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深埋小净距隧道围岩压力代表值探讨

铁道工程学报 2020年第10期37卷 83-89页

作者：肖明清徐晨中铁第四勘察设计院集团有限公司水下隧道技术国家地方联合工程研究中心武汉430063

研究目的:深埋小净距隧道围岩压力计算方法一直是隧道设计的难点问题,本文采用单洞隧道围岩压力代表值的思路和计算方法,研究深埋小净距隧道围岩压力大小与分布规律,为完善小净距隧道支护结构设计提供参考。研究结论:(1)提出了围岩压力... 详细信息

研究目的:深埋小净距隧道围岩压力计算方法一直是隧道设计的难点问题,本文采用单洞隧道围岩压力代表值的思路和计算方法,研究深埋小净距隧道围岩压力大小与分布规律,为完善小净距隧道支护结构设计提供参考。研究结论:(1)提出了围岩压力全寿命周期演变规律,将隧道围岩压力从施工至破坏分为施工阶段、服役阶段、破坏阶段、破坏后阶段4个阶段,据此得出了采用塌落拱理论和普氏理论计算围岩压力的不合理性在于:该理论得出的是破坏后阶段的塌方高度,而该阶段的支护结构已不存在,因而采用该阶段的塌方高度作为围岩压力对于结构设计而言已无意义;(2)将最小支护力pimin与围岩压力代表值的思路和计算方法引入至深埋小净距隧道围岩压力计算,结果表明小净距隧道围岩压力代表值的大小、分布形态与净距、埋深等因素密切相关,共有3种形态,即内外侧相当、外侧大于内侧、内侧大于外侧;(3)提出了小净距隧道内侧侧压力系数计算方法,得出了内侧侧压力系数不大于外侧的结论。

关键词：深埋小净距隧道围岩压力代表值最小支护力

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盾构隧道C-T型快速连接件受力性能研究

现代隧道技术 2022年第S01期59卷 542-549页

作者：鲁志鹏何应道赵明应中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 水下隧道技术国家地方联合工程研究中心武汉430063

盾构隧道由衬砌管片和衬砌管片之间的连接件组成,连接件的受力性能直接影响着盾构隧道整环结构的受力性能。国内的盾构隧道通常采用螺栓作为连接件,如直螺栓、弯螺栓等。采用螺栓作为连接件会削弱衬砌管片的截面刚度,并且在施工时需要... 详细信息

盾构隧道由衬砌管片和衬砌管片之间的连接件组成,连接件的受力性能直接影响着盾构隧道整环结构的受力性能。国内的盾构隧道通常采用螺栓作为连接件,如直螺栓、弯螺栓等。采用螺栓作为连接件会削弱衬砌管片的截面刚度,并且在施工时需要大量人工进行螺栓紧固作业。快速连接件在国外有着广泛的应用研究,C-T型快速连接件是目前较为常用的快速连接件类型。本文对一款C-T型快速连接件开展了试验和数值模拟研究,得到了快速连接件的抗拉承载力、抗拉刚度等关键受力性能,找到了快速连接件的受力薄弱部位,可为今后的工程应用奠定基础。

关键词：盾构隧道纵缝接头快速连接件抗拉承载力抗拉刚度

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新建地下通道时下方地铁隧道保护方案研究

铁道工程学报 2019年第12期36卷 86-91页

作者：孙文昊范东方胡威东王均勇水下隧道技术国家地方联合工程研究中心武汉430063 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

研究目的:为研究新建的地下通道卸载施工时下方既有地铁盾构隧道保护技术的可行性及其应用效果,结合某地下空间项目中地下通道方案研究阶段提出的两种保护措施,采用有限元数值模拟分析的方式对保护效果进行分析,并对推荐的实施方案与实... 详细信息

研究目的:为研究新建的地下通道卸载施工时下方既有地铁盾构隧道保护技术的可行性及其应用效果,结合某地下空间项目中地下通道方案研究阶段提出的两种保护措施,采用有限元数值模拟分析的方式对保护效果进行分析,并对推荐的实施方案与实际施工的监测数据进行对比。研究结论:(1)对下方既有隧道周边地层搅拌桩加固,然后再进行基坑抽条开挖的方法施工地下通道,理论上能够减小下方隧道的隆起变形,但是减小的程度不大;(2)对既有隧道周边进行地层加固施工,极易引起下方隧道水平收敛变形增大;(3)管幕+抗拔桩保护、地下通道采用预制箱涵顶进施工的方案,对隧道周边地层扰动小,可以减少隧道顶部卸荷量,并缩短施工周期,对控制下方隧道隆起和收敛变形效果显著;(4)推荐方案可应用于对周边建(构)筑物变形控制要求高的地下通道或隧道类工程的施工。

