摘要：基于Mohr-Coulomb强度准则和不相关联的流动法则,采用Abaqus模拟砂土地层水下盾构隧道开挖面被动破坏,分析埋深比C/D、地层上覆水位高度H、砂土内摩擦角φ对地表位移的影响,并探讨开挖面前方土体破坏模式。结果表明:标准开挖面支护压力与C/D、H和砂土φ均呈正相关关系;地表位移受C/D变化影响较大,C/D由0.8增大到1.5,最大纵向和横向位移值分别减小80%和86%;静水压力仅会限制横向地表位移的发展,对纵向地表位移的影响较小;C/D较小时,被动破坏模式呈现延伸至地表的倒棱台形,属于整体破坏;C/D增大至4.3时,土拱无法达到地表,属于局部破坏。

摘要：泥水盾构施工中，维持开挖面稳定的关键是要在开挖面及时形成微渗透的泥膜，才能将泥浆压力转化为有效应力来平衡开挖面的土压力。开挖面处的泥膜是动态泥膜，所以泥膜的形成时间是影响泥膜能否有效支护开挖面稳定的重要因素。利用自行设计的泥膜形成时间测量试验装置，在3种地层中，利用5种泥浆开展泥浆渗透成膜试验，研究泥膜的形成时间及相关规律。研究表明，在泥皮型渗透中泥膜的形成时间一般为10 s左右，泥浆性质及粒径对泥膜的形成时间有重要影响。讨论了国内外部分大型泥水盾构泥膜形成时间，发现泥膜从破坏到形成、再到破坏的时间间隔为5～20 s不等，因此，在实际施工中需要调整泥浆性质，使泥膜形成时间小于泥膜从破坏到再破坏的时间。

摘要：泥水盾构施工过程中不可避免地产生的大量废弃泥砂,处理不当不仅会对周围环境产生负面影响,还会导致资源的浪费。依托江阴靖江长江隧道工程,利用废弃粉质土砂替换不同比例商品砂配制壁后注浆浆液,研究不同替换比对浆液性能的影响,并通过相成分及微观结构分析废弃粉质土砂对浆液性能的影响机理。结果表明,废弃粉质土砂的添加可以缩短浆液凝结时间,提高浆液稳定性,同时会导致浆液流动度与早期强度小幅度降低,但浆液性能依然能满足工程要求;当替换比例为40%时,浆液流动度为26.8 cm,凝结时间为11.5 h,泌水率为3.4%,满足现场注浆要求,是最优替换比例;添加废弃粉质土砂后,浆液中未完全参与反应的粉煤灰增加,网络状的C-S-H(水化硅酸钙)凝胶含量减少,水化反应程度降低。

摘要：盾构穿越复杂水文地质地层时,常因刀盘刀具过量磨损而导致盾构被迫停机,这已成为困扰盾构施工的重要难题之一,进行刀具更换是目前解决这一难题,恢复盾构掘进的主要方法。然而,工程界尚未形成系统的盾构换刀技术体系。针对这一问题,在对已有技术研究理解和总结的基础上,阐述了盾构刀具更换技术的内涵和主要分类,并结合典型盾构工程换刀作业实例和笔者所在课题组的研究成果,对加固地层-常压换刀、基于常压可更换刀盘设计的换刀、带压换刀等3种主要换刀技术的原理、技术流程、关键技术、适用范围和优缺点等进行系统的分析和总结。最后介绍了日本最新的刀具更换技术,并对中国盾构隧道刀具更换技术进行了展望。结果表明:地层加固-常压换刀技术和带压换刀技术都是在常规刀盘设计条件下形成的,其关键都是保障开挖面地层的稳定性;差别在于,前者是使加固开挖面地层达到自稳后,在常压条件下实施的,而后者则是通过泥浆渗透成膜等辅助工艺提高开挖面地层的闭气性后,在气压支护条件下实施的;对于基于常压可更换刀盘设计的换刀技术来说,开挖面地层的稳定性不需要重点考虑,盾构机特殊的中空刀盘辐臂和常压可更换刀具设计才是该技术的关键。

摘要：鉴于标准固结试验研究壁后注浆体固结特性的局限性,分析总结了现有固结装置的不足之处,设计发明的分段式有机玻璃柱-气压活塞式固结装置,能够实现20 cm的壁后注浆体厚度和不同地层排水条件的模拟;特制橡胶活塞能够有效解决组装过程中气体滞留问题,保证浆体各部分固结排水程度一致;加压系统最高可保证0.8 MPa固结压力的施加,压力精度达0.01 MPa;数据采集系统可以自动采集浆体及地层内的孔压消散情况,准确反应浆体的固结排水程度。改进的气压活塞式固结装置,不仅可以研究浆体固结排水及浆液扩散过程,还可以进行不同浆液与地层的匹配性、固结试样的无侧限抗压强度和弹性模量等力学参数的测试,实验结果可以为壁后注浆施工工艺的优化提供数据支撑。

