摘要：铁路隧道内轮廓常规设计思路净空面积不能预先准确给定,在满足其他条件后的设计净空面积一般比最小净空面积大,存在一定优化空间;同时内轮廓涉及几何参数较多,迭代计算作图繁冗。以逆向设计为指导思想,提前给定最小净空面积,结合隧道内轮廓几何特征建立最小净空面积与内轮廓各参数之间的关联方程并进行求解;同时引入隧道建筑限界对隧道内轮廓的参数化控制计算方法,通过设计变量法,提出一套最小净空面积下铁路隧道内轮廓参数化设计方法。结果表明:参数化设计方法实现了在给定最小净空面积目标条件下的快速求解,得到了满足隧道建筑限界及最优限界条件下的设计结果,可大幅提高设计效率并有助于实际工程项目节省投资。

摘要：回填层作为管片与围岩之间的传力层对管片受力有着重要的影响,而现行护盾式TBM隧道设计方法均忽略了回填层的影响,与工程实际存在一定的差异。研究考虑了护盾式TBM隧道中回填层的实际分布,推导了回填层-围岩等效抗力系数计算公式,并以此建立了TBM隧道管片结构设计模型。研究得出：由于回填层的存在,围岩-回填层的等效抗力系数与围岩抗力系数存在一定的差别,围岩抗力系数的改变程度与围岩、回填层力学参数比有关;回填层在管片背后分布呈＂上厚下薄＂状,使得管片背后围岩-回填层弹性抗力系数分布不同,Ⅱ级围岩回填层-围岩弹性抗力系数呈＂上小下大＂的鸭蛋状,Ⅲ,Ⅳ级围岩近乎圆状,Ⅴ级围岩呈＂上大下小＂的倒鸭蛋状;基于回填层-围岩等效抗力系数的结构设计模型计算出的管片受力结果与现场试验值更加接近,验证了回填层-围岩等效抗力系数计算方法和设计模型的准确性。

摘要：双护盾隧道掘进机倒梯形设计及管片拼装特点使得管片与围岩之间存在一定的空隙,常采用碎石回填并注浆形成回填层。将回填层与管片视为组合结构,采用弹性力学中厚壁圆筒理论,推导组合结构支护刚度计算公式,分析回填层对组合结构支护性能的影响及回填层的承载能力、吸收变形能力,并设计相似模型试验进行验证。结果表明:回填层可以承担少量的荷载并吸收部分围岩变形,其承载能力与吸收变形的能力与回填层的弹性模量有关;回填层存在1个临界弹性模量,当回填层实际弹性模量小于临界弹性模量时组合结构的支护刚度小于管片支护刚度,当大于临界弹性模量时组合结构的支护刚度大于管片支护刚度。实际工程中,注浆固结后的回填层弹性模量处于0.8~1.5GPa之间,此时回填层的主要作用是在围岩与管片之间传递荷载。

摘要：为了探明回填层对护盾式TBM隧道运营阶段管片受力的影响,建立考虑回填层的围岩抗力系数计算方法,为隧道设计中地层抗力系数的确定提供理论基础,设计相应的模型试验,对比了有回填层和无回填层时管片的受力特点,并采用厚壁圆筒理论推导了围岩-回填层等效弹性抗力系数的计算方法。研究结果表明:有回填层和无回填层时,管片运营阶段的弯矩、轴力、变形具有较大的差别,回填层的作用不可忽略;回填层厚度、泊松比、弹性模量、管片外半径均对围岩-回填层等效弹性抗力系数产生影响,其中回填层弹性模量为主要影响因素;回填层存在一个临界弹性模量,当回填层弹性模量大于临界弹性模量时,计算得出的围岩-回填层等效弹性抗力系数大于围岩弹性抗力系数,回填层对围岩起到增强作用,研究给出了回填层临界弹性模量计算公式,并得出回填层临界弹性模量取值与围岩弹性模量密切相关;考虑回填层的数值计算结果更接近模型试验结果,验证了围岩-回填层等效弹性抗力系数计算方法的准确性。

摘要：双护盾TBM预制管片分块方案设计是管片设计中的重要环节,直接关系到隧道结构的安全性和施工速度。采用数值模拟的研究手段,以青藏高原地区某条大直径公路隧道为背景,对管片分块设计方案进行研究。研究结果表明:在分块总数相同情况下,采用"X+1"分块模式的管片结构受力性能优于"等分"分块模式的管片结构;不同管片分块模式所引起的管片结构变形位移量值差异为2.724 mm。管片总数目的改变对管片结构的受力和变形特性影响很小,差值占总量的6%。本工程最终采用分块总数为7块,分块模式为"6+1"的分块形式,单环拼装时间为40 min,工程单月最大进尺为500 m。