关键词：地下通道盾构隧道管幕顶进预制箱涵

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管片接缝弹性密封垫防水性能评价方法研究

铁道工程学报 2022年第10期39卷 65-70页

作者：肖明清张超勇薛光桥虞雄兵中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 水下隧道技术国家地方联合工程研究中心武汉430063 湖北工业大学武汉430068

研究目的:现有盾构隧道管片接缝密封垫防水性能主要采用平均接触压力和有效接触应力评定,未考虑密封垫接触面凹凸不平以及存在极细微渗漏孔洞的影响,造成数值模拟与试验结果有较大差异。为完善密封垫防水性能评价方法,建立量化评价指标... 详细信息

研究目的:现有盾构隧道管片接缝密封垫防水性能主要采用平均接触压力和有效接触应力评定,未考虑密封垫接触面凹凸不平以及存在极细微渗漏孔洞的影响,造成数值模拟与试验结果有较大差异。为完善密封垫防水性能评价方法,建立量化评价指标,本文推导密封垫有效总泄漏率公式,并通过数值分析与防水试验,证明所提有效总泄漏率指标作为密封垫防水性能评价方法的合理性。研究结论:(1)有效总泄漏率可以作为评价密封垫防水性能的一个量化指标;(2)由于密封垫接触面凹凸不平,存在极细微渗漏孔洞,密封垫设计时不仅要计算有效接触应力占比,还要计算有效总泄漏率;(3)当接触应力较大且有效接触应力占比较高时,防水能力由接触应力控制;当接触应力较小或有效接触应力占比较低时,防水能力由有效总泄漏率控制;(4)本研究成果可为密封垫设计提供理论指导。

关键词：管片接缝防水密封垫防水性能评价方法

基于临界稳定断面的隧道围岩稳定性分析方法探讨

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岩土力学 2020年第5期41卷 1690-1698页

作者：肖明清徐晨中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 水下隧道技术国家地方联合工程研究中心湖北武汉430063

为定量评价隧道围岩的稳定性并指导支护设计,提出了隧道临界稳定断面的概念及基于临界稳定断面的隧道围岩稳定性分析方法,主要包括以下内容:(1)隧道临界稳定断面就是与设计开挖断面中心埋深相同、几何形状相似在无支护状态下围岩能够自... 详细信息

为定量评价隧道围岩的稳定性并指导支护设计,提出了隧道临界稳定断面的概念及基于临界稳定断面的隧道围岩稳定性分析方法,主要包括以下内容:(1)隧道临界稳定断面就是与设计开挖断面中心埋深相同、几何形状相似在无支护状态下围岩能够自稳的最大断面;(2)当设计开挖断面小于临界稳定断面时,临界稳定断面与设计开挖断面之间的围岩可以作为支护结构利用,且当其安全系数满足设计要求时,认为围岩能够长期自稳,除进行局部防护外,不需要系统支护,否则需要补充工程支护措施;(3)当设计开挖断面大于临界稳定断面时,需要进行工程支护;(4)提出了设计支护力的计算方法,即认为破坏区范围内的围岩为松散体,设计支护力Pi应能维持该松散体的稳定且具有一定的安全系数。通过该方法,对两种典型断面形式的铁路隧道的临界稳定断面进行了研究,并计算了不同围岩级别、不同埋深条件下围岩的自承载安全系数与所需的工程支护力。研究成果可以为隧道围岩稳定性的量化分析、支护设计等提供一种新的思路。

关键词：临界稳定断面围岩稳定性安全系数支护力失稳判据量化设计

考虑围岩应变软化与剪胀效应的深埋隧道合理支护时机分析

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隧道建设（中英文） 2021年第S02期41卷 190-198页

作者：唐雄俊中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 水下隧道技术国家地方联合工程研究中心湖北武汉430063

为确保隧道稳定、节约成本,针对围岩应变软化与剪胀效应下深埋隧道的合理支护时机,基于隧道约束收敛理论,提出围岩-支护作用2阶段分析思路,引入初期支护屈服轴力与围岩变形折减率作为合理支护时机的判据。采用三维有限差分软件求解初期... 详细信息

为确保隧道稳定、节约成本,针对围岩应变软化与剪胀效应下深埋隧道的合理支护时机,基于隧道约束收敛理论,提出围岩-支护作用2阶段分析思路,引入初期支护屈服轴力与围岩变形折减率作为合理支护时机的判据。采用三维有限差分软件求解初期支护屈服轴力与围岩变形折减率,分析不同围岩质量、支护类型、初始应力、临界塑性软化系数、剪胀角下围岩预留变形量范围,确定深埋隧道合理支护时机。结果表明:1)岩体质量与初始应力对隧道合理支护时机影响较为显著,但岩体峰后剪胀与应变软化特性较小;2)对于理想弹塑性或剪胀性不明显的岩体,采用内部支护对维持岩体稳定性非常有利,既可减小岩体的应力释放,又可增大围岩变形控制效果。

