基于钻孔随钻信息的爆破设计岩石系数确定方法

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作者 赵宇飞 祁利 +2 位作者 王震洲 姜岚 曹瑞琅 《河北工程大学学报(自然科学版)》 2024年第6期101-106,共6页

为了通过智能感知技术实时感知待爆破岩体物理力学特性,自主研发了随钻系统,得到了爆破孔实时钻进信息。通过对采集数据的深入挖掘与分析,提出了表征岩体完整性以及岩块单轴抗压等力学指标的分析方法,构建了基于数字钻进随钻信息的岩石... 为了通过智能感知技术实时感知待爆破岩体物理力学特性,自主研发了随钻系统,得到了爆破孔实时钻进信息。通过对采集数据的深入挖掘与分析,提出了表征岩体完整性以及岩块单轴抗压等力学指标的分析方法,构建了基于数字钻进随钻信息的岩石系数的取值图谱。在此基础上将基于爆破块度反算的岩石系数作为先验数据,利用Bayes理论,不断把现场爆破施工确定的岩石系数数据融合到先验分布中,获得岩石系数的后验分布。与传统的方法相比,提出的岩石系数确定方法更加智能准确,可以为下一阶段的岩体爆破参数进行优化设计。 展开更多

关键词 数字钻进 爆破设计 岩石系数 Bayes理论 确定方法

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基于TBM掘进大数据和特征参数的引水隧洞塌方分析 被引量：1

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作者 裴成元 张云旆 +2 位作者 刘军生 刘立鹏 曹瑞琅 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第5期952-963,共12页

针对TBM掘进过程中缺乏对围岩质量和塌方风险快捷、精准的预测预警方法,通过对TBM掘进大数据的深入挖掘,结合对实际工程塌方数据的剖析,提出潜在塌方风险的辅助判断依据。首先,对冗杂、连续的原始采集数据进行预处理,获取高质量的分析数... 针对TBM掘进过程中缺乏对围岩质量和塌方风险快捷、精准的预测预警方法,通过对TBM掘进大数据的深入挖掘,结合对实际工程塌方数据的剖析,提出潜在塌方风险的辅助判断依据。首先,对冗杂、连续的原始采集数据进行预处理,获取高质量的分析数据;然后,基于参数的相关性分析提出围岩特征参数的计算方法,并围绕特征参数的合理性和适用性,通过理论推导、室内试验和现场原位掘进试验进行论证;最后,结合实际的TBM塌方案例分析特征参数与围岩地质情况的相关性,提出塌方风险快速判断依据。结果表明:基于TBM掘进数据获取的围岩特征参数在一定程度上反映了围岩质量,其数值与围岩质量正相关,当其数值显著降低、变幅超过69.2%时,当前的掘进循环极大可能存在塌方风险。 展开更多

关键词 引水隧洞 TBM 大数据 围岩质量 特征参数 塌方分析

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随钻监测数据预处理方法研究

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作者 肖浩汉 曹瑞琅 +2 位作者 王玉杰 赵宇飞 孙彦鹏 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期1379-1390,共12页

为攻克多维异构随钻监测数据处理难题,本研究分析多钻孔钻进数据特征,采用统计分析和机器学习方法,提出了一种数据预处理方法。该方法首先对原始钻进数据特征进行分析,确定了稳定钻进阶段数据提取判断标准,提出识别异常钻进数据的准则,... 为攻克多维异构随钻监测数据处理难题,本研究分析多钻孔钻进数据特征,采用统计分析和机器学习方法,提出了一种数据预处理方法。该方法首先对原始钻进数据特征进行分析,确定了稳定钻进阶段数据提取判断标准,提出识别异常钻进数据的准则,并评估了多种方法在钻进数据缺失修补和滤波降噪方面的适用性。结果表明:两点线性插补方法取得了最低的误差指标和最佳的缺失插补效果;巴特沃斯滤波器在不同噪声类型下均取得了最优的滤波效果。最后,开发了轻量化钻进数据自动预处理软件,并在工程案例中验证了其快速完成数据提取、分类、修补和降噪的能力。研究结果为工程实践提供了可靠的理论依据和数据支持。 展开更多

