浅埋透水复合地层泥水盾构开挖面稳定性及掘进参数研究

发布时间：2019-11-06 03:22

【摘要】：近年来,泥水盾构被越来越广泛地应用于城市地铁的越江隧道建设中。然而,针对复杂地质、高水压、埋深浅等特殊状况,如何探清泥水盾构泥膜形成过程的力学机理、保证透水地层盾构开挖面的稳定性、选择合适的盾构掘进参数等,是当前亟待需解决的问题。 本文以南昌市轨道交通1号线一期工程秋水广场站～中山西路站区间隧道为工程背景,以国家重点基础研究发展计划(973)项目(2011CB013802)和中铁隧道集团科研项目为依托,采用理论分析、数值模拟、现场测试以及数理统计等方法,针对浅埋透水复合地层泥水盾构开挖面稳定性与掘进参数等问题进行了较系统的研究。论文主要完成的研究工作如下： (1)从泥水盾构泥膜形成机制入手,建立泥膜形成过程的力学分析模型,推导了泥膜厚度增长速率、泥水盾构开挖面处泥浆滤液流速和单位时间内滤失量的计算公式,并通过对其主要影响因素分析,得到了不同参数下泥膜厚度、开挖面泥浆滤液流速和单位时间内滤失量等的影响规律。 (2)基于极限上限法理论,建立浅埋透水地层泥水盾构开挖面稳定性的理论分析模型,推导了考虑渗流条件下浅埋透水地层泥水盾构隧道极限支护压力的计算公式。结合工程实例,采用数值模拟验证了理论计算方法合理性,进而通过对盾构开挖面极限支护压力影响因素的分析,得到了不同参数下盾构开挖面极限支护压力的影响规律。 (3)采用数理统计的方法对复合地层泥水盾构掘进参数进行统计分析,获得了不同地层下泥水盾构掘进参数的变化范围以及沿区间纵向的变化规律,并给出了泥水盾构掘进参数的合理控制范围。 (4)通过多元回归分析,得到了不同地层段盾构掘进速度和刀盘扭矩的回归数学模型,并将现场实测数据与拟合值对比分析,得出该回归数学模型合理,可以作为盾构掘进速度和刀盘扭矩的预测模型。
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根据总体及给排水系统要求,在隧道内设置3处设联络通道，其中1处兼泵站[6]?盾构区间沿线周边地貌示意图，如图1-1所示。图1-1盾构区间沿线周边地貌示意图1.2. 2工程地质与水文地质状况(1 )工程地质状况南昌市轨道交通1号线一期工程秋水广场站?中山西路站区间柂道地层上部为人真土（Qml)、第四系全新统冲积层（Q4al)、卜部为第三系新余群（Exn)基岩。按其岩性及其工程特性，自上而下依次划分为①2素填土、②2游泥、②3细砂、②5粗砂、②6烁砂、②7圆烁、②8卵石、⑤1-1强风化泥质粉砂岩、⑤1-2中风化泥质粉砂岩、⑤1-3微风化泥质粉砂岩等[7]。盾构掘进影响范围内始发段367.5m砂卵石为主，到达段317.5m砂卵石为主，渗透系数10_1级别，合计685m，占线路总长度的37%;中、微风化泥质粉砂岩为1120m长，，渗透系数为ICT5级别，占总长度的60%;断层破碎带为50m长

总功率为1400kW。泥水平衡盾构机、刀盘结构形式、泥装分离系统、泥水沉淀池示意图，分别如图1-2 (a)、（b)、（c)、（d)所示。泥水盾构主要设备参数，如表1-1所示。 R盏

本文编号：2556503