摘要：针对盾构壁后注浆浆体(浆体)须具有较短凝结时间并保持良好流动性的难题,以快硬硫铝酸盐水泥(R·SAC)和三乙醇胺(TEA)为外加速凝材料,分析两者对浆体性能影响规律及微观机制。结果表明,随R·SAC替换P.O水泥至50%,浆体凝结时间从9.5 h降低至2.0 h,但150 min流动度损失约50%;TEA以0.6%掺量为拐点,浆体凝结时间和流动度均先增大后减小;复掺情况下,两者对浆体水化具有协同作用,起始期快速水化,凝结时间缩短,TEA解絮作用提高了浆体流动性,减缓流动度经时损失;复掺15%R·SAC和0.05%TEA,可制备出凝结时间6 h、150 min流动度250 mm的快凝高流动性浆体。

摘要：针对中国地铁盾构施工产生的大量渣土能否改良为流动化土用作城市管廊施工回填浇筑材料问题,结合济南地铁R2号线任家庄-王府庄区间盾构渣土开展室内试验,分析不同配比条件下渣土改良流动化土流动性、强度及影响因素。结果表明,该研究采用的盾构渣土经过适合的水固比和灰砂比改良后,流动化回填土强度和流动性均满足管网回填的要求,其最佳配方为水固比0.5~0.53,灰砂比0.15;流动化回填土流动性主要受水固比影响,强度主要受水固比控制,若要同时满足两者要求,则需根据水灰比进行配方设计;作为流动化回填土的配制材料,是处理城市地铁土压平衡盾构渣土的一个可行的方向。

摘要：探讨了采用一阶可靠度方法(FORM)的逆形式对浅埋圆形隧道开挖面极限支护压力进行可靠度优化设计(RBD)的可能性。逆可靠度分析的计算过程可以在随机变量的原始空间中实现,并且可以直接提供一些满足目标可靠度指标的设计信息。针对隧道开挖面的坍塌和隆起破坏模式,通过三维有限元极限分析(FELA)计算极限支护压力的确定性解,由此建立极限状态方程并进行逆可靠度设计。在概率研究中,逆可靠度方法通过与蒙特卡罗模拟的结果对比显示出足够的准确性。在此基础上,本研究针对不同工况进行了一系列支护压力的可靠度优化设计和概率分析,获得相应的RBD结果。最后,讨论了土体抗剪强度参数的空间变异性对支护压力的影响。

摘要：泥水盾构带压开舱时,闭气性良好的泥膜是保证开挖面稳定的关键。目前泥浆性质对泥膜闭气性的影响尚不清楚,进行现场泥浆调试成为工程界关注的难题。文章在自制的室内泥膜气密性测试系统中,通过改变CMC的添加量配制不同性质的泥浆,并开展泥浆成膜试验及泥膜闭气试验。试验结果表明,在不同气压作用下,泥膜存在不同的闭气时间,超过闭气时间后,泥膜即会出现被气体击透而漏气的现象;随着泥浆粘度的增大,泥膜的闭气时间呈现先增大后减小的趋势,这是由于泥浆粘度过大导致泥浆难以渗入地层,形成的泥膜变薄且容易被气体击穿。南京纬三路过江通道泥水盾构在江底的圆砾卵石地层中带压开舱时,泥浆密度宜控制为1.15~1.20 g/cm^3,CMC的添加量为0.03%~0.1%,漏斗粘度为40~50 s。

摘要：河湖底泥的疏浚工程因为使用绞吸式的疏浚方式,底泥与水混合后变成大量高含水率的泥浆。为了减少泥浆的体积,对泥水进行分离就显得非常重要。在将泥浆中水分抽滤分离的过程中,经常会发生堵塞,产生了抽滤效果低,抽滤不能持续的问题。针对这一问题,研究了不同泥浆粒径分布、泥浆的初始含水率、土工布的孔径、真空负压以及添加絮凝剂对泥水分离效果的影响,探讨了堵塞的机理。发现了由土工布过滤形成的泥皮的渗透系数将成为制约脱水效果的主要因素,当形成堵塞性泥皮时,其他因素如土工布的孔径、泥浆初始含水率等对脱水的影响可以忽略。添加絮凝剂会使颗粒聚团从而提高泥皮渗透系数是泥水分离变好的原因,并且絮凝泥浆中较小的团粒粒径决定了泥皮的渗透系数,因此可以通过检测絮凝后泥浆中较小团粒的粒径如D_(10),D_(15),D_(20)的方式比选絮凝剂、决定最优添加量、预测脱水效果。添加絮凝剂对泥浆中结合水含量的改变影响较小,因此认为絮凝使水分结合方式的改变并不影响泥水分离的效果。