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  面向智能盾构施工的人因研究综述 杜娟, 张静怡, 胡珉, 甘丽凝, 隧道建设    录用日期: 2023-07-03

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  激光破岩技术研究进展 郑亚魁, 旷鸣海, 张魁, 汪鼎华, 聂雄 隧道建设    2023, 43 (8): 1282-1298.   doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.08.003 摘要 （235）      PDF （10240KB）（308）    可视化    为探明激光破岩机制及其应用价值，对目前国内外有关激光破岩技术的研究成果进行归纳总结。首先，介绍激光和激光辅助破岩技术，初步认识激光破岩机制； 其次，从试验、理论和仿真这3个方面入手，总结激光破岩技术的研究方法，其中试验最能直观反映激光与岩石作用过程，观察破岩效果，但其难以实时监测和获取激光照射岩石过程中温度场和应力场等变化规律，而数值仿真方法则能获得试验难以或不可能测量的详细特征信息，从而为深入研究激光破岩机制提供有效指导； 随后，基于前述研究方法，以激光钻孔为例，从激光参数、岩石性质和工作环境与方式3方面出发，全面系统地分析激光破岩的重要影响因素； 最后，讨论激光破岩在隧道掘进领域的研究现状以及未来的发展方向。研究结果表明，激光破岩技术可以较好地应用于隧道掘进领域，极大提高隧道掘进效率，但目前有关激光辅助隧道掘进的研究尚处于实验室研究阶段，缺乏系统的研究设备和评判指标，后续应着重考虑完善激光辅助掘进设备破岩研究体系，系统、全面地进行激光辅助挖掘设备破岩研究。 相关文章 | 多维度评价

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  基于机械激振方式进行高地应力软岩隧道应力释放效果研究 李建斌, 李新宇, 朱英, 唐小微 隧道建设    2023, 43 (8): 1261-1268.   doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.08.001 摘要 （234）      PDF （4828KB）（362）    可视化    为解决高地应力软岩隧道的应力释放现有工艺存在的问题，提出一种新的超前应力释放方法。该方法采用机械激振的方式来对岩体进行预处理，完成应力的超前释放，从而减小隧道后续支护结构的变形。采用FLAC3D分析机械激振高地应力释放方法的实际适用情况，揭示激振方式、激振频率、 激振幅值和激振时长4个因素对应力释放效果的影响规律。得出以下结论: 1)通过对比隧道变形量，比选出双边错峰激振这一最优激振方式。 2)激振频率为系统共振频率时,应力释放效果达到最佳，并随着激振幅值增大而增大；但当超过某一限值之后，应力释放效果略微下降并保持稳定。3)在激振一定时间后，振动影响范围内岩体所具有的地应力已充分释放完毕，此时继续激振并不会增大卸荷的影响范围。4)综合得出应力释放效果最优工况，通过组合激振参数，进一步验证了此种工法的有效性。 相关文章 | 多维度评价

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  双洞密贴顶管法装配式地铁车站建造方案及其力学性能研究 陈湘生, 王雷, 阳文胜, 苏栋, 吴永照, 刘树亚 隧道建设    2023, 43 (7): 1089-1098.   doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.07.001 摘要 （223）      PDF （7844KB）（468）    可视化    为解决采用较小断面的矩形顶管施工大断面装配式地铁车站的难题，以深圳市轨道交通12号线沙三站为工程背景，对双洞密贴顶管法装配式地铁车站建造方案及其力学性能开展研究。首先，介绍该新工法的设计理念及总体方案，包括车站断面分割、结构转换及施工工序等，结合新型结构体系特点，提出双洞车站子结构向整体车站结构转换的竖向、横向受力体系转换方法，并对相应的施工工序进行介绍； 然后，介绍顶管法装配式地铁车站结构的管节分块、接头和结构防水体系等方面的设计； 最后，采用ABAQUS有限元软件建立基于荷载-结构法的车站结构三维有限元模型，分析施工过程中车站结构的弯矩变化规律。研究表明： 1)车站左、右洞子结构在各施工工况下弯矩峰值变化不大，说明了施工工序设计的合理性； 2)由于左、右洞子结构接头位置的非对称设计和施工时边界条件的不同，其弯矩具有较大的差异，设计时需注意对控制截面的校核。 相关文章 | 多维度评价

