基于盾构掘进参数的孤石识别方法研究
发布时间：2020-12-27 22:18
盾构法施工技术以较高的安全性、可靠性及适用范围广等优点在地铁建设中得到广泛应用,但是在施工过程中也会遇到一些特殊的地质条件,给施工造成困难。在我国的北京、广州、深圳、成都等地进行隧道施工时均有遇到过孤石的情况,往往造成盾构掘进困难,地层扰动增加,地表沉降加重等问题,严重的情况下甚至造成工程事故。因此,如何有效的预测孤石、发现孤石和处理孤石是盾构法施工中亟待解决的难题。依托横琴隧道工程建设项目,结合所获得的工程项目地质资料,分析了孤石的成因与分布特点。对盾构机总推力和刀盘扭矩的构成要素进行了系统的分析和研究,并建立了在含有孤石情况下的盾构总推力、刀盘扭矩的数学计算模型,研究了孤石对盾构掘进参数的影响。统计和分析了盾构机在掘进过程中采集到的大量数据,确定了刀盘扭矩、盾构总推力及推进速度等主要掘进参数在遇到孤石时的变化规律和特征。研究了掘进参数之间的相关性,得出推进速度与贯入度、总推力与贯入度、推进速度与螺旋输送机转速之间具有非常强的线性相关性。提出了掘进参数过渡态的概念和通过研究过渡态的掘进参数变化特征来识别孤石的方法。建立了输入层为掘进参数,输出层为盾构总推力与刀盘扭矩比值和地层中是否含...
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
土压平衡盾构机示意图
图 2-1 隧道右线部分工程地质断面图2.1.3 孤石的物理力学特性（1）孤石的物理特性橫琴隧道 1 号工作井至湾仔北站盾构区间已探明含有大量孤石，类型主要为花岗岩，主要成分是长石、云母和石英。如表 2-1 所示，为花岗岩的基本物理性质。表 2-1 花岗岩基本物理性质块体密度/(-3g m)颗粒密度/(-3g m)空隙率/%吸水率/%饱和吸水率/%渗透系数/(-1cm s)软化系数2.30~2.80 2.50~2.84 0.4~0.5 0.46 0.84 1.1 × 10-12~7× 10-120.80~0.97（2）孤石的力学特性
——剪切面上的法向压应力(MPa)；—岩石内摩擦角(°)。外力作用下，岩石的变形可以分为塑性变形和弹性变形两种，可以用变形模量和泊松比两个基本参数表示。弱地质情况下的刀盘扭矩与盾构总推力计算构机的掘进参数主要有刀盘扭矩、刀盘转速、推进速度、盾构送机转速等，在盾构机掘进过程中，要根据具体的施工条件选，对提高施工效率，缩短工程建设周期，节省施工成本，保证有重要的意义[14]。构机的刀盘扭矩和总推力不仅是盾构机设计、制造的关键参数中重要的控制参数[33-35]，因此，对盾构总推力和刀盘扭矩的组分析和研究，对孤石的预测具有重要的作用[31]。含有孤石的软弱地质情况下，计算模型如图 2-2 所示。地
【参考文献】：
期刊论文
[1]BP神经网络的优化研究与应用[J]. 潘文婵,刘尚东. 计算机技术与发展. 2019(05)
[2]云计算环境下的大数据挖掘体系架构研究[J]. 华英. 无线互联科技. 2018(20)
[3]上软下硬地层盾构掘进姿态施工参数模糊控制研究[J]. 张爱军. 铁道科学与工程学报. 2018(11)
[4]复合地层盾构的适应性及掘进参数的关联性分析[J]. 占传忠. 中国煤炭地质. 2018(S1)
[5]滚刀滚动切削岩石的数值及试验研究[J]. 谭青,杨秧,夏毅敏,易念恩,张旭辉. 湖南大学学报(自然科学版). 2018(08)
[6]软土区盾构刀盘扭矩分析及对地表变形影响[J]. 魏新江,王凡勇,丁智,范俊聪. 中南大学学报(自然科学版). 2018(06)
[7]2017年中国城市轨道交通运营线路统计与分析[J]. 田时沫,鲁放,杨珂,刘宇,雷丽霞,李若怡,张红健,杨瑞霞. 都市快轨交通. 2018(01)
[8]泥质粉砂岩地层泥水盾构掘进参数变化规律及关联性分析[J]. 余志刚. 施工技术. 2018(01)
[9]盾构机液压推进系统稳定性研究[J]. 李强. 城市道桥与防洪. 2017(08)
[10]基于BP神经网络的复合地层盾构掘进参数预测与分析[J]. 李超,李涛,李正,詹金武. 土木工程学报. 2017(S1)
博士论文
[1]北京砂卵石地层大直径泥水加压平衡盾构适应性研究[D]. 王振飞.北京交通大学 2014
[2]砂卵石地层土压平衡盾构关键参数计算模型研究[D]. 李潮.中国矿业大学（北京） 2013
[3]盾构刀盘液压驱动与控制系统研究[D]. 邢彤.浙江大学 2008
[4]越岭长大公路隧道地质预报中的关键技术问题研究[D]. 张志龙.成都理工大学 2006
硕士论文
[1]盘形滚刀在软硬地层界面处的破岩力试验研究[D]. 钟振力.暨南大学 2018
[2]基于盾构掘进参数的孤石地层预测方法研究[D]. 王旭东.石家庄铁道大学 2017
[3]盾构隧道穿越上软下硬地层扰动机理及应对措施研究[D]. 何祥凡.西南交通大学 2017
