本文關(guān)鍵詞：砂卵石地層高水壓條件下土壓平衡盾構(gòu)防噴涌研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市人口的不斷增長,城市道路交通問題日趨惡化,于是人們逐漸加大對地下空間的開發(fā)與利用,地下軌道交通建設(shè)發(fā)展蓬勃,水下隧道建設(shè)規(guī)模也越來越大,越來越多的城市交通急需修建大量的河底、湖底、江底和海底隧道。水下隧道常用盾構(gòu)法施工,當盾構(gòu)隧道位于水位以下,洞室圍巖為富水的砂卵石地層,高壓力的水體穿越土艙和螺旋輸送機形成集中滲流帶動土艙內(nèi)的土顆粒一起涌動,很可能發(fā)生噴涌現(xiàn)象,施工過程應(yīng)采取安全有效的防噴涌措施。本文以蘭州地鐵1號線奧世區(qū)間(下穿黃河)隧道工程為依托,通過渣土改良試驗和數(shù)值模擬,進行高水壓下土壓平衡盾構(gòu)防噴涌研究。其主要研究內(nèi)容和成果如下：(1)綜合分析了土壓平衡盾構(gòu)隧道噴涌研究現(xiàn)狀以及渣土改良機理,為蘭州地鐵1號線奧世區(qū)間隧道工程防噴涌研究提供理論基礎(chǔ),對奧世區(qū)間砂卵石地層取樣,進行級配分析、松散系數(shù)等分析試驗,得到盾構(gòu)施工過程的地層信息,結(jié)合施工現(xiàn)場出渣量等信息優(yōu)化注漿系統(tǒng)。(2)測試分析多種濃度的膨潤土泥漿的粘度和比重,確定適用于本次施工的膨潤土泥漿的最佳濃度,通過坍落度試驗,分別研究含水率、泡沫、膨潤土、泡沫與膨潤土混合劑對砂卵石的流塑性影響,為渣土改良選擇添加劑提供參考。(3)將膨潤土泥漿與砂卵石按一定體積比進行混合攪拌,通過模型桶進行滲透性試驗,得到不同配比渣土的滲透系數(shù)和最大擊穿水壓力值,對比分析試驗結(jié)果,對注漿方案進行了優(yōu)化。(4)運用FLAC3D有限差分軟件,選取奧世區(qū)間隧道工程的多種工況,對高水壓條件下土壓平衡盾構(gòu)的滲流情況進行數(shù)值模擬,得出盾構(gòu)機螺旋輸送機內(nèi)的水壓力值分布情況以及滲流對地層的影響范圍,對各工況計算結(jié)果進行對比分析得到最不利情況。(5)總結(jié)數(shù)值模擬產(chǎn)生的數(shù)據(jù),將最不利水壓力值與滲透試驗所得最大擊穿水壓力值進行對比分析,檢驗渣土改良效果,優(yōu)化渣土改良方案,有效防止下穿黃河隧道土壓平衡盾構(gòu)施工過程中噴涌現(xiàn)象的發(fā)生,為蘭州地鐵1號線奧世區(qū)間隧道的設(shè)計與施工提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：土壓平衡盾構(gòu) 噴涌 渣土改良 滲透試驗 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U455.43
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 1 緒論13-27
• 1.1 研究背景與意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 土壓平衡盾構(gòu)方面14
• 1.2.2 螺旋輸送機防噴涌方面14-15
• 1.2.3 渣土改良方面15-17
• 1.3 土壓平衡盾構(gòu)及噴涌機理概述17-20
• 1.3.1 土壓平衡盾構(gòu)機工作原理17-18
• 1.3.2 噴涌發(fā)生的機理18-19
• 1.3.3 噴涌的影響因素及控制措施19-20
• 1.4 渣土改良機理概述20-25
• 1.4.1 渣土改良目的20-21
• 1.4.2 渣土改良添加劑21-22
• 1.4.3 渣土改良系統(tǒng)22-23
• 1.4.4 主要添加劑的作用原理23-25
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線25-27
• 1.5.1 研究內(nèi)容25-26
• 1.5.2 技術(shù)路線26-27
• 2 蘭州地鐵1號線奧世區(qū)間隧道工程概述27-39
• 2.1 工程背景概況27-29
• 2.1.1 盾構(gòu)下穿黃河的關(guān)鍵風險因素27-28
• 2.1.2 奧體中心站-世紀大道站區(qū)間概況28-29
