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现代隧道技术 2025, Vol. 62 Issue (1) :192-200    DOI:
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基岩爆破预处理对盾构掘进状态及岩体破碎机理的影响
(中国铁建华东区域总部,杭州310000)
Effects of Bedrock Blasting Pretreatment on Shield Tunnelling and Rock Fragmentation Mechanism
(East China Regional Headquarters, China Railway Construction Corporation Limited , Hangzhou 310000)
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摘要 在复杂地质条件下进行盾构掘进时,基岩突起、未探明的孤石等因素将影响盾构掘进状态,造成刀具严重损伤。以厦门地铁6号线2标官任站—集美创业园站盾构隧道施工为工程背景,建立滚刀切削爆破和注浆处理后的基岩三维数值模型,探究爆破预处理对岩体破碎机理的影响。研究结果表明:(1)在盾构穿越爆破预处理基岩段时,没有出现扭矩和推力激增现象,姿态偏差稳定,注浆量增大约20%。(2)对基岩采取预爆破和注浆处理后,破岩机理发生改变,强度较低的注浆材料在滚刀的挤压作用下,沿着基岩碎石四周发生大范围损伤破碎。与直接切削基岩相比,法向荷载降低约80%,切向荷载降低约66.67%,CSM理论模型验证了仿真结果的合理性。(3)贯入度和注浆材料强度的增大都会导致刀具与基岩碎石的相互作用增强,切削荷载显著增大,建议实际工程中将贯入度控制在5 mm左右,注浆材料强度控制在5 MPa左右。
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蔡浩明
关键词盾构隧道   基岩突起   爆破预处理   掘进状态   破碎机理     
Abstract: During shield tunnelling in complex geological conditions, factors such as bedrock protrusions and un? identified boulders can adversely affect tunnelling conditions, resulting in severe cutter damage. Using the shielddriven running tunnelling between Guanren Station and Jimei Entrepreneurship Park Station of Xiamen Metro Line 6 as the engineering background, a 3D numerical model of disc cutters cutting the bedrock after blasting and grouting pretreatment was established to investigate the effects of blasting pretreatment on rock fragmentation mechanisms. The results indicate: (1) During shield tunnelling through the bedrock section after blasting pretreatment, no sudden increases in torque or thrust occurred, the shield attitude deviation remained stable, and the required grouting volume increased by approximately 20%. (2) Blasting and grouting pretreatment altered the rock fragmentation mechanism. Under the disc cutter’s compressive forces, the low-strength grouting materials experienced extensive damage and fragmentation along the periphery of the fractured bedrock. Compared with direct cutting of bedrock,the normal load decreased by approximately fivefold, and the tangential load decreased by approximately threefold.The CSM theoretical model validated the rationality of the simulation results. (3) Increases in the penetration and grouting material strength enhanced the interaction between the cutter and the fractured bedrock, significantly increasing cutting loads. It is recommended in practical engineering to control the penetration at approximately 5 mm and grouting material strength at around 5 MPa.
KeywordsShield tunnel,   Bedrock protrusion,   Blasting pretreatment,   Tunnelling conditions,   Fragmentation mecha? nism     
作者简介: 蔡浩明(1988-),男,硕士,高级工程师,主要从事轨道交通工程建设管理工作,E-mail:caihm1988@qq.com.
引用本文:   
蔡浩明 .基岩爆破预处理对盾构掘进状态及岩体破碎机理的影响[J]  现代隧道技术, 2025,V62(1): 192-200
CAI Haoming .Effects of Bedrock Blasting Pretreatment on Shield Tunnelling and Rock Fragmentation Mechanism[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2025,V62(1): 192-200
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2025/V62/I1/192
 
没有本文参考文献
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