关键词 随钻钻进(探) 数据预处理 机器学习 缺失插补 滤波降噪

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基于残余强度修正的岩石损伤软化统计本构模型研究 被引量：64

4

作者 曹瑞琅 贺少辉 +1 位作者 韦京 王芳 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1652-1660,1667,共10页

岩石随着围压的增大,残余强度的增加幅度比峰值强度大,残余强度逐渐成为影响岩石全应力-应变曲线峰后段的主要因素,因此,建立岩石损伤软化统计本构模型时,对残余强度进行修正是非常必要的。基于岩石应变强度理论以及岩石微元强度服从Wei... 岩石随着围压的增大,残余强度的增加幅度比峰值强度大,残余强度逐渐成为影响岩石全应力-应变曲线峰后段的主要因素,因此,建立岩石损伤软化统计本构模型时,对残余强度进行修正是非常必要的。基于岩石应变强度理论以及岩石微元强度服从Weibull随机分布的假设,考虑岩石峰后残余强度对损伤变量进行修正,在微元破坏符合Hoek-Brown屈服准则条件下,建立了能够反映岩石峰后软化特征的三维损伤统计本构模型;依据岩石试验全应力-应变曲线的几何特征,推导出本构模型参数的数学表达式,并基于花岗岩室内试验数据对模型参数进行探讨,研究了Weibull分布参数与本构模型的关系,探讨了损伤修正系数的取值和岩石累积损伤的扩展过程;将建立的本构模型理论曲线与4种岩石(斑状二长花岗岩、细晶大理岩、砂岩和粉砂质泥岩)不同围压下的常规三轴压缩试验曲线进行对比分析,结果表明,该模型能很好地描述岩石破裂过程的全应力-应变关系和表征岩石残余强度特征。这对于岩石损伤软化问题以及岩石加固处理措施的研究均具有重要的意义。 展开更多

关键词 损伤模型 HOEK-BROWN准则 WEIBULL分布 残余强度 损伤变量

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基于钻进过程指数定量评价岩体完整性原位试验研究 被引量：21

5

作者 曹瑞琅 王玉杰 +3 位作者 赵宇飞 汪小刚 和孙文 彭林军 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期679-687,I0004,共10页

钻孔过程中钻具实时响应特征蕴藏着大量工程地质信息,通过解译钻进数据定量评价岩体完整性,可为快速获取工程岩体的地质特征提供新途径。采用高精度数字液压、扭矩、转速和激光位移传感器监测地质钻机传动部位,搭建了新型地质钻机数字... 钻孔过程中钻具实时响应特征蕴藏着大量工程地质信息,通过解译钻进数据定量评价岩体完整性,可为快速获取工程岩体的地质特征提供新途径。采用高精度数字液压、扭矩、转速和激光位移传感器监测地质钻机传动部位,搭建了新型地质钻机数字钻进监测系统。开展了均质材料和裂隙岩体原位钻进试验,根据实时、连续及同步获取的钻具响应特征参数,建立了钻进压力、钻进扭矩、钻头转速和钻进速度的函数关系。在此基础上,滤除钻机机械参数对钻进速度的影响,提出了用于表达岩体完整性的新指标——钻进过程指数。研究发现,钻进过程指数的数字变化趋势能综合反映岩体的破碎程度,能通过信息化方法和数据运算获取岩体完整性,削减了人工统计RQD和编纂岩芯柱状素描图等繁杂的工序,还降低了人为主观因素的不利影响。 展开更多

关键词 岩体完整性 地质钻机 钻进过程指数 钻进速度 原位试验

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地质强度指标的模糊综合评判法 被引量：19

6

作者 曹瑞琅 贺少辉 +1 位作者 郭炎伟 王芳 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期3100-3108,共9页

