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深部复合地层管片衬砌与可压缩层联合支护技术研究

齐春 何川 封坤 彭祖昭 汤印 代聪

齐春, 何川, 封坤, 彭祖昭, 汤印, 代聪. 深部复合地层管片衬砌与可压缩层联合支护技术研究[J]. 工程力学, 2019, 36(4): 62-71,99. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.10.0760
引用本文: 齐春, 何川, 封坤, 彭祖昭, 汤印, 代聪. 深部复合地层管片衬砌与可压缩层联合支护技术研究[J]. 工程力学, 2019, 36(4): 62-71,99. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.10.0760
QI Chun, HE Chuan, FENG Kun, PENG Zu-zhao, TANG Yin, DAI Cong. STUDY ON THE EFFECTS OF COMBINED SUPPORTS OF SEGMENTAL LININGS AND COMPRESSIBLE LAYERS IN DEEP-BURIED COMPOSITE GROUND[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(4): 62-71,99. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.10.0760
Citation: QI Chun, HE Chuan, FENG Kun, PENG Zu-zhao, TANG Yin, DAI Cong. STUDY ON THE EFFECTS OF COMBINED SUPPORTS OF SEGMENTAL LININGS AND COMPRESSIBLE LAYERS IN DEEP-BURIED COMPOSITE GROUND[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(4): 62-71,99. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.10.0760

深部复合地层管片衬砌与可压缩层联合支护技术研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.10.0760
基金项目: 国家重点研发计划项目(2016YFC0802202);国家自然科学基金项目(51878569,51578462,U1361210)
详细信息
    作者简介:

    齐春(1988-),男,河南人,博士,主要从事隧道与地下工程方面的设计与研究工作(E-mail:qichun0304@126.com);何川(1964-),男,重庆人,教授,博士,博导,主要从事隧道与地下工程方面的教学和研究工作(E-mail:chuanhe21@163.com);彭祖昭(1993-),男,广东人,硕士生,主要从事隧道与地下工程方面的研究工作(E-mail:1101091692@qq.com);汤印(1991-),男,四川人,硕士,主要从事隧道与地下工程方面的设计与研究工作(E-mail:1530398460@qq.com);代聪(1988-),男,山东人,博士,主要从事隧道与地下工程方面的研究工作(E-mail:dc_526@163.com).

    通讯作者: 封坤(1983-),男,陕西人,副教授,博士,硕导,主要从事隧道与地下工程方面的教学和研究工作(E-mail:windfeng813@163.com).
  • 中图分类号: TD262;U25