关键词：支护时机应变软化剪胀预留变形量隧道约束收敛理论

基于三维点云的隧道施工开挖面岩体结构面迹线识别

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铁道标准设计 2021年第6期65卷 108-113页

作者：杨剑中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 水下隧道技术国家地方联合工程研究中心武汉430063

隧道施工开挖面岩体结构面迹线是评价隧道围岩等级的重要分析对象,是地质素描的重要内容,而传统的人工地质素描难以快速准确记录结构面迹线,故针对基于隧道三维点云数据的岩体结构面迹线提取方法开展研究。首先,根据三维激光扫描仪的原... 详细信息

隧道施工开挖面岩体结构面迹线是评价隧道围岩等级的重要分析对象,是地质素描的重要内容,而传统的人工地质素描难以快速准确记录结构面迹线,故针对基于隧道三维点云数据的岩体结构面迹线提取方法开展研究。首先,根据三维激光扫描仪的原理,采用先球面投影2次后平面投影的方法将三维点云投影到平面上,以保持点云间的相对拓扑关系;然后,采用Delaunay算法对隧道开挖面表面点云进行三角剖分,根据结构面迹线上指定起点和终点,通过计算由起点经过各三角形边到终点的代价,确定由起点到终点的最小代价路径;最后,通过多段线拟合,获得由较少线段组成的拟合多段线,即为结构面迹线。以本方法对某隧道三维激光扫描点云数据进行测试,结果表明,采用本方法能够快速识别岩体结构面迹线,提取效果好,提高了施工开挖面信息的记录效率。

关键词：隧道开挖面结构面迹线自动识别三维点云

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横琴杧洲水下隧道BIM设计与应用研究

横琴杧洲水下隧道BIM设计与应用研究

涨壳式中空注浆锚杆标准化施工关键参数试验研究

2022全国BIM高峰论坛暨第十二届“龙图杯”启动会及...

作者：戴林发宝吴佳明彭佳湄唐国栋中铁第四勘察设计院集团有限公司水下隧道技术国家地方联合工程研究中心

水下隧道工程所处的周边环境复杂,常规的平面设计难以高效解决复杂条件下的水下隧道设计难题。本文以横琴杧洲水下隧道为依托工程,自主研发盾构隧道BIM设计软件,解决水下隧道BIM设计难题,进一步融合多专业模型,实现基于BIM技术的系列创...

水下隧道工程所处的周边环境复杂,常规的平面设计难以高效解决复杂条件下的水下隧道设计难题。本文以横琴杧洲水下隧道为依托工程,自主研发盾构隧道BIM设计软件,解决水下隧道BIM设计难题,进一步融合多专业模型,实现基于BIM技术的系列创新实践应用。在本项目实施过程中,通过收集大量水下隧道设计图纸,分析超大直径水下隧道管片构造及其参数,研发参数化高精度盾构管片BIM设计软件,实现盾构管片的BIM设计,进而通过碰撞检测、净空分析优化设计,全面实现基于BIM技术的水下隧道设计。在融合多专业BIM模型的基础上,自主研发协同设计管理平台,有效解决多专业、多平台之间协同设计与管理问题。搭建以数字孪生技术为核心的智能设计平台体系,实现BIM+施工模拟、倾斜摄影、力学分析、绿色节能、火灾疏散、3D打印的创新应用。基于BIM技术的横琴杧洲水下隧道设计与应用的成功实现,大大提高了设计效率和准确率,促进了BIM模型的多元创新应用,赋能水下隧道设计数字化转型升级。

关键词：

来源： cnki会议评论

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土工基础 2024年第2期38卷 361-364页

作者：谢壁婷中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 水下隧道技术国家地方联合工程研究中心武汉430063

为满足隧道标准化建造要求,须对隧道建造过程中主要工序措施的技术参数和施工质量进行管控和评价。通过现场测试、室内试验等手段对不同地层的锚固力、预应力施加扭矩转换关系、锚杆止浆关键参数等进行了研究,提出了低预应力涨壳式中空... 详细信息

为满足隧道标准化建造要求,须对隧道建造过程中主要工序措施的技术参数和施工质量进行管控和评价。通过现场测试、室内试验等手段对不同地层的锚固力、预应力施加扭矩转换关系、锚杆止浆关键参数等进行了研究,提出了低预应力涨壳式中空注浆锚杆的标准化施工工艺和关键技术参数。结果表明:不同岩性的锚杆涨壳头锚固力差别较大,岩性较差的地层如炭质页岩段则不建议选用涨壳式中空注浆锚杆;施加的锚杆预应力应不小于60 kN,建议扭矩值不低于600 N·m,要保证施工质量须安装质量可控的专用工装设备;锚杆应配置具有排气稳压功能的止浆塞,以实现注浆压力不小于0.5 MPa,稳压时间不小于30 s的要求。

关键词：涨壳式中空注浆锚杆锚固力预应力止浆塞标准化施工