评价岩体地质强度指标(GSI)时,因其基本要素取值过程存在较大的随机性和模糊性,很难用静态的模式去准确衡量每个影响因素,岩体特征参量的模糊性反映其内在的不确定性,模糊数学理论为更客观地刻画这种特性提供有力的数学手段。首先引入... 评价岩体地质强度指标(GSI)时,因其基本要素取值过程存在较大的随机性和模糊性,很难用静态的模式去准确衡量每个影响因素,岩体特征参量的模糊性反映其内在的不确定性,模糊数学理论为更客观地刻画这种特性提供有力的数学手段。首先引入岩体节理组数Jn、节理间距l和岩体完整性系数Kv描述岩体结构特征,大比例尺波形系数Jw、小比例尺光滑系数Js和节理蚀变系数Ja描述结构面条件,然后把多因素模糊综合评判理论应用到GSI系统的评价中去,并利用层次分析法确定模糊评判因素的权重,建立GSI系统的模糊综合评判模型。工程应用表明,这种方法针对性较强、误差较小,能够将地质调查勘探结果、试验结果、统计数据以及专家意见有机结合起来,从而减小研究者决策时主观性。GSI系统的模糊综合评判法为GSI系统量化提供新的途径。 展开更多

关键词 岩石力学 地质强度指标 模糊综合评判法 层次分析法 岩体力学参数 地质调查

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基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解 被引量：13

7

作者 曹瑞琅 段庆伟 +2 位作者 赵宇飞 刘立鹏 姚文博 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2017年第4期64-71,共8页

为进行流变围岩圆形隧洞工程应力、应变分析,将Hoek-Brown强度准则引入到西原流变本构模型,同时在力学模型中考虑掌子面推进效应和支护阻力对围岩应力释放率的影响,得到了支护条件下基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解。... 为进行流变围岩圆形隧洞工程应力、应变分析,将Hoek-Brown强度准则引入到西原流变本构模型,同时在力学模型中考虑掌子面推进效应和支护阻力对围岩应力释放率的影响,得到了支护条件下基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解。通过锦屏二级水电站引水隧洞案例验证解析方法的可靠性,并进行了塑性区半径和围岩变形的影响因素定量分析。研究结果表明:(1)基于Hoek-Brown准则的西原模型更能反映实际隧洞工程岩体流变特性,建立的解析方法能够考虑围岩应力释放效应和塑性体积扩容特征对围岩变形的影响,其计算结果与实际监测数据吻合良好;(2)围岩应力释放系数、Hoek-Brown准则参数s、原岩应力和隧洞半径对塑性区半径的影响较大,是判断流变围岩隧洞稳定性的主要考虑指标,相对而言,岩石单轴抗压强度和Hoek-Brown准则参数m对塑性区半径的影响较小;(3)引入围岩扩容系数后,围岩位移量显著增加,但基本不影响围岩流变变形曲线形态和塑性区半径,从洞壁向围岩内部延伸,围岩扩容系数对围岩变形的影响越来越小。 展开更多

关键词 黏弹塑性 西原模型 HOEK-BROWN准则 塑性区半径 围岩变形

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偏压富水软岩大断面隧道下穿建筑物地层变形及影响分析 被引量：21

8

作者 曹瑞琅 贺少辉 李子峰 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期982-990,共9页

偏压富水软岩大断面隧道施工引起的地层变形是多方面影响因素叠加的结果。结合武广高铁尖峰顶隧道下穿地表高压输电线塔的工程实践,首先对隧道施工前后地层变形监测和分析提出控制大变形的工程措施,然后采用综合统计和理论分析,研究地... 偏压富水软岩大断面隧道施工引起的地层变形是多方面影响因素叠加的结果。结合武广高铁尖峰顶隧道下穿地表高压输电线塔的工程实践,首先对隧道施工前后地层变形监测和分析提出控制大变形的工程措施,然后采用综合统计和理论分析,研究地形条件、地层产状、隧道和通道施工、地面荷载、地表坍塌造成的地层变形与建筑物位移的关系,最后以流固耦合数值分析为手段对影响地层变形的关键因素进行量化分析。结果表明:(1)偏压富水软岩大断面隧道下穿工程,地表地形引起的地层变形是影响地表建筑物水平位移和倾斜的主要因素;(2)地层变形叠加效应对建筑物倾斜的影响存在明显的方向性,当多重因素引起的地层变形产生互逆方向位移叠加时对控制建筑物倾斜有利;(3)软岩顺层斜坡地面下的大断面偏压隧道施工,地层变形在垂直于隧道轴线两侧呈非对称分布,变形最大区域位于向山坡侧;(4)从影响地层变形长期效应上看,因施工引起的地层变形增量波动大但收敛快,地表地形引起的地层变形在施工后仍持续发展,成为影响建筑物安全性的长期潜在因素。 展开更多

