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盾构不满舱气压辅助模式下开挖面稳定性分析与对比掘进试验

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铁道标准设计 2024年第10期68卷 159-168页

作者：李琛江玉生邵小康刘泉维杨志勇中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 青岛市地铁六号线有限公司青岛266427

盾构“气压辅助”掘进模式相较于传统的“土压平衡”掘进模式,其开挖面平衡机理更为复杂,地表变形和掘进参数特点与常规满舱土压平衡掘进模式存在明显差异。为对盾构气压辅助掘进模式下的开挖面稳定性进行定量化评估,并确定合理的气压... 详细信息

盾构“气压辅助”掘进模式相较于传统的“土压平衡”掘进模式,其开挖面平衡机理更为复杂,地表变形和掘进参数特点与常规满舱土压平衡掘进模式存在明显差异。为对盾构气压辅助掘进模式下的开挖面稳定性进行定量化评估,并确定合理的气压设定值,利用极限平衡法考虑滑裂面空间曲面特点,提出适用于气压辅助掘进模式的开挖面整体稳定性评价方法。在Krabbe公式的基础上,考虑地层的成层性和地下水影响,对气体损失量计算公式进行改进。此外,结合相同地层条件下盾构不同掘进模式的对比掘进试验,对开挖面的整体稳定性、气压损失、地表沉降和掘进参数进行对比分析。研究结果表明:根据提出的整体稳定性评价方法和气体损失量计算方法对本工程试验段进行分析,地层满足气压辅助掘进的整体稳定性,选配的空压机具备该地层气压稳定的功率,气压设定值满足工程安全性要求;气压辅助掘进模式相较于满舱土压平衡模式总推力和刀盘扭矩分别下降35%和44%,而推进速度提升173%,能量消耗减小66%;气压辅助掘进模式引起的地层损失率较高,地表沉降相对较大。

关键词：盾构开挖面稳定性气压辅助掘进气体损失量极限平衡法掘进参数

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复合地层加强型盾构对比选型技术与滚刀磨损特征研究

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铁道标准设计 2024年第7期68卷 154-161,170页

作者：刘泉维邵小康纪明涛刘林胜叶守杰江玉生杨志勇张西昌青岛市地铁六号线有限公司青岛266427 青岛地铁集团有限公司青岛266100 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

为应对复杂地质条件下经验方法无法定量评价掘进机设备选型适应性和经济性的难题,提出盾构/TBM对比选型方法,基于地层综合组段划分技术,依据开挖面岩层性质、地下水情况、施工环境等因素将复杂地层划分成若干独立组段,计算不同类型掘进... 详细信息

为应对复杂地质条件下经验方法无法定量评价掘进机设备选型适应性和经济性的难题,提出盾构/TBM对比选型方法,基于地层综合组段划分技术,依据开挖面岩层性质、地下水情况、施工环境等因素将复杂地层划分成若干独立组段,计算不同类型掘进设备在各个组段内的施工效率和施工成本并作对比,综合汇总后给出各类设备施工定量化效率、工期和经济指标,决策者可根据项目主控因素作出选型结论。此外,同时结合包含硬岩和不良地质段的隧道工程掘进机选型实例,分析加强型盾构对此类地层的适应性,给出首例加强型盾构的配置参数和针对性设计,并对加强型盾构在硬岩段掘进时的滚刀磨损进行回归分析。研究结果表明:(1)盾构/TBM对比选型技术综合考虑不同设备在各隧道组段内的适用性、施工效率、施工成本,选型决策更具科学性和实用性;(2)加强型盾构配置6 r/min刀盘转速和19英寸大直径滚刀,可大幅提升掘进效率,因此对硬岩地层和不良地质段兼具适应性;(3)加强型盾构滚刀累计磨损量与其安装半径呈指数型相关性,边缘滚刀磨损速率最大,施工中应及时检修,保障开挖直径充足。

