深埋隧道围岩衬砌径筋共体抗渗支护结构的力学机理研究与应用

基本信息
批准号:51678048
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:周晓敏
学科分类:
依托单位:北京科技大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王德胜,管华栋,徐衍,熊青香,魏书东,夏宗沂,王添财,和晓楠,程浩
关键词:
地下结构耦合场隧道施工掘进机衬砌
结项摘要

Nowadays,China is implement the national strategy of the “one Belt and one Road”, the high-speed railway and highway are march on to the high mountain area in the west of China and abroad. To avoid long curving and fluctuating roadway, many deep tunnels are essential to construct direct lines, thus “three high problems” such as high geo-stress, high water pressure, and high temperature would be encountered. Based on the latest achievement of shaft lining research under deep and high water pressures, and following up the undergoing research of synchronized implement of excavating and lining of tunneling, new watertight and support model of the community of surrounding rock and lining has been put forward, and the corresponding mechanics problem would been taken as a new research to deepen the understanding of the coupled field of stress and seepage and the construction process of working face. Firstly, this research is to focus on the construction process mechanics problem of working face caused by excavating and lining synchronously that is to study the mechanical state controlled by geo-stress of surrounding rock and the step length and parameter of initial lining to keep the stability and assure the safety of working face. Secondly, the structure promotion of the radical reinforced community of surrounding rock and lining are needed to further study, including the mutual feature matches both in mechanical and hydraulic characteristics. Such a research will offer the theorem base for setting up the tunneling method of excavating and lining synchronously, to simplified the construction process, to decrease the thickness of lining and to increase tunneling speed.

我国正在实施“一带一路”的国家战略,高速铁路和公路正在向我国西部和国外的高山峻岭进军,截弯取直,将需要建设一大批深埋隧道,将面临"三高"的环境条件制约。本课题从最新高水压深井井壁设计理论研究成果基础上,针对国内正在发展的隧道TBM同步衬砌施工技术,提出了基于围岩衬砌径筋共体抗渗支护结构模式,并作为隧道衬砌支护力学理论研究的新课题,深化渗流场应力场耦合和施工过程的隧道力学问题研究。本课题首先重点研究隧道同步掘砌的施工过程力学问题,即研究受围岩应力、施工步距和初衬支护参数所控制的掌子面的力学状态,以控制掘进工作面稳定和确保安全;其次,需要研究解决围岩和衬砌径筋共体的结构改进,包括其水理特性参数相互匹配等问题。二者研究可为实现同步衬砌施工工艺的改进提供理论分析基础,有助于简化隧道施工工艺,减薄衬砌厚度,提高隧道施工速度。

项目摘要

本课题团队专业从事深部地下工程施工的理论与技术研究,在施工、科研两方面走过进36年,在相关教学研究方面走过近16年;在当前我国深部交通隧道建设以及深部矿山井筒建设等领域共同遭遇挑战的历史机遇面前,本团队在继续2009年获得的高水压支护解析理论成果后,又在流固耦合基础理论、模型试验等方面有了重大理论与技术的突破。研究对象从前期的沉积岩围岩条件,发展到了隧道的全围岩的地质水文条件和工程条件,即从沉积类岩土发展到变质岩、火成岩,从岩土材料扩及到支护材料;开展了基于人造砼和原始围岩的力学性能试验方法和技术的对比统一化研究;开展了基于高水压达西和非达西渗流的流固耦合力学分析理论;开发和制备了模型试验装置设备,以及相关模型试验方法和计算技术等等。.项目研究成果是对传统新奥法施工的一次深层的理论和技术升级,将对国内外深部地下工程的支护理论、设计方法等产生深远影响;通过论文发表、国际会议和国际访问交流,本项目课题成果获得了欧美、俄罗斯和南非等国际同行专家的认同和赞许;课题试验数据为地下工程开创基于统一性设计和施工的工程应用填补空白。项目研究成果将极大地提高我国岩土工程的理论和技术水平,并能彰显我国深部地下空间和隧道建设等领域在国际学术界和工程界的领先地位。.项目研究不仅取得了良好的理论和技术成果,也在人才培养方面取得一定的成绩,此外还在设计、施工企业单位进行了左右成效的推广应用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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