关键词 隧道工程 大断面偏压隧道 近接施工 地层变形 变形监测 流固耦合

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无黏结预应力环锚衬砌力学特性原位加载试验研究 被引量：7

9

作者 曹瑞琅 王玉杰 +2 位作者 汪小刚 齐文彪 皮进 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1522-1529,共8页

新型无黏结环锚衬砌具备预应力损失低、薄弱区小、施工便捷等优势,但因结构复杂致使力学特性不明确,阻碍了其广泛应用。依托引松工程总干线压力隧洞,开展了首次预应力环锚衬砌大型原位加载试验,明确了内水压加载过程中衬砌预应力重分布... 新型无黏结环锚衬砌具备预应力损失低、薄弱区小、施工便捷等优势,但因结构复杂致使力学特性不明确,阻碍了其广泛应用。依托引松工程总干线压力隧洞,开展了首次预应力环锚衬砌大型原位加载试验,明确了内水压加载过程中衬砌预应力重分布特征,揭示了环锚拉力、钢筋应力以及锚固应力损失变化规律,并探讨了围岩和环锚衬砌联合承载作用。原位试验表明:环锚衬砌整体预应力分布均匀,高效地利用了锚索高强抗拉性和混凝土抗压性,常规钢筋作用极小,因而整体可不配筋或仅构造配筋;锚具槽背后混凝土预应力稍薄弱,是高内水压作用下结构潜在破坏区域,但内水加载过程中衬砌环向、纵向预应力值趋于一致,将有效减缓预应力薄弱部位开裂倾向;环锚衬砌具备优越的抗拉和抗渗性能,可不依赖于围岩条件而独立承载,也可利用围岩部分承载以降低预应力设计值或增加结构安全裕度,它能为覆盖层薄、地质条件差且内水压力高的大直径压力隧洞长期存在的支护难问题,提供解决新途径。 展开更多

关键词 压力隧洞 预应力衬砌 无黏结环锚 原位试验 内水压力加载

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TBM净掘进速度预测模型发展现状及参数分析 被引量：11

10

作者 曹瑞琅 王玉杰 +1 位作者 陈晨 刘立鹏 《水利水电技术》 北大核心 2019年第8期96-105,共10页

TBM净掘进速度预测模型能为隧道施工方法选择、施工进度安排和成本估算提供科学依据。本文对国内外32个典型模型开展参数定性和定量分析。根据各模型建模原理可将参数输入过程划分为按逻辑和组合关系输入、作为修正参数输入、直接输入... TBM净掘进速度预测模型能为隧道施工方法选择、施工进度安排和成本估算提供科学依据。本文对国内外32个典型模型开展参数定性和定量分析。根据各模型建模原理可将参数输入过程划分为按逻辑和组合关系输入、作为修正参数输入、直接输入参数三种类型。评价TBM掘进速度的岩体参数以单轴抗压强度、岩石质量指标、隧道与结构面夹角和岩石脆性指数居多,机械参数主要是单刀推力和刀盘转速。通过调整岩体工程特性关键参数影响区间以及引入机械参数,可将钻爆法岩体分类(RMR、RSR、Qsystem)应用到TBM净掘进速度预测。模型参数选取需要权衡简易性和准确性,参数太少虽然简易但影响预测精度,参数过多会导致实际操作繁琐而不利于工程广泛应用。参数选取合理、组合恰当以及权重分配符合实际是净预测模型准确可靠的关键,随着对掘进过程和破岩机理的深入理解,开展与岩-机作用相关的新评价参数研究将是未来发展趋势。 展开更多

