所属管片千斤顶压力之比不大时(P面承受千斤顶推力),接缝靠近千斤顶一端闭合,远离一端张开;当P面所属管片没有承受千斤顶推力、A面所属管片承受千斤顶推力时,接缝靠近千斤顶一端张开,远离一端闭合。

关键词：平行四边形管片 tbm隧洞管片衬砌错缝拼装千斤顶推力

tbm隧洞管片衬砌内力分析的梁-弹簧-接触模型研究

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地下空间与工程学报 2018年第S2期14卷 660-666页

作者：耿波文喜雨苏凯李聪安黄河勘测规划设计有限公司郑州450003 长江岩土工程总公司(武汉) 武汉430010 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州310014

针对内水压力作用下tbm隧洞管片衬砌受力问题,建立了衬砌管片内力分析的梁-弹簧-接触计算模型,以梁单元模拟管片,以管片环向接头处的轴向、转动弹簧单元模拟相邻管片间的连接作用,以纵向管片间的轴向弹簧单元模拟管片环间的相互作用,以... 详细信息

针对内水压力作用下tbm隧洞管片衬砌受力问题,建立了衬砌管片内力分析的梁-弹簧-接触计算模型,以梁单元模拟管片,以管片环向接头处的轴向、转动弹簧单元模拟相邻管片间的连接作用,以纵向管片间的轴向弹簧单元模拟管片环间的相互作用,以点-点接触单元模拟围岩对衬砌的约束与支撑作用。依据管片衬砌与围岩间的变形协调条件,推导了弹簧和接触单元的刚度计算公式,结合工程实例进行了管片衬砌内力分析,结果较好地反映了衬砌管片的作用效果,以及衬砌与围岩的联合承载特性;对比分析了实体管片模型的计算结果,进一步证明了梁-弹簧-接触模型的适用性。

关键词： tbm隧洞管片衬砌梁-弹簧-接触模型联合承载

深埋tbm隧洞岩性界面区围岩破坏特征与支护技术研究

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隧道建设（中英文） 2023年第1期43卷 102-111页

作者：姚志宾熊永润付廉杰全永威牛文静胡磊东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819 东北大学辽宁省深部工程与智能技术重点实验室辽宁沈阳110819 新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局新疆乌鲁木齐830000

为保证深埋tbm隧洞岩性界面区域的安全、高效施工,综合应用现场调查、微震监测等手段开展顺隧洞轴向岩性界面区域的围岩破坏特征、微震活动特征研究,并在此基础上开展岩性界面区域破坏围岩支护技术研究。研究结果表明:1)由于岩性界面区... 详细信息

为保证深埋tbm隧洞岩性界面区域的安全、高效施工,综合应用现场调查、微震监测等手段开展顺隧洞轴向岩性界面区域的围岩破坏特征、微震活动特征研究,并在此基础上开展岩性界面区域破坏围岩支护技术研究。研究结果表明:1)由于岩性界面区域应力集中,开挖卸荷后围岩更容易破坏,且隧洞围岩南硬北软的特征导致不同类型的破坏以蚀变带为界分布在隧洞两侧,破坏分布具有明显的区域性;2)岩爆、结构型塌方破坏与微震活动具有良好的空间相关性;3)当岩爆等级较低时,以结构型塌方为主体进行支护,随着岩爆等级升高,支护及防控的主体逐渐过渡为岩爆。

关键词： tbm隧洞岩爆塌方岩性界面区破坏特征支护技术

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供水tbm隧洞监测与信息化施工

中国矿业 2003年第7期12卷 30-33页

作者：苏华友张继春西南交通大学土木工程学院成都610031

介绍了tbm隧洞常用的监测仪器、监测方法和监测设计。通过一个实际tbm隧洞工程的施工动态监测 ,阐明信息化施工可以很好地保证tbm隧洞围岩的稳定性、合理选取支护结构 ,正确指导tbm在掘进与支护施工中始终保持安全性。

关键词： tbm隧洞监测方法监测设计信息化施工地质构造工作原理土压力计锚杆应力计钢筋计多点位移计

豆砾石回填灌浆层在tbm隧洞衬砌体系中的力学效应研究

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豆砾石回填灌浆层在TBM隧洞衬砌体系中的力学效应研究

作者：胡茂顺成都理工大学

学位级别：硕士

在tbm施工过程中,回填层强度往往达不到设计要求。那么,究竟回填层是否需要达到目前设计的强度?本文综合利用工程资料分析、基础理论研究、数值模型试验、室内试验等多种方法开展研究。首先充分考虑豆砾石回填、灌浆的工序及豆砾石回填... 详细信息