STUDY ON THE EFFECTS OF COMBINED SUPPORTS OF SEGMENTAL LININGS AND COMPRESSIBLE LAYERS IN DEEP-BURIED COMPOSITE GROUND

  • 摘要: 深埋盾构隧道所受围岩压力主要为围岩挤压型大变形产生的形变压力,其主要特点是变形持续时间长且具有重复性,支护完成后围岩压力仍将持续增大,企图通过增加支护刚度来抑制围岩变形是不现实的,采用让压支护是解决问题的一个方向。同时,深部围岩赋存条件复杂,岩体结构复杂多变,盾构隧道穿越复合地层不可避免。以国内两座大埋深盾构煤矿斜井为背景,采用相似模型试验和有限元数值计算手段,对比分析不同复合地层条件下管片衬砌+可压缩层联合支护时管片衬砌的力学性能。研究结果表明:在模型正确建立且参数取值合理的前提下,有限元数值计算结果可以和相似模型试验结果很好的吻合。均一地层条件下可压缩层可使管片最大弯矩减小12.5%~19.9%,最大轴力减小14.2%。复合地层使管片弯矩量值和分布均产生明显变化,但对管片轴力的影响则不明显,管片弯矩对复合地层抗力更为敏感,而轴力对复合地层抗力不敏感。有可压缩层情况下,复合地层中管片内力分布更加均匀,轴力的变化不明显。复合地层相对厚度对管片最大正弯矩的影响较为稳定,对管片最大负弯矩影响显著,使其产生位置偏向相对较软一侧的地层,且相对厚度越大偏移越明显。"上硬下软"复合地层中管片弯矩更容易受地层相对刚度的影响。
  • [1] 何川. 盾构/TBM施工煤矿长距离斜井的技术挑战与展望[J]. 隧道建设, 2014, 34(4):287-297. HE Chuan. Challenges and prospective of construction of long-distance inclined shafts of coal mine by shield/TBM[J]. Tunnel Construction, 2014, 34(4):287-297. (in Chinese)
    [2] 刘泉声, 黄兴, 刘建平, 等. 深部复合地层围岩与TBM的相互作用及安全控制[J]. 煤炭学报, 2015, 40(6):1213-1224. Liu Quansheng, Huang Xing, Liu Jianping, et al. Interaction and safety control between TBM and deep mixed ground[J]. Journal of China Coal Society, 2015, 40(6):1213-1224. (in Chinese)
    [3] 王俊奇, 何本国, 张有天, 等. 深埋隧道轴线合理布置与衬砌结构稳定性研究[J]. 工程力学, 2015, 32(12):188-197. Wang Junqi, He Benguo, Zhang Youtian, et al. Study on the axis orientation and stability of linings for deep tunnels[J]. Engineering Mechanics, 2015, 32(12):188-197. (in Chinese)
    [4] Yu Yang, Bai Jianbo, Wang Xiangyu, et al. High-resistance controlled yielding supporting technique in deep-well oil shale roadways[J]. International Journal of Mining Science and Technology, 2014, 24(2):229-236.
    [5] 袁亮. 深井巷道围岩控制理论及淮南矿区工程实践[M]. 北京:煤炭工业出版社, 2006. Yuan Liang. Control of surrounding strata in deep mine roadways and practice in Huainan area[M]. Beijing:China Coal Industry Publishing House, 2006. (in Chinese)
    [6] 赵玉东. 挤压型大变形地下硐室中支护型式的适宜性研究[D]. 成都:西南交通大学, 2016. Zhao Yudong. Research on suitability of supporting types for large deformation underground chamber in squeezing ground[D]. Chengdu:Southwest Jiaotong University, 2016. (in Chinese)
    [7] 孙闯, 张向东, 张建俊. 深部断层破碎带竖井围岩与支护系统稳定性分析[J]. 煤炭学报, 2013, 38(4):2282-2292. Sun Chuang, Zhang Xiangdong, Zhang Jianjun. Stability analysis of vertical shaft surrounding rock and supporting system in deep fault fracture[J]. Journal of China Coal Society, 2013, 38(4):2282-2292. (in Chinese)
    [8] 牛双建, 靖洪文, 张忠宇, 等. 深部软岩巷道围岩稳定控制技术研究及应用[J]. 煤炭学报, 2011, 36(4):914-920. Niu Shuangjian, Jing Hongwen, Zhang Zhongyu, et al. Study on control technology of surrounding rocks in deep soft roadway and its application[J]. Journal of China Coal Society, 2011, 36(4):914-920. (in Chinese)
    [9] 王卫军, 彭刚, 黄俊. 高应力极软破碎岩层巷道高强度耦合支护技术研究[J]. 煤炭学报, 2011, 22(2):223-229. Wang Weijun, Peng Gang, Huang Jun. Research on high-strength coupling support technology of high stress extremely soft rock roadway[J]. Journal of China Coal Society, 2011, 22(2):223-229. (in Chinese)
    [10] Ramoni M, Anagnostou G. Tunnel boring machines under squeezing conditions[J]. Tunneling and Underground Space Technology, 2010, 25(2):139-157.
    [11] Cantieni L, Anagnostou G. The interaction between yielding supports and squeezing ground[J]. Tunneling and Underground Space Technology, 2009, 24(3):309-322.