关键词 TBM 隧道 净掘进速度 参数分析 预测模型

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无粘结环锚预应力衬砌锚具槽布置方式对比研究 被引量：5

11

作者 曹瑞琅 王玉杰 +2 位作者 皮进 郑理峰 刘立鹏 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2017年第7期59-63,共5页

无粘结环锚预应力衬砌锚具槽是整个预应力衬砌受力的关键部位,其位置的选择对于整个预应力衬砌受力和安全而言至关重要。结合引松供水工程有压输水隧洞无粘结预应力衬砌结构,采用等效荷载法和实体建模相结合的方法进行Flac3D三维建模,... 无粘结环锚预应力衬砌锚具槽是整个预应力衬砌受力的关键部位,其位置的选择对于整个预应力衬砌受力和安全而言至关重要。结合引松供水工程有压输水隧洞无粘结预应力衬砌结构,采用等效荷载法和实体建模相结合的方法进行Flac3D三维建模,对锚具槽单排和双排布置时的衬砌关键部位受力情况进行了分析。计算结果表明:(1)无粘结环锚预应力衬砌的下半环因锚具槽的影响,会存在局部预应力缺失和分布不均,而单排锚具槽布置能减小衬砌预应力的不均匀性。(2)锚具槽及附近区域是预应力衬砌的薄弱区,衬砌拉应力区主要分布在锚具槽环向的临空面附近,衬砌受压最大区域分布在相邻锚具槽之间。(3)双排锚具槽布置型式抗超载能力优于单排锚具槽布置型式。 展开更多

关键词 预应力衬砌 无粘结环锚 锚具槽 有压隧洞 数值计算

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无黏结曲线锚索式预应力衬砌结构数值建模方法研究 被引量：10

12

作者 曹瑞琅 王玉杰 +2 位作者 赵宇飞 皮进 姚文博 《中国水利水电科学研究院学报》 北大核心 2016年第6期471-477,共7页

无黏结曲线锚索式预应力衬砌结构是有压水工隧洞采用的一种新型衬砌型式,因结构体系受力机理较复杂,造成结构设计存在困难。为此,本文首先根据无黏结曲线锚索式预应力衬砌结构受力特征分析其数值建模的关键点;然后,提出相应的建模方法:... 无黏结曲线锚索式预应力衬砌结构是有压水工隧洞采用的一种新型衬砌型式,因结构体系受力机理较复杂,造成结构设计存在困难。为此,本文首先根据无黏结曲线锚索式预应力衬砌结构受力特征分析其数值建模的关键点;然后,提出相应的建模方法:通过设置接触关系实现模拟围岩对衬砌不同的约束作用,利用等效荷载和实体模型相叠加的方法模拟锚索变化的预应力状态,采用梯度荷载分段施加方式模拟预应力损失的非线性分布;最后,基于有限差分软件FLAC3D,以小浪底有压排沙洞为工程案例建模分析,选取衬砌变形、衬砌局部和整体预应力效果、受力最不利位置和衬砌薄弱环节潜在破坏特征等最能反映预应力衬砌结构力学特性的四个方面,将数值计算结果与监测数据对比分析,验证了本文建模方法的正确性。研究表明,本文提出的建模方法原理明确、建模快捷、结果可靠,对工程设计具有指导意义。 展开更多

关键词 水工结构 预应力衬砌 无黏结曲线锚索 数值建模方法

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地质雷达非接触式车载系统隧道衬砌检测影响因素研究 被引量：4