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  Review and Prospects of Drilling and Blasting Tunnel Construction Technology in China（我国隧道钻爆法施工技术回顾与展望） 谭忠盛, 吴金刚 隧道建设    2023, 43 (6): 899-920.   doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.06.001 摘要 （214）      PDF （10403KB）（602）    可视化    随着经济的持续发展、综合国力的不断提升及高新技术的不断应用，我国钻爆法隧道施工技术得到前所未有的快速发展。首先，回顾我国隧道钻爆法施工技术的发展历程，并依次阐述湿式凿眼的采用、多臂凿岩台车的引进、乳化炸药的应用、导爆管雷管起爆系统的广泛应用、工业数码电子雷管的应用与推广等5大技术突破； 然后，分别介绍钻爆法建造理念与方法（新奥法）、机械化施工配套设备、超长隧道与超长距离通风技术、超大埋深与极端复杂地质隧道施工技术、超长高水压水下隧道施工技术、特大断面隧道与洞群施工技术、隧道超前地质预测预报技术的现状及发展趋势； 最后，对隧道智能化建造技术、绿色低碳建造技术等未来建设和发展中亟待解决的问题进行思考，并提出，钻爆法在复杂地质长大隧道施工中具有显著优势，一定时期内仍将是隧道施工的主要方法，今后应着重发展机械化、智能化及绿色低碳建造技术，进一步提升钻爆法的施工效益和建造水平。 相关文章 | 多维度评价

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  Statistics of Annual Data of Full-Face Tunnel Boring Machine Industry in China in 2022(中国全断面隧道掘进机制造行业2022年度数据统计) 朱中意, 宋振华 隧道建设    2023, 43 (8): 1438-1439.   摘要 （214）      PDF （1374KB）（1040）    可视化    据中国工程机械工业协会掘进机械分会统计，2022年，中国共生产全断面隧道掘进机700台，销售额共计约243亿元。其中： 生产全断面隧道掘进机数量最多的3家企业分别为中铁工程装备集团有限公司（248台）、中国铁建重工集团股份有限公司（232台）、中交天和机械设备制造有限公司（110台）； 销售额最多的2家企业分别为中国铁建重工集团股份有限公司（约94亿元）和中铁工程装备集团有限公司（约88.73亿元）。2022年中国全断面隧道掘进机生产企业生产数量和销售额统计见图1和图2。 相关文章 | 多维度评价

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  基于改进KNN 算法的有限钻孔预测全域地质特征的方法 朱峻生, 王 胜, 柏 君, 徐正宣, 陈明浩, 李昭淇, 刘 鑫, 张自豪, 刘兴倚 隧道建设    录用日期: 2023-11-03

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  大直径盾构隧道中隔墙智能安装机研制与应用技术 杨君华, 陈宏明, 李荆, 尚伟, 张合沛 隧道建设    录用日期: 2023-06-25

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  智能双液注浆泵关键技术研究及应用 杨钊, 邹新祥, 李杰华, 孙恒, 徐刚 隧道建设    录用日期: 2023-06-20

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  Progress in Shield Tunneling Technology for Urban Underground Space in China（我国城市地下空间盾构法隧道工程技术新进展） 易国良, 陈馈, 卢高明, 周建军, 范文超 隧道建设    2024, 44 (1): 1-20.   doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2024.01.001 摘要 （162）      PDF （8222KB）（430）    可视化    基于盾构施工特点，对盾构法施工技术的发展过程和创新进展进行调查研究，总结盾构法施工技术在地铁、市政公路、城市铁路、城市水工隧洞、城市综合管廊等工程中的最新应用，阐述城市盾构法隧道在地质条件多样化、越江跨海常态化、结构断面多元化、地面条件复杂化、隧道结构耐久性等方面面临的技术挑战。介绍超大直径盾构装备、大直径泥水盾构常压换刀、多模盾构、类矩形盾构隧道建造、联络通道机械法施工、软硬极端悬殊地层掘进、富水砂卵石地层土压平衡盾构、地下高地震烈度盾构隧道减隔震抗震和超长距离综合施工等技术创新成果；总结不良地质识别、设备状态实时感知、同步推拼连续掘进、盾构自动驾驶技术、盾构智能化管控平台等盾构智能掘进技术进展；指出城市地下空间建设盾构法隧道工程的发展趋势，地铁隧道、城市道路、综合管廊、城市给排水等设施需要不断更新，并网络化，盾构法隧道技术需要不断发展，盾构法隧道智能化施工需日趋精益。未来盾构装备将朝着“多模式、无刀化、外星化”等多元化，多源信息感知、管片智能拼装、地质探测预报、自主感知掘进决策等智能化以及特大直径、超长距离、超大埋深、超高水压等方向发展。 相关文章 | 多维度评价