    [12] 胡雄玉, 晏启祥, 何川, 等. 管片衬砌配合碎石可压缩层的斜井支护结构型式及其应用[J]. 岩石力学与工程学报, 2016, 35(3):579-591. Hu Xiongyu, Yan Qixiang, He Chuan, et al. A support structure of segment lining combined with compressible crushed stone and its applications in inclined shaft[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2016, 35(3):579-591. (in Chinese)
    [13] 竺维彬, 鞠世健. 复合地层中的盾构施工技术[M]. 北京:中国科学技术出版社, 2006. Zhu Weibin, Ju Shijian. Shield tunneling technology in nixed face ground conditions[M]. Beijing:China Science and Technology Press, 2006. (in Chinese)
    [14] 何川, 张建刚, 杨征. 层状复合地层条件下管片衬砌结构力学特征模型试验研究[J]. 岩土工程学报, 2008, 30(10):1537-1543. He Chuan, Zhang Jiangang, Yangzheng. Model test on mechanical characteristics of segment lining structure under multi-layered strata[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2008, 30(10):1537-1543. (in Chinese)
    [15] 徐国文, 王士民, 汪冬兵. 基于接头抗弯刚度非线性的壳-弹簧-接触-地层模型的建立[J]. 工程力学, 2016, 33(12):158-166. Xu Guowen, Wang Shimin, Wang Dongbing. Shellspring-contact-ground model based on segment joint stiffness nolinearity[J]. Engineering Mechanics, 2016, 33(12):158-166. (in Chinese)
    [16] 朱宏海. 上软下硬复合地层地铁盾构隧道设计及施工探析[J]. 隧道建设, 2015, 35(2):144-148. Zhu Honghai. Design and construction of shield-bored metro tunnels in hard-soft heterogeneous ground, 2015, 35(2):144-148. (in Chinese)
  • [1] 胡雄玉, 何川, 杨清浩, 吴迪.  管片衬砌配合陶粒可压缩层的支护结构与围岩相互作用模型 . 工程力学, 2018, 35(3): 86-95. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.11.0851
    [2] 蔡建军, 谢璨, 李树忱, 李术才, 赵世森.  复杂条件下深基坑多层支护方法及数值模拟研究 . 工程力学, 2018, 35(2): 188-194. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.10.0792
    [3] 闫澍旺, 霍知亮, 楚剑, 郭伟.  黏土中负压桶形基础下沉与承载特性试验及有限元分析研究 . 工程力学, 2016, 33(1): 122-132. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.0465
    [4] 何本国, 张志强, 马腾飞.  大断面隧道模型试验水压模拟加载方法 . 工程力学, 2015, 32(1): 128-136. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.07.0689
    [5] 孙宗光, 陈一飞, 邵元, 石健, 栗燕娜.  基于模型试验的悬索桥结构损伤识别研究 . 工程力学, 2014, 31(6): 132-137. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.12.0980
    [6] 曹兆虎, 孔纲强, 刘汉龙, 周航.  基于PIV技术的沉桩过程土体位移场模型试验研究 . 工程力学, 2014, 31(8): 168-174. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.0217
    [7] 禚一, 李忠献, 王菲.  桥梁地震碰撞分析中不同接触单元模型的对比分析 . 工程力学, 2014, 31(3): 11-17. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.04.0302
    [8] 张延年, 王元清, 李恒, 石永久, 刘明, 张洵.  现场发泡夹心墙平面外抗震性能模型试验与数值试验研究 . 工程力学, 2012, 29(6): 78-84. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2010.07.0506
    [9] 詹 胜, 谭华耀, 徐幼麟, 区浩然, 张笑华.  裸光纤光栅及光纤力锤在大桥模型试验中的应用 . 工程力学, 2011, 28(3): 103-108.
    [10] 徐伟炜, 吕志涛, 丁汉山.  基于开关控制的智能预应力结构模型试验 . 工程力学, 2011, 28(5): 105-110.
    [11] 赵大洲, 景来红.  盾构隧道管片衬砌的平板壳-接缝元-地基系统模型研究 . 工程力学, 2011, 28(6): 110-117.
    [12] 沈明燕, 钟新谷, 刘学伟.  混凝土箱梁腹板竖向预应力损失的模型试验研究 . 工程力学, 2010, 27(9): 168-174.
    [13] 李 围, 何 川, 陈晓婷.  配合盾构法建成三连拱地铁车站模型试验研究 . 工程力学, 2010, 27(增刊Ⅱ): 245-248.
    [14] 申玉生;高 波;王峥峥.  强震区山岭隧道振动台模型试验破坏形态分析 . 工程力学, 2009, 26(增刊 I): 62-066.
    [15] 卢彭真, 张俊平, 赵人达.  典型人字形桥梁模型试验研究与分析 . 工程力学, 2008, 25(3): 0-143.
    [16] 刘英奎, 黄盛楠, 叶列平, 陆新征, 刘仁林, 张晓晖.  大比例连续刚构桥模型试验及损伤评估 . 工程力学, 2007, 24(10): 0-130.
    [17] 苏宗贤, 何 川.  盾构隧道管片衬砌内力分析的壳-弹簧-接触模型及其应用 . 工程力学, 2007, 24(10): 0-136.
    [18] 方自虎, 蔺宏, 黄鹄, 郑汉忠.  管廊内燃气泄漏扩散的模型试验与数值仿真 . 工程力学, 2006, 23(9): 189-192.
    [19] 唐天国, 刘浩吾, 陈春华, 刘晓森.  梁裂缝损伤检测的模态应变能法及试验研究 . 工程力学, 2005, 22(S1): 39-45.
    [20] 崔军, 孙炳楠, 楼文娟, 杨骊先.  钢管混凝土桁架拱桥模型试验研究 . 工程力学, 2004, 21(5): 83-86.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-11
  • 修回日期:  2019-01-02
  • 刊出日期:  2019-04-25