13

作者 曹瑞琅 齐法琳 贺少辉 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期17-24,共8页

借助模型试验和现场试验,文章针对地质雷达由传统接触式检测技术到非接触式多通道检测技术的几个关键技术问题进行探索研究,重点研究了非接触式地质雷达车载系统检测距离、检测速度及天线选型对检测结果的影响。研究结果表明:(1)检测距... 借助模型试验和现场试验,文章针对地质雷达由传统接触式检测技术到非接触式多通道检测技术的几个关键技术问题进行探索研究,重点研究了非接触式地质雷达车载系统检测距离、检测速度及天线选型对检测结果的影响。研究结果表明:(1)检测距离为200 mm时效果较好,地质雷达信号经过水平滤波去背景、垂向滤波增益处理后能够形成清晰的雷达图,能较准确判识隧道衬砌质量缺陷,衬砌厚度检测精度可达±3 cm;(2)检测速度为20km/h时,雷达扫描图像清晰,既能保证隧道状态检查车载系统有较好的隧道病害发现能力,又能保证较高的检测效率;(3)对于隧道底部的病害判识,400 MHz空耦天线得到的雷达图,层位清晰,病害显现明显,比400 MHz屏蔽天线检测效果更好;(4)采用400 MHz+900 MHz组合天线进行互相校正时,绝大多数病害在地质雷达图上能够反映出来,应用不同频率天线组合方式是提高车载平台检测系统效率和准确度的有效途径。该研究成果能为我国地质雷达多测线非接触式车载平台检测系统的研制提供重要的技术参考。 展开更多

关键词 地质雷达 隧道病害 空耦天线 非接触检测 车载平台检测系统

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基于冲击耗能指数定量评价岩石硬度试验研究 被引量：3

14

作者 曹瑞琅 王玉杰 +2 位作者 邢泊 赵宇飞 沈强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2619-2627,共9页

岩石硬度是反映岩层软硬、可钻性和爆破难易程度的重要指标,解译冲击钻进钻具响应信息可为原位、快速、定量评价岩石硬度提供新思路。采用高精度数字型位移、液压和转速传感器监测冲击钻机的关键传动部位,搭建了冲击钻机数字钻进过程监... 岩石硬度是反映岩层软硬、可钻性和爆破难易程度的重要指标,解译冲击钻进钻具响应信息可为原位、快速、定量评价岩石硬度提供新思路。采用高精度数字型位移、液压和转速传感器监测冲击钻机的关键传动部位,搭建了冲击钻机数字钻进过程监测系统。平行开展岩石硬度测定和冲击钻进正交试验,建立了各类岩石的钻进响应信息标准数据库,深入剖析推进压、冲击压、旋转速度与冲击耗能之间函数关系,并提出利用冲击耗能指数定量评价岩石硬度的方法。研究发现,推进压和冲击耗能呈负相关的线性关系;冲击压和钻进耗能拟合曲线为开口向上抛物线,各种岩石对应曲率半径不尽相同,但对称轴基本一致;钎杆转速对钻进耗能的影响可忽略。通过对单位体积钻进耗能进行无量纲化处理,滤除了冲击钻进机械参数的影响,定义了可用于表征岩石硬度的新指标:冲击耗能指数η,其离散性小且与岩石硬度具有良好的相关性。利用数字传感技术获取和解译常规钻孔的钻进过程响应信息,可在不额外增加勘测或试验工作量情况下测定岩石硬度,为工程现场直接评价岩体参数提出了新途径。 展开更多

关键词 岩石硬度 冲击钻机 冲击耗能指数 推进压 冲击压 钎杆转速

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基于流固耦合超大规模地下车站环境影响分析 被引量：1

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作者 曹瑞琅 贺少辉 +1 位作者 齐法琳 王芳 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期66-71,共6页

