载变引起地铁盾构隧道围压改变对结构承载性能影响机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51778576
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0808.地下与隧道工程
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

With the rapid development of underground railway transport, the construction adjacent to subway tunnel will affect the use function and safety, and even cause serious harm to the tunnel. This will bring a serious threat to the existing subway operation. Due to the lack of exact theoretical solution about the tunnel confining pressure in researches, the project focus on the common adjacent engineering construction to subway tunnel, especially aim at the excavation construction and ground loadings. Taking into account the shear fault deformation of tunnel segments as well as the vertical and horizontal interaction of tunnel, the structure-soil theoretical model will be established to obtain theoretical solutions of tunnel confining pressure. In succession, fine three dimensional finite simulations will be carried out. Based on the work above, further study on the effect of structure bearing performance caused by loading and unloading will be mainly discussed. Moreover, the results of large laboratory test will be performed. Comparison between results of laboratory test and the theoretical and numerical calculation and improvement of theoretical model will be made. At last, based on the accurate value of confining pressure, the exact solution for the vertical and transverse stress and deformation of the tunnel structure under loading and unloading will also be concluded in this project, as well as the influence law of loading and unloading on the bearing capacity of subway shield tunnel structure. It is hoped that the present research can reduce the possible disaster and economic losses by adjacent construction, and also can be a theoretical guidance to ensure the safety of the subway tunnel structure and operation.
随着地铁交通的快速发展,临近工程建设会对地铁隧道的使用功能和安全产生影响。相关工程建设会引起临近土体的荷载变化(加载或卸载),导致地铁盾构隧道产生纵向移动和横向变形,给既有地铁的运营安全带来严重威胁。本项目将改进现有研究中缺乏隧道结构围压变化理论解答的不足,针对基坑施工和地面荷载等常见的临近工程活动,考虑管片剪切错台变形以及隧道纵横向相互作用,建立隧道结构-土体理论模型,求解隧道围压变化的理论解并进行精细化三维有限元模拟,在此基础上,重点探讨加卸载对隧道结构纵横向承载性能的影响;同时,进行大型室内模型试验,将试验结果与理论和数值模拟计算结果进行对比验证。基于准确的围压,研究得到加载、卸载作用下隧道结构纵横向受力与变形的精确解,揭示加卸载作用对运营地铁盾构隧道结构承载性能影响的规律,减少临近工程施工可能造成的灾害和经济损失,为地铁隧道安全运营提供理论支持。

结项摘要

随着地铁交通的快速发展,临近工程建设会对地铁盾构隧道的使用功能和安全产生不利影响,加载或卸载会引起临近土体的荷载变化,导致地铁盾构隧道产生纵向移动和横向变形,严重时将导致螺栓断裂,接头部位损坏,管片裂缝增加等病害,对地铁列车运营安全造成严重威胁。.课题采用模型试验、理论计算、三维数值分析和工程实测等方法,对载变引起地铁盾构隧道围压改变对结构承载性能影响机理进行研究。首次提出一个以剪切错台为主、刚体转动为辅的盾构隧道变形模式,结合最小势能原理,推导出地面堆载和基坑开挖引起的下方和旁侧盾构隧道的纵向变形量、环间错台量、环间转角和环间剪切力的计算公式,研究得到不同影响因素的影响规律。考虑隧道纵横向相互作用,建立土体与隧道结构相互作用模型,首次求解得到地面堆载和基坑开挖导致下方隧道和旁侧隧道的围压变化理论解。进行不同地面加载工况下的大型室内缩尺寸模型试验,研究得到地面堆载导致的盾构隧道围压改变、受力和位移变化的规律,验证了隧道围压理论解的可靠性。基于准确的围压,计算得到加载、卸载作用导致的盾构隧道结构横向受力与变形量,分析得到影响规律。采用自主研发的盾构加载系统,进行了地面加载和基坑开挖卸载的三环盾构管片足尺寸模型试验,研究得到盾构管片的受力与变形规律,揭示了加卸载作用对运营地铁盾构隧道结构承载性能影响的机理,最终提取相应的安全性控制指标及控制值。.研究成果发表论文32篇(其中SCI收录8篇、EI期刊收录11篇);授权发明专利1项、申请发明专利24项;授权实用新型专利14项;登记软件著作权12项;获得省部级奖励6项(其中浙江省科学技术奖三等奖2项)、地厅级奖励7项。培养毕业硕士研究生8人。通过研究地铁盾构隧道围压的改变,进而分析隧道结构承载性能的变化并进行安全性评估,为减少临近工程施工可能造成的灾害和经济损失,确保地铁隧道结构和运营安全提供理论支持,具有重要的社会及经济效益。

项目成果

期刊论文数量(32)
专著数量(0)
科研奖励数量(13)
会议论文数量(0)
专利数量(39)
既有盾构隧道修复加固技术研究综述
  • DOI:
    10.13905/j.cnki.dwjz.2018.02.026
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    低温建筑技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李银桑;魏纲
  • 通讯作者:
    魏纲
基于有限元模拟盾构隧道管片加载的研究综述
  • DOI:
    10.13905/j.cnki.dwjz.2019.07.023
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    低温建筑技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏纲;刘亚宇;黄睿
  • 通讯作者:
    黄睿
光纤传感技术在隧道工程中的应用与展望
  • DOI:
    10.13905/j.cnki.dwjz.2018.01.029
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    低温建筑技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏纲;叶星宇;陈方敏;丁智
  • 通讯作者:
    丁智
The Study for Longitudinal Deformation of Adjacent Shield Tunnel Due to Foundation Pit Excavation with Consideration of the Retaining Structure Deformation
考虑支护结构变形的基坑开挖邻近盾构隧道纵向变形研究
  • DOI:
    10.3390/sym12122103
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Symmetry-Basel
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Zhang Xinhai;Wei Gang;Jiang Chengwu
  • 通讯作者:
    Jiang Chengwu
地面堆载对临近地铁盾构隧道影响的研究综述
  • DOI:
    10.13905/j.cnki.dwjz.2021.01.024
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    低温建筑技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏纲;张书鸣
  • 通讯作者:
    张书鸣

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其他文献

不同施工工况下双圆盾构引起的土体沉降研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏纲;朱奎;陈伟军
  • 通讯作者:
    陈伟军
舟山沉管隧道南岸深基坑围护受力实测分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    铁道工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁智;王金艳;魏新江;魏纲
  • 通讯作者:
    魏纲
考虑Pasternak地基模型的基坑开挖诱发既有隧道纵向变形理论分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    隧道建设 (中英文)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张治国;蒋康明;王志伟;邢李;魏纲;丁智
  • 通讯作者:
    丁智
泥水盾构开挖面前泥浆渗透距离预测算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    浙江大学学报(工学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尹鑫晟;朱彦华;魏纲;丁智;崔允亮
  • 通讯作者:
    崔允亮
水压下单裂隙开裂混凝土渗透试验及模型公式研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    结构工程师
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏纲;刘立源;张苑竹;魏新江;包春燕
  • 通讯作者:
    包春燕

其他文献

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考虑界面效应的砂粘复合地层盾构掘进诱发地面塌陷机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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