• 2.2 工程地質(zhì)條件29-33
• 2.2.1 地形地貌29-30
• 2.2.2 地質(zhì)構(gòu)造30
• 2.2.3 地層分布特征30-33
• 2.3 水文地質(zhì)條件33-35
• 2.3.1 黃河水文條件33-34
• 2.3.2 地下水文條件34-35
• 2.3.3 地下水動力學狀態(tài)的核查35
• 2.3.4 涌水、涌砂問題35
• 2.4 盾構(gòu)機下穿黃河主要技術(shù)問題35-39
• 2.4.1 盾構(gòu)機選型35-37
• 2.4.2 刀盤形式及其構(gòu)造的選擇37-38
• 2.4.3 螺旋輸送機選型38-39
• 3 砂卵石地層性能分析及渣土改良試驗39-57
• 3.1 砂卵石地層級配分析試驗39-42
• 3.1.1 試驗?zāi)康募胺椒?/span>39-40
• 3.1.2 試驗結(jié)果分析40-42
• 3.2 砂卵石地層松散系數(shù)試驗42-44
• 3.2.1 試驗?zāi)康募胺椒?/span>42-43
• 3.2.2 試驗結(jié)果分析43-44
• 3.3 膨潤土泥漿配比試驗44-48
• 3.3.1 粘度測試44
• 3.3.2 比重測試44-45
• 3.3.3 試驗結(jié)果分析45-48
• 3.4 膨潤土改良渣土坍落度試驗48-51
• 3.4.1 試驗步驟48
• 3.4.2 鈣基膨潤土改良渣土坍落度試驗48-49
• 3.4.3 鈉基膨潤土改良渣土坍落度試驗49-51
• 3.4.4 試驗結(jié)果分析51
• 3.5 其他因素對砂卵石地層流塑性的影響51-54
• 3.5.1 含水率對砂卵石地層流塑性的影響51-52
• 3.5.2 泡沫對砂卵石地層流塑性的影響52-53
• 3.5.3 混合添加劑對砂卵石地層流塑性的影響53-54
• 3.6 本章小結(jié)54-57
• 4 砂卵石渣土改良滲透性試驗57-75
• 4.1 試驗概述57-63
• 4.1.1 試驗?zāi)康募霸?/span>57-58
• 4.1.2 試驗設(shè)備58-59
• 4.1.3 試驗內(nèi)容59-60
• 4.1.4 試驗步驟60-63
• 4.2 試驗設(shè)備可靠性的驗證試驗63-64
• 4.2.1 普通中粗砂滲透性試驗63-64
• 4.2.2 未改良渣土(砂卵石)滲透性試驗64
• 4.3 鈣基膨潤土泥漿改良渣土的滲透性試驗64-66
• 4.3.1 體積比為1：7的泥漿改良渣土64-65
• 4.3.2 體積比為1：4的泥漿改良渣土65
• 4.3.3 體積比為1：6的泥漿改良渣土65-66
• 4.3.4 體積比為1：5的泥漿改良渣土66
• 4.4 鈉基膨潤土泥漿改良渣土的滲透性試驗66-69
• 4.4.1 體積比為1：20的泥漿改良渣土67
• 4.4.2 體積比為1：15的泥漿改良渣土67-68
• 4.4.3 體積比為1：10的泥漿改良渣土68-69
• 4.5 兩種膨潤土的改良效果比較69-72
• 4.5.1 Ca、Na基膨潤土特性比較69-70
• 4.5.2 坍落度比較70
• 4.5.3 最大擊穿水壓比較70-71
• 4.5.4 滲透系數(shù)比較71-72
• 4.6 泡沫膨潤土混合劑改良渣土滲透性試驗72-73
• 4.7 本章小結(jié)73-75
• 5 高水壓條件下滲流分析FLAC3D數(shù)值模擬75-87
• 5.1 FLAC3D軟件介紹75-76
• 5.2 分析工況76
• 5.3 建立數(shù)值模型76-79
• 5.3.1 模型尺寸76-77
• 5.3.2 定義材料參數(shù)77-78
• 5.3.3 滲流邊界條件78
• 5.3.4 本構(gòu)模型及破壞準則78-79
• 5.4 數(shù)值分析過程79-80
• 5.5 工況一計算結(jié)果分析80-83
• 5.5.1 水壓力云圖80-81
• 5.5.2 監(jiān)測點水壓變化曲線81-83
• 5.6 工況二計算結(jié)果分析83-86
• 5.6.1 水壓力云圖83-84
• 5.6.2 監(jiān)測點水壓變化曲線84-86
• 5.7 本章小結(jié)86-87
• 6 結(jié)論與展望87-89
• 6.1 結(jié)論87-88
• 6.2 展望88-89
• 參考文獻89-93
• 作者簡歷93-97
• 學位論文數(shù)據(jù)集97