关键词：复合地层机械法掘进加强型盾构对比选型地层组段划分滚刀刀具磨损

橡胶纤维加筋膨胀土的剪切强度与强度预测模型

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吉林大学学报(地球科学版) 2024年

作者：孙振兴杨忠年辛泽宇王荣昌张莹莹凌贤长青岛理工大学土木工程学院青岛市地铁六号线有限公司哈尔滨工业大学土木工程学院

近年来，废弃轮胎的数量持续增多，寻找合理的途径处理废弃轮胎成为一个亟待解决的问题。为寻找处理大量废弃轮胎的方法，本文研究了使用橡胶纤维改良膨胀土的可行性。首先利用直接剪切试验，探究不同橡胶纤维掺量对膨胀土力学特征的影... 详细信息

近年来，废弃轮胎的数量持续增多，寻找合理的途径处理废弃轮胎成为一个亟待解决的问题。为寻找处理大量废弃轮胎的方法，本文研究了使用橡胶纤维改良膨胀土的可行性。首先利用直接剪切试验，探究不同橡胶纤维掺量对膨胀土力学特征的影响，然后建立了橡胶纤维加筋膨胀土的强度预测模型。结果表明：与膨胀土相比，5%和10%纤维含量的橡胶纤维加筋膨胀土的强度有较大提升，橡胶纤维掺量为10%时强度提升最大；橡胶纤维可以增强膨胀土的黏聚力，对内摩擦角几乎无影响；当橡胶纤维掺量达到15%时，橡胶纤维相互粘附，纤维不能完全被土颗粒包覆，产生土颗粒断层，降低了土壤的强度；在离散模型的基础上提出了橡胶纤维加筋膨胀土的强度预测模型，有效地预测了橡胶纤维加筋膨胀土的剪切强度。

关键词：膨胀土橡胶纤维加筋直剪试验剪切强度

基于深基坑与复杂周边环境的轨道车站开挖质量控制探索与实践

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福建建筑 2024年第6期312卷 97-102页

作者：宋振宁福州地铁六号线东调段有限公司福建福州350004

为了加强对地铁车站深基坑施工的管理和减少其对周边环境的影响,分析探讨福州某轨道地铁车站深基坑开挖的质量控制和管理实践。在分析工程项目的基本概况、围护结构、工程地质和水文地质的基础上,对工程管理过程中的重难点进行探讨。根... 详细信息

为了加强对地铁车站深基坑施工的管理和减少其对周边环境的影响,分析探讨福州某轨道地铁车站深基坑开挖的质量控制和管理实践。在分析工程项目的基本概况、围护结构、工程地质和水文地质的基础上,对工程管理过程中的重难点进行探讨。根据基坑土方开挖的基本流程和步序,梳理了土方开挖过程中的重要施工节点。在此基础上,对土方开挖、围护结构和大体积混凝土施工等重要的节点进行质量控制要点整理,最后对基坑施工过程中的重要管理要点提出对应的控制措施。

关键词：地铁车站深基坑质量控制管理措施

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地铁盾构区间碳排放模型构建及计算

节能技术 2024年第1期42卷 52-57页

作者：刘泉维王冬冬毕延哲姜晓明李建强罗楚桓青岛市地铁六号线有限公司山东青岛266427 中铁上海工程局集团有限公司上海200436 中铁发展投资有限公司山东青岛266033

地铁作为城市大型基础设施,其建造过程产生的碳排放量不可忽视,因此有必要对其施工建造过程进行碳足迹计算和分析。本文以采用盾构施工工艺的青岛某地铁区间为案例,基于全生命周期评价方法,构建物化阶段的碳排放模型。模型结果表明:整... 详细信息

地铁作为城市大型基础设施,其建造过程产生的碳排放量不可忽视,因此有必要对其施工建造过程进行碳足迹计算和分析。本文以采用盾构施工工艺的青岛某地铁区间为案例,基于全生命周期评价方法,构建物化阶段的碳排放模型。模型结果表明:整个地铁区间物化阶段碳排放占比最高的阶段是预制构件生产阶段,混凝土和钢筋的生产是产生二氧化碳的主要环节。在此结果上,使用再生建材代替预制构件生产阶段部分混凝土和钢筋,可有效降低整个过程的碳排放总量,并提出未来碳减排可能的方向。