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  公路隧道斜井开挖支护碳排放特性 徐建峰, 徐忠林, 郭春, 袁坤, 董海疆, 杨小兵, 杨永鹏, 田野, 陈昱圻 隧道建设    2023, 43 (7): 1146-1152.   doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.07.007 摘要 （161）      PDF （1909KB）（214）    可视化    为解决公路隧道斜井施工关键排放源和影响因素不清晰的问题，基于依托工程Ⅳ级和Ⅴ级围岩斜井支护设计，结合《公路工程预算定额》和《公路工程机械台班费用定额》，明确斜井施工投入的材料及能源清单数据，采用排放系数方法，计算不同工序材料、能源的碳排放，分析斜井坡度和长度改变对开挖和出渣碳排放的影响。研究表明： 1）Ⅳ级和Ⅴ级围岩每延米斜井施工碳排放分别为17.95 tCO2eq和27.00 tCO2eq。 2）随着围岩级别上升，喷射混凝土和钢支撑碳排放快速增长。3）当斜井长度超过1 500 m，长度每增加100 m，开挖和出渣的碳排放增加0.15~0.2 tCO2eq。 4）在坡度为7°、9°、12°和25°时，每延米斜井出渣碳排放为0.37~0.69 tCO2eq；在斜井坡度超过12°时，采用有轨运输方式出渣较汽车运输更加低碳。 相关文章 | 多维度评价

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  新建隧道上穿引起既有盾构隧道纵向隆起分析 高坤, 苏校锋, 张志伟, 梁荣柱, 李忠超, 郭杨, 乐腾胜 隧道建设    2023, 43 (5): 770-778.   doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.05.004 摘要 （154）      PDF （3187KB）（237）    可视化    为准确预测新建隧道上穿引起既有盾构隧道的纵向变形，首先，引入可以更加合理地模拟隧道-土体相互作用的Kerr地基模型，将既有隧道简化为Kerr地基上的Euler-Bernoulli梁； 其次，基于Mindlin解得到新建隧道开挖引起既有隧道轴线处的附加应力； 然后，基于有限差分法求得新建隧道上穿引起既有盾构隧道纵向变形解答； 最后，通过3个工程案例验证该方法的有效性，并对部分参数进行分析讨论。研究结果表明： 该方法较Winkler地基和Pasternak地基方法更能准确地预测新建隧道上穿引起既有盾构隧道的纵向变形。参数分析结果表明： 新建隧道直径的增加会同时增大既有隧道的隆起值和影响范围，而净距的增加会略微降低既有隧道的隆起值，但不会缩小既有隧道的影响范围。在实际工程中，当新建隧道以大断面或小净距上穿开挖时，应加强对既有盾构隧道的变形监测和保护。 相关文章 | 多维度评价

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  我国抽水蓄能电站隧洞开挖机械化施工发展现状及展望 张学清, 贾连辉, 张兴彬, 李超杰 隧道建设    2023, 43 (11): 1811-1820.   doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.11.001 摘要 （154）      PDF （2995KB）（401）    可视化    结合隧道开挖机械的典型工程案例，总结我国抽水蓄能电站隧洞开挖机械化发展的现状： 1）凿岩台车在钻爆法地下洞室施工普遍使用； 2）悬臂掘进机得到初步应用； 3）全断面岩石隧道掘进机（TBM）在小断面平洞试点成功并有序推广； 4）大断面TBM平洞试点开挖完成； 5）反井钻机在斜井和竖井施工得到广泛应用； 6）竖井掘进机得到试点验证； 7）斜井TBM开始试点掘进。在此基础上，分析当前抽水蓄能电站隧洞开挖机械化过程中存在的问题和成因，包括大型成套设备施工成本高、推广困难，部分机械设备普适性不强、应用案例缺乏，成熟体系难打破、观念保守，设备操作人员少、综合素质不高等。最后，结合当前技术水平和市场现状，提出抽水蓄能电站隧洞开挖装备必将向绿色、自动化、智能化方向发展，TBM和竖井掘进机施工技术得到进一步推广，并提出新型开挖装备研发需求，期望推动我国抽水蓄能电站隧洞开挖技术的进步和机械化水平的提高。 相关文章 | 多维度评价