以京张城际铁路八达岭超大规模地下车站修建为例,依据工程区水文地质特征、水压致裂原地应力测量结果,利用有限差分软件FLAC3D建立三维渗流应力耦合模型,采用全封堵、全排水、非耦合、注浆限排4种方案进行数值模拟.结合理论分析,着重研... 以京张城际铁路八达岭超大规模地下车站修建为例,依据工程区水文地质特征、水压致裂原地应力测量结果,利用有限差分软件FLAC3D建立三维渗流应力耦合模型,采用全封堵、全排水、非耦合、注浆限排4种方案进行数值模拟.结合理论分析,着重研究在饱水状况下八达岭车站修建前后的渗流场变化、涌水量、围岩变形和地表沉降等环境影响负效应因子,对因地下车站修建环境影响效应的显著性、空间分布特征和长期效应进行评价.模拟计算结果对于裂隙发育、富水地层地下工程尤其自然风景区大型地下洞室防排水设计和施工具有指导意义. 展开更多

关键词 环境影响 地下车站 水压致裂 流固耦合 涌水量

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软岩隧洞可缩性U型钢支架压缩量研究 被引量：1

16

作者 曹瑞琅 陈德平 +2 位作者 段庆伟 王玉杰 赵宇飞 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2016年第5期49-52,74,共5页

以深埋软岩输水隧洞为工程背景,研究了钢支架压缩量的计算方法,提出软岩隧洞钢支架压缩量的控制标准。借助数值软件进行U型钢支架压缩量影响因素的定量分析,研究表明:(1)压缩量设计适当的可缩性U型钢支架既能满足深埋软岩隧洞支护"... 以深埋软岩输水隧洞为工程背景,研究了钢支架压缩量的计算方法,提出软岩隧洞钢支架压缩量的控制标准。借助数值软件进行U型钢支架压缩量影响因素的定量分析,研究表明:(1)压缩量设计适当的可缩性U型钢支架既能满足深埋软岩隧洞支护"高阻让压"的需要,以保持围岩稳定,又能合理释放掉部分原岩应力,改善衬砌的应力应变状态;(2)确定钢支架压缩量设计值,可根据隧洞支护结构受力状态和围岩塑性区半径划定范围后综合判定;(3)隧洞埋深和围岩类别不仅对U型钢支架压缩量的影响很大,还一定程度上影响钢支架缩动收敛时间,岩体类型和隧洞洞型对U型钢支架压缩量也有较明显的影响。 展开更多

关键词 软岩隧洞 U型钢支架 压缩量 围岩稳定

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地铁区间极小间距下穿高铁盾构隧道施工方法分析 被引量：7

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作者 曹瑞琅 赵宇飞 +2 位作者 寇卫国 陆海锋 张雪东 《水利与建筑工程学报》 2018年第6期171-175,218,共6页

以北京12号线地铁区间极小间距下穿京张高铁盾构隧道为工程背景,数值模拟了台阶法、临时仰拱台阶法、CD法以及CRD法施工过程,揭示了下穿工程地层变形、地表沉降、盾构管片变形以及支护结构受力特征等规律。研究结果表明:地铁区间施工拱... 以北京12号线地铁区间极小间距下穿京张高铁盾构隧道为工程背景,数值模拟了台阶法、临时仰拱台阶法、CD法以及CRD法施工过程,揭示了下穿工程地层变形、地表沉降、盾构管片变形以及支护结构受力特征等规律。研究结果表明:地铁区间施工拱顶和仰拱围岩变形最大。地表最大沉降位于地铁双区间隧道中心截面,越靠近中心地层变形叠加效应越明显,距离超过20 m的地层主要受单线隧道施工影响,且变形大幅降低;地铁施工引起盾构管片最大变形在双区间中心截面±15 m范围内,为减小盾构隧道变形,可局部加固距地铁区间较近30 m段管片;在台阶法基础上设置临时仰拱后,不仅减小了初支因弯矩产生的应力,还能充分利用锚管的锁脚作用,临时仰拱台阶法有效控制了地层变形。 展开更多

关键词 地铁区间 下穿施工 盾构隧道 地层变形控制

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砂卵石地层超前管棚和深孔注浆复合预支护效果研究 被引量：12

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作者 曹瑞琅 梁志警 +1 位作者 赵宇飞 张雪东 《现代城市轨道交通》 2019年第3期34-39,共6页