关键词：碳排放地铁盾构物化阶段节能减排

杭州地铁1号线计轴红光带问题分析及解决方案

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城市轨道交通研究 2024年第7期27卷 344-349页

作者：金刚伟丁玲玲李启磊郑飞杭州杭港地铁有限公司杭州310020 杭州杭港地铁五号线有限公司杭州311100

[目的]在杭州地铁1号线三期区段动车调试及试运行过程中,在线路不同位置处,计轴设备均出现了受扰异常占用(红光带)的情况,严重影响了地铁的运营安全。因此,有必要对异常受扰场景进行分析和测试试验,选择合适的改进方案解决计轴设备的受... 详细信息

[目的]在杭州地铁1号线三期区段动车调试及试运行过程中,在线路不同位置处,计轴设备均出现了受扰异常占用(红光带)的情况,严重影响了地铁的运营安全。因此,有必要对异常受扰场景进行分析和测试试验,选择合适的改进方案解决计轴设备的受扰异常占用问题。[方法]介绍了列车通过1号线三期计轴区段异常受扰占用情况;分析了列车牵引设备回流与计轴设备干扰谐波之间的关系,并进行了相关调查测试及验证;提出了列车牵引设备与计轴设备工作频段重叠产生干扰谐波的解决方案。[结果及结论]对于1号线三期工程列车通过三期计轴区段异常受扰占用(红光带)情况,可采用优化列车牵引系统设备工作频率参数的方法解决该问题,错开列车牵引设备工作频段与计轴设备工作频段,以解决设备的同频干扰问题。

关键词：地铁红光带计轴传感器干扰谐波电流

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倾斜煤层厚硬顶板切顶留巷关键参数优化研究

煤炭科学技术 2024年第5期52卷 11-24页

作者：史卫平李照迎柳昌涛吕艳伟张浩然杨涛山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590 山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 鄂托克前旗长城六号矿业有限公司内蒙古鄂尔多斯016200

为解决回采巷道倾斜厚硬顶板应力集中问题,降低顶板覆岩突然垮落的冲击扰动风险及提高倾斜厚硬顶板切顶留巷围岩控制效果,以长城六矿1301N运输巷切顶留巷为工程背景,综合采用理论分析、数值模拟及现场监测的研究方法开展倾斜煤层厚硬顶... 详细信息

为解决回采巷道倾斜厚硬顶板应力集中问题,降低顶板覆岩突然垮落的冲击扰动风险及提高倾斜厚硬顶板切顶留巷围岩控制效果,以长城六矿1301N运输巷切顶留巷为工程背景,综合采用理论分析、数值模拟及现场监测的研究方法开展倾斜煤层厚硬顶板切顶留巷关键参数优化研究。首先,基于岩石碎胀系数、砌体梁理论及现场地质资料,推导计算了1301N运输巷切顶高度和切顶角度的理论最小值。其次,为进一步验证并优化理论推导结果,利用PFC^(2D)数值软件建立了1301N工作面切顶留巷模型,采用控制变量法分析了不同切顶高度和切顶角度下留巷顶板应力、位移及组构张量响应特征。分析结果表明:切顶高度与卸压效果之间存在底数大于1的对数增长关系,即随着切顶高度增加,卸压效果逐渐增强但其增长幅度逐渐减小;切顶角度与卸压效果之间存在“S”型增长关系,即随着切顶高度增加,卸压效果先增强后减弱。卸压参数与卸压效果之间的变化规律揭示了切顶高度选择存在最适值,切顶角度选择存在最优解。综合理论分析、经济收益及数值模拟结果,确定长城六矿1301N运输巷倾斜厚硬顶板切顶留巷过程中最适切顶高度为13 m,最优切顶角度为10°。现场监测获得该切顶参数下围岩控制效果较好,留巷围岩变形量较小,可有效满足下一工作面开采需求,验证了优化切顶参数的有效性,为类似地质条件切顶留巷参数的选取提供理论依据和实践参考。