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 何力;大直徑土壓平衡盾構(gòu)機[J];工程機械與維修;2001年04期

2 張國京 ,戴燕超;國產(chǎn)首臺土壓平衡盾構(gòu)機:京盾一號[J];建設(shè)科技;2005年01期

3 黃迎燕;郭樹涵;;獻給世博會的中國驕傲 上海隧道股份研制成功國內(nèi)最大直徑土壓平衡盾構(gòu)機[J];裝備制造;2008年08期

4 王薇奇;;國產(chǎn)土壓平衡盾構(gòu)機的先行者 863盾構(gòu)機“先行號”[J];工程機械與維修;2009年05期

5 曹銘;王文莉;;土壓平衡盾構(gòu)機主體部分介紹[J];中國新技術(shù)新產(chǎn)品;2011年17期

6 毛三華;;土壓平衡盾構(gòu)機單刃滾刀修復(fù)工藝[J];工程機械與維修;2012年06期

7 鄭楊銳;林世友;;土壓平衡盾構(gòu)機泡沫系統(tǒng)的研制[J];隧道建設(shè);2012年04期

8 郭玉海;王夢恕;張照煌;王磊;;土壓平衡盾構(gòu)反扭矩的分析和計算[J];巖土力學;2013年05期

9 陸明;兩用土壓平衡盾構(gòu)準備開始施工[J];地下工程與隧道;1997年03期

10 劉仁鵬,劉萬京;土壓平衡盾構(gòu)技術(shù)淺談[J];工程機械;2000年08期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姜厚停;閆鑫;龔秋明;;土壓平衡盾構(gòu)施工中泡沫改良圓礫地層試驗研究[A];中國土木工程學會第十三屆年會暨隧道及地下工程分會第十五屆年會論文集[C];2008年

2 鄭仔弟;葛國華;楊超;朱亮;;如何實現(xiàn)土壓平衡盾構(gòu)的快速掘進[A];2011中國盾構(gòu)技術(shù)學術(shù)研討會論文集[C];2011年

3 朱偉;張明晶;張志允;;土壓平衡盾構(gòu)氣泡發(fā)泡劑的試驗研究[A];中國土木工程學會第九屆土力學及巖土工程學術(shù)會議論文集（下冊）[C];2003年

4 郭彩霞;耿富林;胡友遞;;淺析土壓平衡盾構(gòu)機在無水大粒徑卵礫石地層常壓開艙施工關(guān)鍵技術(shù)[A];中國土木工程學會第十五屆年會暨隧道及地下工程分會第十七屆年會論文集[C];2012年

5 王京磊;鄭仔弟;方依文;刁春仁;;土壓平衡盾構(gòu)機無軸螺旋葉片對接方法探討[A];2011中國盾構(gòu)技術(shù)學術(shù)研討會論文集[C];2011年