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  水刀辅助破岩技术的搭载及应用 齐志冲, 吕旦, 贺飞, 徐光亿 隧道建设    2023, 43 (8): 1404-1412.   doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.08.015 摘要 （154）      PDF （3947KB）（275）    可视化    为解决硬岩隧道掘进机在硬岩地层掘进时遇到的掘不动、掘进慢等难题，研发出一种掘进机搭载辅助破岩系统，即在现有硬岩掘进机开挖系统的基础上集成水射流破岩技术，在水射流与滚刀共同作用下进行破岩。针对水刀辅助破岩技术的搭载及应用进行研究： 1）系统介绍辅助破岩系统的搭载设计理念，并对其配套的射流系统泵站、输送系统、喷射系统等进行工作原理和性能参数介绍。2）采用模拟现场工况试验的方法，实现水刀辅助破岩技术搭载的试验研究，得到破岩效果指标参数与高压水射流参数之间的关系。3）基于水刀辅助破岩搭载技术现场应用情况，采用实时采集数据的方法，得到应用过程中的试验方法、试验数据、掘进效果、环境温度、系统功率、存在问题等结果，并提出相应的解决措施。4）基于辅助破岩技术的现场工业性试验，提出辅助破岩技术的优化改进方向。结果表明： 硬岩掘进机水刀辅助破岩技术的搭载及应用可行，270 MPa水压耦合掘进时场切深指数均值下降约38.1%，转矩切深指数下降约16.9%，破岩效果显著提升。然而，高压水系统的搭载带来隧道内温度的升高、高压水系统管路异常磨损2方面的问题，从而影响设备的正常掘进，是提升水刀辅助破岩搭载技术应用性的重点努力方向。 相关文章 | 多维度评价

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  基于机器学习的隧道地质勘察岩性识别分析及应用研究 程勇, 王琛, 刘夏临, 刘继国, 陈世纪, 黄胜 隧道建设    2023, 43 (9): 1549-1557.   doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.09.012 摘要 （146）      PDF （4397KB）（176）    可视化    为提高水平定向钻勘察中岩性识别的效率，基于机器学习算法采用钻进参数识别围岩岩性。以新疆某隧道工程为例，通过对水平定向钻的工作原理进行分析，采用钻进速度、校正后的钻孔底部压强、泥浆压力和进浆流量作为输入特征预测围岩岩性。对KNN（k-nearest neighbor）算法和随机森林算法各设置48个超参数，测试集的平均准确率分别为83.28%和93.04%，模型不存在欠拟合和过拟合问题。将五分类问题转化为5个二分类问题，2种算法的准确率、精确率、召回率、F1值基本均在90.00%以上，受试者工作特征（receiver operating characteristic,ROC)曲线中曲线下面积（area under curve，AUC）也接近于1。〖ＪＰ２〗使用Smote过采样后的KNN算法和随机森林算法都具有良好的鲁棒性和泛化能力，但综合各项评价指标可知，使用随机森林模型预测围岩岩性的效果更佳。 相关文章 | 多维度评价

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  一种基于水平定向钻的模型试验装置 张晟斌, 刘继国, 刘夏临, 舒恒, 程勇, 赵强, 马保松 隧道建设    2023, 43 (9): 1455-1462.   doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.09.002 摘要 （144）      PDF （6365KB）（213）    可视化    水平定向钻进模型试验装置可为探究钻进参数与岩石物理力学参数之间的定量关系提供良好的试验平台。针对水平定向钻技术在隧道地质勘察的应用，自主研发一种可用于研究水平定向钻钻进参数与岩石强度相关性的模型试验装置。该模型试验装置包含钻进压力动力系统、旋转动力系统和参数测量系统。其中，钻进压力动力系统和旋转动力系统分别由液动螺杆马达和液压油缸驱动，可采集位移、钻进压力、钻头的转速和转矩、系统水压力和水流量等参数。采用6块强度等级为M15的砂浆试块测试该试验系统的可行性，得出结果： 1)水平定向钻的钻进速度与钻头的转矩随着钻进压力的增大而不断增大; 2)泥浆系统循环压力和钻头转矩呈正比例变化关系，泥浆系统循环流量和钻头的转速呈正相关变化关系; 3)该试验装置能够在保持水平定向钻工作特性的前提下研究钻进参数与岩石强度之间的定量关系。 相关文章 | 多维度评价