关键词：沿空留巷切顶卸压倾斜煤层厚硬顶板切顶高度切顶角度

考虑荷载类型及结构参数的轨道交通U形梁剪力滞效应

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长安大学学报（自然科学版） 2024年第2期44卷 57-67页

作者：占玉林李嘉鑫张秉鹤张程邵俊虎西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学土木工程材料研究所四川成都610031 青岛市地铁八号线有限公司山东青岛266001 成都大学建筑与土木工程学院四川成都610106

针对U形梁属于开口构件,其剪力滞效应不能直接套用成熟的闭口箱梁剪力滞效应的计算方法,研究了轨道交通U形简支梁的剪力滞效应。以青岛某地铁为背景,分别建立空间实体有限元模型和平面杆系模型。研究了3种不同类型荷载作用下U形梁剪力... 详细信息

针对U形梁属于开口构件,其剪力滞效应不能直接套用成熟的闭口箱梁剪力滞效应的计算方法,研究了轨道交通U形简支梁的剪力滞效应。以青岛某地铁为背景,分别建立空间实体有限元模型和平面杆系模型。研究了3种不同类型荷载作用下U形梁剪力滞效应的纵横向分布规律;分析了4种结构参数变化下U形梁的剪力滞系数变化情况;计算了U形梁的有效宽度并与中国现行规范比较。研究结果表明:列车荷载是影响U形梁剪力滞系数纵向分布的主要因素,列车车轮作用位置处剪力滞效应明显;在一期恒载和二期恒载分别作用下均呈现出简支梁跨中区段剪力滞效应较小,支座区段剪力滞效应明显的规律。在剪力滞效应的横向分布中,3种荷载分别作用下U形梁道床板处的剪力滞效应均较腹板位置处明显。影响U形梁剪力滞效应增大的主要结构因素是梁高和底板宽度,其中梁高的影响显著,增加底板厚度能有效降低U形梁的剪力滞系数,而改变腹板厚度对剪力滞系数的影响甚微。目前中国规范为考虑桥梁剪力滞效应而采用的箱梁有效宽度计算不适用轨道交通U形梁,在考虑荷载类型和结构参数影响的基础上,建立的U形梁有效宽度修正计算公式与有限元模拟结果吻合良好。研究成果可为实际工程中U形梁的应力计算与钢筋配置提供参考。

关键词：桥梁工程 U形梁剪力滞荷载类型结构参数有效宽度

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青岛地铁土压平衡盾构碎石土改良方法研究

岩土工程技术 2024年第1期38卷 7-13页

作者：冀海峰刘卫景赵国梁牛宇哲肖凤春江玉生杨星青岛市地铁四号线有限公司山东青岛266045 中国矿业大学(北京)力学与土木工程学院北京100083

盾构在碎石土地层掘进时经常面临着地层渗透性强、刀盘扭矩大、刀具磨损严重等诸多困难。为解决上述施工难题,以青岛地铁4号线典型的碎石土地层为研究对象,首先通过颗粒筛分、LCPC试验和渗透性试验评价了碎石土的基本特性,结合传统的砂... 详细信息

盾构在碎石土地层掘进时经常面临着地层渗透性强、刀盘扭矩大、刀具磨损严重等诸多困难。为解决上述施工难题,以青岛地铁4号线典型的碎石土地层为研究对象,首先通过颗粒筛分、LCPC试验和渗透性试验评价了碎石土的基本特性,结合传统的砂土和黏性土改良方案设计了5组碎石土改良配比方案,对不同配比方案进行坍落度试验、渗透性试验和直剪试验,分析了不同改良指标碎石土的流塑性、渗透性及抗剪力学特性,根据实际工程中盾构刀盘扭矩的变化情况验证了泡沫与聚合物组合改良的最佳方案。研究表明:7%浓度泡沫与5%浓度聚合物配比的改良剂能够有效降低碎石土的渗透系数,同时起到降低刀盘扭矩的作用。

关键词：地铁土压平衡盾构碎石土坍落度渗透性直剪试验