摘要：结合铁路马蹄形隧道层高较高但拱墙两侧与围护结构存在三角形区域的特点,提出在拱墙两侧与围护结构形成的三角形区域采用预应力锚索代替钢支撑并取消换撑的优化方案;同时基于围护基坑支护最不利极限状态及锚索施工安装特点,将锚索施工安装工序优化为与基坑土方开挖的并行工序,减少因锚索施工导致的工期增加。围护基坑计算分析及优化效益分析表明:(1)优化方案围护基坑的变形、内力及稳定性与原方案变化不大,且均能确保在设计控制范围内;(2)优化方案优化了围护基坑施工工序并取得较好的工期效益、有利于现场施工以及保证现场施工质量,可较好地解决施工现场工期紧张的问题。

摘要：研究目的:目前国内外主要围绕挤压性地层条件下双护盾TBM的设备选型与施工技术进行研究,但是针对管片结构设计方面的研究却较少,尤其是针对管片结构所受围岩压力的研究。为了弥补这方面的研究不足,本文结合TBM隧道施工的时空效应,重点研究双护盾TBM隧道管片在挤压性地层中的形变压力计算方法。研究结论:(1)通过采用遗传蠕变模型,模拟了围岩变形的时序效应,并将其整合到隧道纵向变形曲线中,因此形成了一种考虑时空效应的隧道纵向变形曲线计算方法,通过考虑第一阶段的超前变形量,构建了基于等效开挖洞径的围岩特性曲线公式;(2)利用厚壁圆筒的弹性理论,推导出了管片-豆砾石组合支护的刚度计算公式,同时,建立了临界弹性模量的计算表达式;(3)基于收敛-约束法分析原理,推导出了组合支护力与组合支护位移的公式,进一步形成了管片形变压力的计算方法,最终这一形变压力计算方法的准确性通过实际工程案例得以验证;(4)本研究成果可应用于挤压性地层TBM隧道管片结构的设计。

摘要：结合地铁工程实例,对某地铁基坑换撑的优化进行了计算分析,计算分析表明:在对支撑布置、支撑强度及支挡结构等进行一定的优化调整后,可对基坑换撑进行优化。换撑的优化还需考虑现场实际施工条件。

摘要：在满足一定假设的条件下,利用厚壁圆筒弹性应变理论推导了管片-豆砾石组合支护刚度公式,为收敛约束法应用于护盾式TBM管片结构设计提供了理论基础。为了深入研究豆砾石填充层在组合支护中发挥的力学作用,文章定义了豆砾石填充层的应力分担比U_P、变形比U_u和组合支护刚度折减系数K这三个分析指标。通过工程实例及参数分析表明:(1)注浆后的豆砾石填充层不能有效地分担围岩压力,也不能有效地吸收变形,其主要功能是在管片与围岩之间传递围岩压力、传递变形;(2)填充层弹性模量存在一临界弹性模量,能使组合支护刚度性质产生突变;而填充层厚度的增加则具有对组合支护刚度性质进行强化的作用。

摘要：通过使用ANSYS梁-弹簧模型,结合某大直径深埋TBM公路隧道管片设计,对不同高度水头下管片结构力学特性进行分析。得到随着水头高度的增加,管片结构的力学特性主要分为4个阶段。第一阶段为拱顶受拉控制。水头高度为0~1D,安全系数逐渐减小;第二阶段仍然为拱顶受拉控制。水头高度为1D^2D,安全系数逐渐增加;第三个阶段为拱顶受拉转变为拱脚受压控制。水头高度为2D^4D,安全系数逐渐减小;第四阶段属于管片环拱腰位置受压控制。水头高度大于4D,安全系数继续减小直到管片破坏。通过研究管片厚度、混凝土强度等级、配筋量3个设计因素对管片水头承载能力的影响,提出不同水头高度条件下的分段设计方法:管片处于第一和第二阶段时,增加管片配筋量和管片厚度能显著提高结构安全性;管片处于第三和第四阶段时,提高管片厚度和混凝土强度等级能显著提高管片安全系数和最终的水头承载能力。