6 張映根;;土壓平衡盾構(gòu)在粘土、砂土地層中的掘進控制[A];中國土木工程學會第十一屆、隧道及地下工程分會第十三屆年會論文集[C];2004年

7 葉康慨;王延民;;土壓平衡盾構(gòu)施工土壓力的確定[A];城市地下空間開發(fā)與地下工程施工技術(shù)高層論壇論文集[C];2004年

8 王明勝;;土壓平衡盾構(gòu)穿越珠江關(guān)健性施工技術(shù)[A];中國中鐵隧道集團2007年水底隧道專題技術(shù)交流大會論文集[C];2007年

9 張士民;;土壓平衡盾構(gòu)機的維護保養(yǎng)[A];第二屆隧道掘進機（盾構(gòu)、TBM）專業(yè)委員會第一次學術(shù)研討會暨中鐵隧道集團城市盾構(gòu)項目管理、施工技術(shù)、設(shè)備維保交流會論文集[C];2011年

10 張友偉;;寧波地鐵土壓平衡盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)[A];第二屆隧道掘進機（盾構(gòu)、TBM）專業(yè)委員會第一次學術(shù)研討會暨中鐵隧道集團城市盾構(gòu)項目管理、施工技術(shù)、設(shè)備維保交流會論文集[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 通訊員 向奇志　麻成標;重工集團“復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)研制及其應(yīng)用”項目通過科技成果鑒定[N];中國鐵道建筑報;2011年

2 付毅飛;國產(chǎn)地鐵土壓平衡盾構(gòu)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];科技日報;2006年

3 張學民;我國首臺復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機問世[N];中國經(jīng)濟導(dǎo)報;2008年

4 本報記者 石峰　通訊員 向奇志;首臺國產(chǎn)土壓平衡盾構(gòu)貫通湘江[N];中國工業(yè)報;2012年

5 記者 常文征邋通訊員 付新慧;洛陽：國家“863”計劃獨中三元[N];河南日報;2007年

6 本報記者 劉艷 通訊員 史一宏;建地鐵的“大家伙”來啦[N];廈門日報;2014年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 羌培;超大直徑土壓平衡盾構(gòu)最佳施工參數(shù)匹配研究[D];上海大學;2015年

2 喬國剛;土壓平衡盾構(gòu)用新型發(fā)泡劑的開發(fā)與泡沫改良土體研究[D];中國礦業(yè)大學（北京）;2009年

3 劉暢;土壓平衡盾構(gòu)密封艙壓力控制的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];大連理工大學;2012年

4 鄧孔書;土壓平衡盾構(gòu)推進系統(tǒng)特性及布局優(yōu)化設(shè)計研究[D];清華大學;2010年

5 郭玉海;大直徑土壓平衡盾構(gòu)引起的地表變形及掘進控制技術(shù)研究[D];北京交通大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉志晟;南昌地鐵1號線土壓平衡盾構(gòu)施工沉降控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南昌大學;2015年

2 苑慶韋;南水北調(diào)東干渠某標段土壓平衡盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京工業(yè)大學;2015年

3 陳偉;土壓平衡盾構(gòu)施工的風險管理[D];東南大學;2015年

4 朱自鵬;砂卵石地層高水壓條件下土壓平衡盾構(gòu)防噴涌研究[D];北京交通大學;2016年

5 周尚榮;砂礫地層土壓平衡盾構(gòu)施工地表沉降分析與控制[D];中南大學;2010年

6 陳亮;基于動力學的土壓平衡盾構(gòu)減速器齒輪傳動系統(tǒng)可靠性評估及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[D];重慶大學;2011年

7 趙東杰;新型土壓平衡盾構(gòu)用泥漿研究[D];中國地質(zhì)大學(北京);2012年

8 劉大鵬;新型泡沫對土壓平衡盾構(gòu)土體改良作用評價[D];中國地質(zhì)大學(北京);2012年

9 晏勝榮;大直徑土壓平衡盾構(gòu)下穿圭塘河風險分析及施工技術(shù)研究[D];中南大學;2013年

10 牟友滔;土壓平衡盾構(gòu)施工引起的地表沉降非線性預(yù)測與控制分析[D];中南大學;2013年

  本文關(guān)鍵詞：砂卵石地層高水壓條件下土壓平衡盾構(gòu)防噴涌研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：477494