在tbm施工过程中,回填层强度往往达不到设计要求。那么,究竟回填层是否需要达到目前设计的强度?本文综合利用工程资料分析、基础理论研究、数值模型试验、室内试验等多种方法开展研究。首先充分考虑豆砾石回填、灌浆的工序及豆砾石回填灌浆体的形成过程,通过室内试验,研究回填层强度和变形的关系,确定不同强度条件下回填层的物理力学参数;然后对回填层在联合受力体系中的作用展开研究,揭示回填层的作用机理,研究回填层弹性模量、厚度、泊松比以及地应力侧压力系数对管片上应力大小和分布的影响;最后将研究成果与工程应用相结合,明确工程中回填层的强度需求,提出有压隧洞和无压隧洞回填层的强度设计建议,为以后的工程设计作参考。本文主要获得成果如下:(1)采用现场取样和室内预制样进行单轴压缩试验,拟合出回填层弹性模量、泊松比和强度的关系,得到随着回填层强度的提高弹性模量随之增大、泊松比随之减小的结论。(2)弹性模量的影响:管片应力与E/E(回填层与围岩弹性模量比值)的曲线上存在明显的临界点,临界点所对应的E的值可以称作临界值,用符号E表示。当E小于临界值E时,管片应力随回填层强度提高而提高;当E大于临界值时,则管片应力随回填层强度提高而降低。(3)泊松比的影响:泊松比变化对管片应力的影响与回填层弹性模量有关,弹性模量存在一个临界值E。当回填层弹性模量小于E时,管片应力随泊松比增大而增大,且弹性模量越小,这种趋势越明显;当回填层弹性模量大于E时,管片应力随泊松比增大而减小,且弹性模量越大,这种趋势越明显。(4)厚度的影响:回填层厚度变化对管片应力的影响与回填层弹性模量有关,弹性模量存在一个临界值E。当回填层弹性模量小于E时,管片应力随t/t(回填层与管片厚度比值)的值增大而增大,且弹性模量越小,这种趋势越明显;当回填层弹性模量大于E时,管片应力随t/t的值增大而减小,且弹性模量越大,这种趋势越明显。(5)回填层弹性模量和泊松比的变化对管片应力分布规律基本没有影响,而厚度和地应力侧压力系数的变化有较大影响。(6)对于无压隧洞,当围岩条件较好时,在保证回填层自身不破坏的情况下,应尽量减小回填层的强度;而当围岩条件较差时,应尽量使用高强度的回填层。对于有压隧洞,应尽量使用高强度的回填层。在工程应用中,应当具体问题具体分析。

关键词： tbm隧洞回填层强度弹性模量临界值有压隧洞无压隧洞

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tbm隧洞横向贯通误差的仿真计算及应用

地理空间信息 2022年第8期20卷 101-104页

作者：刘新峰新疆水利水电勘测设计研究院测绘工程院新疆昌吉831100

通过模拟地下控制点纵向间距都为250 m的2种布网方式,利用仿真计算与平差的方法分别求取横向贯通误差,结果表明2种布网方式精度位于同一水平,其横向贯通误差都能满足现行规范的限差要求。为进一步分析两者优劣,以2种布网方式分别在北疆... 详细信息

通过模拟地下控制点纵向间距都为250 m的2种布网方式,利用仿真计算与平差的方法分别求取横向贯通误差,结果表明2种布网方式精度位于同一水平,其横向贯通误差都能满足现行规范的限差要求。为进一步分析两者优劣,以2种布网方式分别在北疆供水二期工程某一10 km的tbm隧洞进行实验。通过对测量控制网数据平差,结果显示与仿真计算所得结论一致,同时交叉双导线的布网方式,其作业效率要远远高于全导线网,更适合用于tbm隧洞施工期间地下导线的控制测量。

关键词： tbm隧洞交叉双导线全导线网仿真计算横向贯通误差

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tbm隧洞施工安全风险防控信息化管理研究

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2022年第2期 95-97页

作者：周枫中信清水入江(武汉)投资建设有限公司湖北武汉430000

隧洞工程在现代化工程建设中极为普遍,随着长距离隧道工程在经济发展中的重要作用,tbm隧洞施工也得到了飞快的发展。随着技术应用的复杂化,对于施工安全防范和风险控制也需要进一步提升。因此,在tbm隧洞施工中防范安全风险,需要了解tbm... 详细信息

隧洞工程在现代化工程建设中极为普遍,随着长距离隧道工程在经济发展中的重要作用,tbm隧洞施工也得到了飞快的发展。随着技术应用的复杂化,对于施工安全防范和风险控制也需要进一步提升。因此,在tbm隧洞施工中防范安全风险,需要了解tbm控制情况,结合实际采取有效的安全措施对于整体施工建设非常必要。基于此,本文对tbm隧洞施工风险信息化管理进行了探讨,旨在为tbm施工风险防控提供一定的参考依据。为此类项目提供技术参考,以及对tbm隧洞施工风险确定处理措施。

关键词： tbm隧洞施工安全风险防控信息化管理研究

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tbm隧洞施工安全信息化管理探讨

山东水利 2021年第11期 39-41页

作者：文雯新疆伊犁河流域开发建设管理局新疆乌鲁木齐市830000

tbm作为隧洞建设最重要的“利器”被广泛应用,但也存在着许多安全问题。研究tbm在施工中存在的安全隐患,并结合实际情况采取行之有效的具体安全措施就显得十分必要。基于此,文章对tbm安全施工信息化管理进行了分析,旨在为相关人员提供... 详细信息

tbm作为隧洞建设最重要的“利器”被广泛应用,但也存在着许多安全问题。研究tbm在施工中存在的安全隐患,并结合实际情况采取行之有效的具体安全措施就显得十分必要。基于此,文章对tbm安全施工信息化管理进行了分析,旨在为相关人员提供有益借鉴。

关键词：安全施工 tbm隧洞信息化管理