摘要：针对有限差分法及有限元法等连续介质数值方法无法模拟砂卵石地层的离散介质属性的问题,基于块体离散元方法,建立离散元模型,模拟盾构穿越砂卵石地层的掘进过程,研究盾构掘进过程中砂卵石地层中块体或颗粒间结构面的位移以及围岩与管片变形;将砂卵石地层等效为连续介质,建立有限差分模型模拟盾构掘进过程,并且对比离散元模型与有限差分模型计算结果之间的差异。结果表明:离散元模型中结构面正法向位移超过0.1 mm的区域主要集中在仰拱处,结构面负法向位移超过0.1 mm的区域位于两侧拱腰处,结构面切向位移超过0.4 mm的区域主要集中在仰拱处;对于围岩和管片的变形,离散元法的计算结果均大于有限差分法,因此采用离散元方法对砂卵石地层中隧道及管片的设计方案进行验证相对更加安全、合理。

摘要：盾构隧道的施工易引发开挖面上层土体松动塌陷,造成邻近建筑物沉降破坏。针对盾构隧道施工地层变形的问题,依托南京建宁西路过江通道工程,建立有限元模型模拟盾构隧道开挖过程,探究盾构掘进对河床沉降、深层土体水平及竖向位移等影响。以河床表面最大沉降、沉降影响范围、拱顶竖向位移、隧底隆起为指标,支护应力比、埋径比、盾尾注浆压力、泥浆相对密度等为影响因素安排L16(45)正交试验,分析各个影响因素的显著性及主次顺序,结果表明支护应力比和泥浆相对密度对各项指标影响程度较小,可采取最经济水平。由此得到最优水平组合为A_(4)B_(1)C_(4)D_(3)和A_(4)B_(2)C_(4)D_(3),并设计优化追加试验,追加试验方案1减小了埋径比,增加了盾尾注浆压力,结果表明其对地层变形的控制效果更好,为优选方案。

摘要：为了明确复杂地质条件下地质参数对盾构掘进主要材料消耗量的影响,分别建立随机森林回归算法和随机森林分类算法模型,对油脂、人工、水、电的消耗量和同步注浆系数等参数与地质参数的关系进行模型训练和预测。结果表明:(1)压缩强度是影响人工、水、电和油脂消耗量最重要的地质特征参数,是影响同步注浆系数第二重要的参数;(2)盾构掘进主要材料的消耗量与压缩强度呈现明显的正相关关系;(3)以压缩强度作为单一分级指标,建立复杂地质条件下的盾构掘进定额分级标准,在对主要材料消耗量进行分类统计后发现,在软土地层掘进时的材料消耗量与浙江省定额标准值相近,而在较硬岩段掘进时各项材料消耗量均比标准值高2倍以上;(4)对于人工和水电等非实时记录数据,随机森林回归算法可以获得更加精确的分析结果;而对于油脂消耗量等实时记录数据,随机森林分类算法可以获得更好的预测效果。

摘要：为了探究复合地层盾构掘进时滚刀的荷载与开挖面岩石强度、切削速度、刀圈贯入度之间的关系以及滚刀在不同地层界面处的受力特征,开展了复合地层盾构滚刀掘进试验,采用原型滚刀分工况对多种材料组成的开挖面模型进行掘进试验,同时采集滚刀的荷载数据。研究结果表明:滚刀在依次切削粉质黏土、M2.5水泥砂浆、C15混凝土与C30混凝土时的荷载整体上呈阶梯上升的趋势,并始终处于波动状态;滚刀的荷载会随刀间距的增大有一定程度的增大,但增幅较小;滚刀在切削不同材料时的荷载随刀圈贯入度的增大呈近似的线性增大趋势,当切削脆性材料时该规律尤为明显;较大的材料刚度和滚刀贯入度使得被切材料发生更大的弹性变形,从而使得滚刀对材料做功以及材料破碎时的能量释放量都较大,造成滚刀荷载的波动幅度也有一定程度的增大;当刀盘转速增大时,滚刀荷载也呈增大趋势,增大幅度会随着刀盘转速的增大逐渐趋缓,其原因是切削速率的增大造成被切材料动态强度增大。