[4]深圳复合地层Φ7m盾构掘进参数与地层相关性研究[D]. 李正.北京交通大学 2016
[5]深圳地铁5号线盾构施工关键问题研究[D]. 宁锐.西南交通大学 2014
[6]复合地层EPB盾构刀盘布刀规律研究[D]. 刘文华.中南大学 2012
[7]盾构刀盘的设计研究[D]. 姬广彬.天津大学 2009
[8]盾构法施工掘进参数优化分析研究[D]. 杨全亮.北京交通大学 2008
[9]隧道施工超前地质预测预报综合技术方法研究[D]. 郭伟伟.西南交通大学 2006
本文编号：2942594
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
土压平衡盾构机示意图
图 2-1 隧道右线部分工程地质断面图2.1.3 孤石的物理力学特性（1）孤石的物理特性橫琴隧道 1 号工作井至湾仔北站盾构区间已探明含有大量孤石，类型主要为花岗岩，主要成分是长石、云母和石英。如表 2-1 所示，为花岗岩的基本物理性质。表 2-1 花岗岩基本物理性质块体密度/(-3g m)颗粒密度/(-3g m)空隙率/%吸水率/%饱和吸水率/%渗透系数/(-1cm s)软化系数2.30~2.80 2.50~2.84 0.4~0.5 0.46 0.84 1.1 × 10-12~7× 10-120.80~0.97（2）孤石的力学特性
——剪切面上的法向压应力(MPa)；—岩石内摩擦角(°)。外力作用下，岩石的变形可以分为塑性变形和弹性变形两种，可以用变形模量和泊松比两个基本参数表示。弱地质情况下的刀盘扭矩与盾构总推力计算构机的掘进参数主要有刀盘扭矩、刀盘转速、推进速度、盾构送机转速等，在盾构机掘进过程中，要根据具体的施工条件选，对提高施工效率，缩短工程建设周期，节省施工成本，保证有重要的意义[14]。构机的刀盘扭矩和总推力不仅是盾构机设计、制造的关键参数中重要的控制参数[33-35]，因此，对盾构总推力和刀盘扭矩的组分析和研究，对孤石的预测具有重要的作用[31]。含有孤石的软弱地质情况下，计算模型如图 2-2 所示。地
【参考文献】：
期刊论文
[1]BP神经网络的优化研究与应用[J]. 潘文婵,刘尚东. 计算机技术与发展. 2019(05)
[2]云计算环境下的大数据挖掘体系架构研究[J]. 华英. 无线互联科技. 2018(20)
[3]上软下硬地层盾构掘进姿态施工参数模糊控制研究[J]. 张爱军. 铁道科学与工程学报. 2018(11)
[4]复合地层盾构的适应性及掘进参数的关联性分析[J]. 占传忠. 中国煤炭地质. 2018(S1)
[5]滚刀滚动切削岩石的数值及试验研究[J]. 谭青,杨秧,夏毅敏,易念恩,张旭辉. 湖南大学学报(自然科学版). 2018(08)
[6]软土区盾构刀盘扭矩分析及对地表变形影响[J]. 魏新江,王凡勇,丁智,范俊聪. 中南大学学报(自然科学版). 2018(06)
[7]2017年中国城市轨道交通运营线路统计与分析[J]. 田时沫,鲁放,杨珂,刘宇,雷丽霞,李若怡,张红健,杨瑞霞. 都市快轨交通. 2018(01)
[8]泥质粉砂岩地层泥水盾构掘进参数变化规律及关联性分析[J]. 余志刚. 施工技术. 2018(01)
[9]盾构机液压推进系统稳定性研究[J]. 李强. 城市道桥与防洪. 2017(08)
[10]基于BP神经网络的复合地层盾构掘进参数预测与分析[J]. 李超,李涛,李正,詹金武. 土木工程学报. 2017(S1)
博士论文
[1]北京砂卵石地层大直径泥水加压平衡盾构适应性研究[D]. 王振飞.北京交通大学 2014
[2]砂卵石地层土压平衡盾构关键参数计算模型研究[D]. 李潮.中国矿业大学（北京） 2013
[3]盾构刀盘液压驱动与控制系统研究[D]. 邢彤.浙江大学 2008
[4]越岭长大公路隧道地质预报中的关键技术问题研究[D]. 张志龙.成都理工大学 2006
硕士论文
[1]盘形滚刀在软硬地层界面处的破岩力试验研究[D]. 钟振力.暨南大学 2018
[2]基于盾构掘进参数的孤石地层预测方法研究[D]. 王旭东.石家庄铁道大学 2017
[3]盾构隧道穿越上软下硬地层扰动机理及应对措施研究[D]. 何祥凡.西南交通大学 2017
[4]深圳复合地层Φ7m盾构掘进参数与地层相关性研究[D]. 李正.北京交通大学 2016
[5]深圳地铁5号线盾构施工关键问题研究[D]. 宁锐.西南交通大学 2014
[6]复合地层EPB盾构刀盘布刀规律研究[D]. 刘文华.中南大学 2012
[7]盾构刀盘的设计研究[D]. 姬广彬.天津大学 2009
[8]盾构法施工掘进参数优化分析研究[D]. 杨全亮.北京交通大学 2008
[9]隧道施工超前地质预测预报综合技术方法研究[D]. 郭伟伟.西南交通大学 2006
本文编号：2942594
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