以北京地铁12号线区间下穿京张高铁盾构隧道为工程背景,数值模拟了砂卵石地层超前管棚和深孔注浆复合预支护工法的地层变形控制效果,探讨了预支护方法对下穿工程地层变形规律、地表沉降规律、盾构管片变形规律、塑性区分布以及管棚受力... 以北京地铁12号线区间下穿京张高铁盾构隧道为工程背景,数值模拟了砂卵石地层超前管棚和深孔注浆复合预支护工法的地层变形控制效果,探讨了预支护方法对下穿工程地层变形规律、地表沉降规律、盾构管片变形规律、塑性区分布以及管棚受力特征的影响。结果表明:下穿工程地铁施工引起上部高铁盾构管片最大变形区在双区间中心截面±15m范围内,这是布置超前支护以控制地层变形的关键区;深孔注浆加固条件下增设超前管棚,可减小拱顶围岩塑性区开展范围,改善注浆体受力状态,有效降低隧道中上部围岩变形;超前管棚和深孔注浆复合预支护可充分利用深孔注浆的拱效应,又可利用管棚的梁效应,发挥各自力学优势,联合承担上部围岩压力。 展开更多

关键词 地铁 砂卵石地层 下穿工程 超前管棚 深孔注浆 复合预支护

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盾构隧道结合洞桩法修建地铁车站地表沉降控制标准分析 被引量：16

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作者 王芳 贺少辉 +1 位作者 刘军 曹瑞琅 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S2期289-296,共8页

在盾构隧道基础上结合浅埋暗挖法可以有效地解决地铁车站和盾构隧道施工之间的矛盾。北京地铁14号线试验段采用外径为10 m的土压平衡盾构修建,试验段上的车站结合PBA法(洞桩法)扩挖而成。综合运用预测地表沉降的经验公式、相关统计资料... 在盾构隧道基础上结合浅埋暗挖法可以有效地解决地铁车站和盾构隧道施工之间的矛盾。北京地铁14号线试验段采用外径为10 m的土压平衡盾构修建,试验段上的车站结合PBA法(洞桩法)扩挖而成。综合运用预测地表沉降的经验公式、相关统计资料和规范,以及数值模拟方法,对大断面盾构隧道结合洞桩法修建地铁车站的施工过程进行地表沉降分析。结合北京地铁车站地表沉降控制基准值和现有地铁车站地表沉降统计数据,提出较为合理的地表沉降控制标准,并按照三级控制的管理方法,分级分步进行地表沉降控制,研究结果对指导工程施工有一定的参考价值。 展开更多

关键词 盾构隧道 洞桩法 地铁车站 地表沉降 控制标准

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基于数字钻进技术的岩石强度参数测定试验研究 被引量：25

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作者 王玉杰 佘磊 +1 位作者 赵宇飞 曹瑞琅 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1659-1668,共10页

快速准确地超前获取岩体力学参数是指导岩体工程安全施工的重要前提。利用自主研发的多功能数字钻进测试系统,进行了不同强度等级完整试样的室内数字钻进试验及单轴压缩试验研究。根据试验分析结果,基于岩石研磨钻进过程中金刚石钻头的... 快速准确地超前获取岩体力学参数是指导岩体工程安全施工的重要前提。利用自主研发的多功能数字钻进测试系统,进行了不同强度等级完整试样的室内数字钻进试验及单轴压缩试验研究。根据试验分析结果,基于岩石研磨钻进过程中金刚石钻头的受力特点,利用力学极限平衡与能量守恒原理,定义并推导出了岩石单位体积研磨能的理论解,获得了数字钻进参数与岩石单位体积研磨能的数学方程式,进而建立了岩石数字钻进参数与单轴抗压强度的定量关系,即RDP-Rc预测模型,并进一步验证了该模型的可行性与有效性。研究方法与结果可以为工程岩体强度参数的实时原位测定提供一种新的途径。 展开更多

关键词 单轴抗压强度 数字钻进技术 钻进参数 单位体积研磨能 测定方法

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