【摘 要】
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基于收敛约束法理论,考虑开挖面空间效应和围岩的粘性时效特性,研究了护盾区域围岩挤压变形的时空演化规律,提出了分别考虑开挖面空间效应和围岩时效性的位移释放率计算公式.获取了护盾区域围岩挤压变形沿护盾长度方向的分布规律和随时间的演化规律,同时研究了这一分布规律对围岩与护盾接触-挤压-摩擦相互作用过程的控制作用,揭示了TBM卡机灾害的孕育发生机理:TBM开挖卸荷后围岩相继进入损伤扩容和破裂碎胀状态,并随
【机 构】
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中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,湖北 武汉 430071 中国科学院武
【出 处】
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第一届全国岩石隧道掘进机工程技术研讨会
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基于收敛约束法理论,考虑开挖面空间效应和围岩的粘性时效特性,研究了护盾区域围岩挤压变形的时空演化规律,提出了分别考虑开挖面空间效应和围岩时效性的位移释放率计算公式.获取了护盾区域围岩挤压变形沿护盾长度方向的分布规律和随时间的演化规律,同时研究了这一分布规律对围岩与护盾接触-挤压-摩擦相互作用过程的控制作用,揭示了TBM卡机灾害的孕育发生机理:TBM开挖卸荷后围岩相继进入损伤扩容和破裂碎胀状态,并随时间发生显著的时效破损,进而围岩产生挤压大变形,在靠近开挖面附近的护盾区域围岩挤压变形时空效应显著,在距离开挖面某一点处其径向位移达到超挖预留变形间隙,从这一点开始至护盾末端围岩与护盾接触,由于围岩挤压变形产生的剪胀力和碎胀力对护盾产生挤压力,进而在TBM前移时护盾受到围岩对其的摩阻力,当TBM掘进时推进系统所提供的推力不足于克服护盾受到的摩阻力时,便发生TBM护盾被卡灾害.
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钢筋排连续封闭支护技术是开敞式TBM穿越断层破碎带不良地质时行之有效的重要支护技术.本文以引松隧道TBM工程为背景,基于直径7.93m开敞式TBM穿越断层破碎带施工方法,介绍钢筋排连续封闭支护技术的原理,总结具体实施步骤、要点、注意事项;进一步分析了钢筋排连续封闭支护技术的应用情况,开敞式TBM钢筋排连续封闭支护技术穿越断层破碎带平均日进尺,为类似工程工期预测提供参考.
针对敞开式TBM在深埋软硬互层复杂地质条件下快速施工遇到的挑战性技术难题,以喜马拉雅山区域某深埋水工隧洞为背景,分析了深埋软硬互层复杂地质条件下软岩对TBM快速掘进的影响及表现特征,针对性的提出了有效解决措施并进行成功实践应用.研究发现,软岩地层严重制约TBM快速掘进,具有遇水崩解软化效应显著、变形快、泥裹刀严重、外鼓崩解、难以出渣及塌方频发等特点,且由于岩层软硬相间,造成软岩灾害沿隧洞轴向方向分
本文对吉林引松供水工程小河沿地区隧道掌子面前方(K66+473～K66+503)地下岩溶系统开展了地表综合探查研究,综合探查方法包括地表高密度、瞬变电磁方法以及地质钻孔和三维电阻率跨孔CT方法.首先利用地表高密度和瞬变电磁方法对地下岩溶发育区的范围进行圈定,根据探测结果在重点部位布置地表和洞内地质钻孔并取芯分析,然后利用地表钻孔布置三维电阻率跨孔CT测线对地下岩溶系统精细探查.本案例中,采用基于信
近些年来电法在线地质超前探测因为全断面硬岩隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)的广泛应用得到了发展,通过测量信号电压和探测电流,即可以计算出围岩的视电阻率,进一步评估隧道的地质状况,然而该方法的问题之一在于因TBM的刀盘和护盾是无法绝缘的,故不能区分刀盘前方岩层和侧方围岩的视电阻率,因此无法区分掘进方向上和护盾侧方的岩层状况.为了解决这个问题,设计了基于法拉第旋光效应和
复合地层掘进过程中,TBM滚刀通常需要多次滚压才能顺利破碎软岩.为研究软岩在TBM滚刀多次贯入过程中的破坏行为,选择不同预设贯入度,进行立方体水泥砂浆试样多次贯入试验.分析不同贯入试验中不同预设贯入度下的贯入荷载、峰值荷载贯入度、破碎功和压密区深度变化过程和变化规律,研究软岩在不同贯入工况下的强度、变形性质和破坏行为.结果显示:在较小预设贯入度下多次贯入后岩石仍呈现脆性破坏行为,在较大预设贯入度下
深部岩体处于“三高”环境下,其变形破裂规律不同于浅部岩体,为了准确描绘深部TBM隧道掌子面围岩变形破裂规律,采用透明岩体试验模拟隧道开挖过程中掌子面围岩破裂规律.研究发现:在保证透明岩体与原岩有较好的相似比(弹性模量、单轴抗压强度、密度)情况下,压力较小时,拱腰岩体首先出现裂纹;随着压力增大,破裂向深部发展,呈分区破裂规律,与PFC模拟结论吻合.研究方法和结论为深部岩体破裂研究提供了新思路.此外,
隧道工程TBM施工中广泛遇到软硬复合地层,TBM刀具作用下软硬互层岩体破坏特征与均质岩体存在较大差异.采用RMT-150C刚性试验机,对不同软硬互层组合下的类岩石板状试样进行了楔刀贯入破坏试验,并对试验过程进行了声发射和高速摄像监测,探讨了掘进轴向上软硬互层因素对TBM刀具破岩效果的影响.试验结果表明:刀具破岩的难易不仅与刀具直接作用层岩石性质有关,同时还受作用层与承压层岩石强度比值的影响;板状试
使用TBM开挖隧道时刀盘、盾体、支护往往阻碍了对岩石状态的观察,滚刀破碎掌子面产生的岩渣中选取块状岩石进行点荷载试验可以用来获得岩石强度.但是,受过滚刀损伤作用的岩块强度值与较完整岩石的强度值关系尚不明确.本文对吉林引松供水工程TBM破岩产生的岩渣中挑选块状试样进行点荷载试验获取点荷载参数,同时在相同位置处钻取岩芯获得点荷载强度,将二者点荷载强度进行了对比,记录了取样地点地质状态、试样的破碎状态以