摘要：盾构掘进的精细化和智能化控制是现代隧道施工技术的发展趋势,为更好地预测和控制盾构掘进状态,提出一种预测和控制盾构掘进参数的智能模型。该模型考虑了多个影响盾构掘进参数的非线性因素,建立了6种基于机器学习与海鸥算法相结合的混合算法(SOA-ML)盾构掘进参数智能预测模型,并提出基于层次分析法的最佳预测模型判别方法;进一步利用最佳预测模型提出了基于PSO算法的掘进参数控制方法。以金华至义乌至东阳市域轨道交通工程为例,验证了模型的有效性。运用结果表明:SOA算法可有效地对机器学习算法的超参数调优,且SOA种群数量越大,搜索的范围越广,最佳适应度收敛性越快;6种算法模型均具有较好的预测性能,根据层次分析法对预测模型进行性能排序为BP>ELM>CNN>RF>SVM>LSTM;基于BP-PSO的盾构掘进参数预测和控制过程具有消耗时间小、预测与优化性好的特点。

摘要：在大直径盾构项目中,准确合理地测算出工程投资是项目顺利推进的关键。文章以杭州富阳秦望隧道盾构掘进施工项目为研究对象,采用15 m级大直径泥水平衡盾构施工,主要穿越软土和砂卵石地层。目前浙江省已出台大盾构定额方案,但是已有的盾构定额及计价原则仅适用于软土地层,因此直接使用现有定额规范会导致工程造价偏差,影响工程进度。通过分析秦望隧道收集的盾构掘进数据,对掘进区域的砂卵石地质进行分级,统计各分级中的人工、主要材料、机械台班消耗量。依据各分级下的消耗量,测算相应的盾构掘进定额基价。将测算的定额基价与现有定额对比,根据现场施工实际,验证了所提出的分级和定额方案的合理性。

摘要：在城市环境中,如何控制地层移动以保证隧道周围临近建筑物以及地下市政设施等的安全,是设计以及施工中必须考虑的主要问题。通过对盾构施工对地层扰动的一般性状的分析认为,地层的移动在盾构隧道周围呈现区域性的不同特征,而且随工作面压力的不同,各扰动区域间的分界面发生变化。另外,由于已有地下污水管道自身具有一定的刚度,它的存在对盾构掘进引发的地层移动产生一种遮拦作用而使地层移动特征发生变化。以上海地铁二号线工程为工程背景,通过在地下污水管道周围的地层中测定地层的超孔隙水压力和土层的移动(包括地层的分层沉降以及地层在两个方向的水平位移),研究了盾构法隧道穿越地下污水管道时盾构推进与地层移动的相关性。研究表明,在盾构掘进接近、穿越以及远离测孔区3个施工阶段,隧道周围不同区域的土层呈现出各自不同的移动特征。

摘要：为保证既有车站结构安全以及地铁正常运营,结合天津地铁某盾构隧道近距离始发下穿既有地铁车站的工程实例,采用理论分析、数值模拟和监测数据验证等方法分析地层在有无预加固边界条件下,盾构在下穿过程中掘进参数对既有车站结构的变形影响,同时对结构变形监测数据进行分析。结果表明:1)通过控制盾构掘进参数,合理设定掘进力、壁后注浆压力有利于控制既有车站变形;2)在盾构隧道与既有车站的夹层进行预加固,是控制既有车站结构变形的有效措施。

摘要：在城市环境中,如何预测和控制盾构掘进引起的地层移动以保证地下既有构筑物的安全,是设计和施工亟待解决的技术问题。以上海某盾构隧道施工段为工程背景,应用现场监测和数值模拟相结合的方法,研究盾构掘进施工引起周围地层位移场的分布规律。研究结果表明:盾构掘进对周围地层位移场的影响主要分为接近、穿越和远离测孔3个阶段。在盾构掘进接近和穿越阶段,隧道侧向土体以隆起、沿盾构掘进方向向前和向隧道外侧的位移为主;在远离阶段,侧向土体则发生沉降、向前和向隧道内的三维运动趋势。由于该工程隧道埋深大,隧道中心上方土体主要发生沉降和向前的位移趋势。根据数值计算所得隧道上方不同深度土层的横向沉降槽曲线,建立用于预测隧道上方深层土体沉降的修正Peck公式,计算结果与数值结果吻合较好。

摘要：为评估盾构隧道掘进对周边建筑物产生的工程风险,以以色列某盾构区间为例,介绍了基于Peck沉降槽理论分析盾构施工对周边建筑物影响的国外设计方法。根据建筑物的实际尺寸及与隧道区间的相对位置关系计算建筑物最大沉降、倾斜及拉应变,对建筑物的损害程度进行分级,并结合建筑物实际状况,确定了建筑物施工风险等级,进而可以确定有针对性的施工风险措施。与国内规范中通过建筑物自身的重要程度及与隧道相对位置关系进行风险等级评定方法相比,该方法理论基础明确,设计思路较为清晰,计算结果更为直观,对国内设计工作具有较强的借鉴及参考意义。