考虑施工动态特征的大直径盾构隧道管片力学行为与精细化模型研究

批准号:
51708564
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
梁禹
依托单位:
学科分类:
E0808.地下与隧道工程
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
李孜理、李佳彬、刘锋涛、程晔、黄帅、孙鹏飞
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中文摘要
既有盾构隧道管片结构受力模型,没有考虑施工荷载时空分布的影响,也没有考虑接头位置或外荷载不同时接头抗弯刚度的差异性,得到的计算结果与实际存在一定差距。本项目以典型大直径盾构隧道施工阶段管片力学行为为研究对象,基于三维空间与时间维度,构建同步注浆浆液扩散-固结-消散模型,分析浆液压力对管片力学行为的影响。之后建立关于管片接头抗弯刚度的非线性方程组,构建外荷载作用下管片不同位置接头抗弯刚度迭代模型并快速求解。最后,考虑施工荷载的时空分布和接头刚度差异性特征,基于随机集理论表达施工荷载和地层参数的不确定性,精细化分析大直径管片力学行为特征,提出管片变形损伤表征指标,并将计算结果与管片全环加载模型试验结果进行验证,为大直径盾构隧道施工精确控制提供依据。本项目将在荷载时空分布、非线性迭代和随机集有限元之间搭建有效联合计算平台,解决管片结构力学行为与算法的重要底层科学问题,具有显著理论价值与应用前景。
英文摘要
The existing segments mechanical model of shield tunnel, had neither considered the influence of the time and space distribution of construction load, nor the otherness of joint bending stiffness in case the joint position or external load are different, resulting some difference between calculation results and practical situation. Taking a typical large-diameter shield tunnel as research object, the mechanical behavior of segments during construction will be studied. Based on three dimension of space and time, a synchronous grout diffusion - consolidation - dissipation model will be built, to analysis the influence of grouting pressure on the mechanical behavior of segment. And than the nonlinear equations and an iteration model about the segment joint will be built, to calculate the bending stiffness of it at different location and under different external load condition. Finally, considering the time and space distribution characteristics of construction load and the otherness of joint bending stiffness, and adopting the random sets theory to express the uncertainty of construction load and formation parameters, the mechanical behavior of the large diameter segment will be analyzed, and the segment deformation and damage characterization index will be put forward too. The calculated results will be compared with the all-ring segment load model test, providing the basis for accurate control of large diameter shield tunnel construction. This project will build an effective union computing platform among time-space distribution of construction load, nonlinear iteration of joint bending stiffness and random set finite element theory, to solve the underlying scientific problems about segment mechanical behavior and algorithm during construction, which will has significant theoretical value and application prospects.
既有盾构隧道管片结构受力模型,没有考虑施工荷载时空分布的影响,也没有考虑接头位置或外荷载不同时接头抗弯刚度的差异性,得到的计算结果与实际存在一定差距。本项目以典型大直径盾构隧道施工阶段管片力学行为为研究对象,基于三维空间与时间维度,构建同步注浆浆液扩散-固结-消散模型,分析浆液压力对管片力学行为的影响。之后建立关于管片接头抗弯刚度的非线性方程组,构建外荷载作用下管片不同位置接头抗弯刚度迭代模型并快速求解。最后,考虑施工荷载的时空分布和接头刚度差异性特征,基于随机集理论表达施工荷载和地层参数的不确定性,精细化分析大直径管片力学行为特征,提出管片变形损伤表征指标,并将计算结果与管片全环加载模型试验结果进行验证,为大直径盾构隧道施工精确控制提供依据。本项目将在荷载时空分布、非线性迭代和随机集有限元之间搭建有效联合计算平台,解决管片结构力学行为与算法的重要底层科学问题,具有显著理论价值与应用前景。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.2019.03.020
发表时间:2019
期刊:铁道科学与工程学报
影响因子:--
作者:孙鹏飞;黄林冲;黄勐;梁禹
通讯作者:梁禹
DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.2019.05.019
发表时间:2019
期刊:铁道科学与工程学报
影响因子:--
作者:李军;黄帅;黄林冲;梁禹
通讯作者:梁禹
Model test and numerical simulation of frost heave during twin-tunnel construction using artificial ground-freezing technique
人工地冻技术双隧道施工冻胀模型试验与数值模拟
DOI:10.1016/j.compgeo.2019.103155
发表时间:2019
期刊:Computers and Geotechnics
影响因子:5.3
作者:Cai Haibing;Li Sheng;Liang Yu;Yao Zhishu;Cheng Hua
通讯作者:Cheng Hua
Analysis of ground collapse caused by shield tunnelling and the evaluation of the reinforcement effect on a sand stratum
盾构施工地表塌陷分析及砂地层加固效果评价
DOI:10.1016/j.engfailanal.2020.104616
发表时间:2020-09
期刊:Engineering Failure Analysis
影响因子:4
作者:Liang Yu;Chen Xiangyu;Yang Junsheng;Zhang Jian;Huang Linchong
通讯作者:Huang Linchong
Investigation of the cause of shield-driven tunnel instability in soil with a soft upper layer and hard lower layer
上软下硬土中盾构隧道失稳原因探讨
DOI:10.1016/j.engfailanal.2020.104832
发表时间:2020-12-01
期刊:ENGINEERING FAILURE ANALYSIS
影响因子:4
作者:Zhang, Jian;Liang, Yu;Feng, Tugen
通讯作者:Feng, Tugen
侵蚀环境与多源荷载耦合作用下海底盾构隧道服役性态劣化机理及耐久性提升关键技术
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:15.0万元
- 批准年份:2024
- 负责人:梁禹
- 依托单位:
盾构隧道空间关联变形对其力学传递机制影响及结构安全动态评价研究
- 批准号:52378427
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50.00万元
- 批准年份:2023
- 负责人:梁禹
- 依托单位:
考虑管片横截面非线性变形影响的盾构隧道纵向力学特征研究
- 批准号:2020A151501271
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2020
- 负责人:梁禹
- 依托单位:
国内基金
海外基金