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  城市地下空间工程韧性提升研究 雷升祥, 赵伟, 雷宇明 隧道建设    doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.10.001 录用日期: 2023-11-08

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  双盾敞开式TBM适应性与工程应用对比分析 杜立杰, 张正, 李青蔚, 张卫东, 杜传奇, 刘家驿, 杨亚磊 隧道建设    2023, 43 (6): 921-928.   doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.06.002 摘要 （136）      PDF （4240KB）（361）    可视化    为分析验证新型双盾敞开式TBM与传统主梁敞开式TBM的优缺点，以北江引水工程和那邦电站工程2个采用不同敞开式TBM机型的工程为例，首先，从主机结构、支护设备布置、施工优缺点等方面进行理论对比分析； 然后，从掘进时间利用率、施工速度、地质适应性等方面进行工程应用效果对比。结果表明： 1）双盾敞开式TBM在完整或较完整的Ⅱ类和Ⅲ类围岩条件下的施工速度与主梁敞开式TBM基本相当； 2）在Ⅳ类和Ⅴ类围岩或断层破碎带条件下，双盾敞开式TBM的施工速度和适应性较差。建议完整或较完整围岩占比大、断层破碎围岩占比很小的小直径隧洞工程以及小转弯半径隧洞工程的施工，可选用新型双盾敞开式TBM。 相关文章 | 多维度评价

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  基于机器学习的盾构掘进地表沉降控制及参数优化研究 胡长明, 冯丽丽, 李靓, 于祥涛, 李增良 隧道建设    2023, 43 (12): 1985-1995.   doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.12.001 摘要 （134）      PDF （2663KB）（219）    可视化    针对盾构施工过程中引发的地表沉降问题，通过优化掘进参数实现对地表沉降的控制，保障施工顺利进行。基于长短期记忆神经网络（LSTM）与粒子群算法（PSO）等方法，提出改进LSTM-PSO掘进参数优化模型。首先，构建长短期记忆神经网络模型预测地表沉降，并与随机森林（RF）和BP神经网络的预测结果进行对比，证明LSTM模型的优越性；然后，采用组合权重改进LSTM模型，对比改进前后的地表沉降预测效果；最后，基于改进LSTM地表沉降预测模型，结合粒子群算法，构建改进LSTM-PSO掘进参数优化模型，将其应用于青岛某地铁盾构工程中并验证其可靠性。研究结果表明： 1）LSTM模型在拟合精度和泛化能力方面均比RF模型和BP模型表现出更加优越的性能；采用组合权重改进LSTM模型，改进后的模型对地表沉降的预测性能得到了进一步提升。 2）采用改进LSTM-PSO模型对掘进参数进行优化后，实际施工中地表沉降监测值均在合理范围内，说明所构建的改进LSTM-PSO掘进参数优化模型具有良好的可靠性和工程实用性。 相关文章 | 多维度评价

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  长距离水平定向孔取芯技术应用:以天山胜利隧道水平定向孔地质勘察为例 陈云龙, 刘耿仁, 蔡家品, 刘协鲁, 阮海龙, 江玉文 隧道建设    2023, 43 (S1): 298-303.   doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.S1.034 摘要 （132）      PDF （2504KB）（270）    可视化    为在长距离大埋深隧道工程施工前更全面地掌握隧道全断面地质信息，借鉴垂直钻井取芯经验，结合水平取芯特点，研制TK-SQ215大直径水平孔取芯钻具，制定特殊的取芯工艺，完成隧道工程1 900 m长距离水平孔取芯作业，取芯进尺2.31 m，采获岩芯2.2 m，岩芯采取率为95%。结果表明： 采用长距离水平孔取芯技术通过布设1个水平孔即可获取沿隧道走向的全断面地质信息，改变了传统隧道工程前期勘察采用的垂直、多井施工方式，探索出了一套从下钻到取芯再到提钻的全流程水平取芯工艺。 相关文章 | 多维度评价