深部复合地层管片衬砌与可压缩层联合支护技术研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.10.0760
    基金项目:  国家重点研发计划项目(2016YFC0802202);国家自然科学基金项目(51878569,51578462,U1361210)
    作者简介:

    齐春(1988-),男,河南人,博士,主要从事隧道与地下工程方面的设计与研究工作(E-mail:qichun0304@126.com);何川(1964-),男,重庆人,教授,博士,博导,主要从事隧道与地下工程方面的教学和研究工作(E-mail:chuanhe21@163.com);彭祖昭(1993-),男,广东人,硕士生,主要从事隧道与地下工程方面的研究工作(E-mail:1101091692@qq.com);汤印(1991-),男,四川人,硕士,主要从事隧道与地下工程方面的设计与研究工作(E-mail:1530398460@qq.com);代聪(1988-),男,山东人,博士,主要从事隧道与地下工程方面的研究工作(E-mail:dc_526@163.com).

    通讯作者: 封坤(1983-),男,陕西人,副教授,博士,硕导,主要从事隧道与地下工程方面的教学和研究工作(E-mail:windfeng813@163.com).
  • 中图分类号: TD262;U25

摘要: 深埋盾构隧道所受围岩压力主要为围岩挤压型大变形产生的形变压力,其主要特点是变形持续时间长且具有重复性,支护完成后围岩压力仍将持续增大,企图通过增加支护刚度来抑制围岩变形是不现实的,采用让压支护是解决问题的一个方向。同时,深部围岩赋存条件复杂,岩体结构复杂多变,盾构隧道穿越复合地层不可避免。以国内两座大埋深盾构煤矿斜井为背景,采用相似模型试验和有限元数值计算手段,对比分析不同复合地层条件下管片衬砌+可压缩层联合支护时管片衬砌的力学性能。研究结果表明:在模型正确建立且参数取值合理的前提下,有限元数值计算结果可以和相似模型试验结果很好的吻合。均一地层条件下可压缩层可使管片最大弯矩减小12.5%~19.9%,最大轴力减小14.2%。复合地层使管片弯矩量值和分布均产生明显变化,但对管片轴力的影响则不明显,管片弯矩对复合地层抗力更为敏感,而轴力对复合地层抗力不敏感。有可压缩层情况下,复合地层中管片内力分布更加均匀,轴力的变化不明显。复合地层相对厚度对管片最大正弯矩的影响较为稳定,对管片最大负弯矩影响显著,使其产生位置偏向相对较软一侧的地层,且相对厚度越大偏移越明显。"上硬下软"复合地层中管片弯矩更容易受地层相对刚度的影响。

English Abstract

齐春, 何川, 封坤, 彭祖昭, 汤印, 代聪. 深部复合地层管片衬砌与可压缩层联合支护技术研究[J]. 工程力学, 2019, 36(4): 62-71,99. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.10.0760
引用本文: 齐春, 何川, 封坤, 彭祖昭, 汤印, 代聪. 深部复合地层管片衬砌与可压缩层联合支护技术研究[J]. 工程力学, 2019, 36(4): 62-71,99. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.10.0760
QI Chun, HE Chuan, FENG Kun, PENG Zu-zhao, TANG Yin, DAI Cong. STUDY ON THE EFFECTS OF COMBINED SUPPORTS OF SEGMENTAL LININGS AND COMPRESSIBLE LAYERS IN DEEP-BURIED COMPOSITE GROUND[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(4): 62-71,99. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.10.0760
Citation: QI Chun, HE Chuan, FENG Kun, PENG Zu-zhao, TANG Yin, DAI Cong. STUDY ON THE EFFECTS OF COMBINED SUPPORTS OF SEGMENTAL LININGS AND COMPRESSIBLE LAYERS IN DEEP-BURIED COMPOSITE GROUND[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(4): 62-71,99. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.10.0760
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