盾构隧道壁后注浆层电磁特性与探地雷达检测理论研究

壁后注浆是盾构法隧道施工中必不可少的重要环节之一。然而，在实际工程中，存在壁后注浆的实际效果难以控制等技术难题，缺乏切实可靠的检测手段。从盾构隧道壁后注浆的施工中存在的问题来看，传统的注浆工艺能否有效确保盾尾空隙的充填，关系到能否有效控制地层和隧道结构本身的稳定性及其沉降。本项目以损耗介质中电磁波传播特性为理论基础，开展盾构隧道壁后注浆体电磁波成像与识别理论的研究。通过考虑介质损耗及色散的数值模拟，了解电磁波在隧道特殊结构体中的传播机理；推导频率波数域的电磁波波动方程反延拓算子与高效插值理论，提出合适的深度偏移算法，以消除复杂结构体对其下方目标体畸变的影响，改善壁后注浆体的成像效果；开展多类目标识别理论的研究，提高电磁环境下地下目标体的雷达波识别的精度与准确性；以期完善探地雷达检测理论，解决壁后注浆的实际效果难以检测的难题，具有重大的理论价值及广泛的应用前景。 2100433B

《盾构隧道的理论研究与施工实践》是作者从事盾构隧道课题研究、现场试验以及盾构施工项目管理工作10余年的理论研究与施工实践的总结。全书按研究领域分为衬砌结构计算理论、盾构施工理论分析与现场试验、盾构附属工程计算实例及相关应用技术等三篇，共26章。主要内容包括盾构隧道管片接头荷载试验、盾构管片接头受力与变形的三维有限元分析、盾构隧道一次衬砌和双层衬砌结构计算理论、掘进机掘进性能数值仿真模拟、盾构机刀盘刀具优化布置、硬岩盾构隧道盘形滚刀损坏机理的力学分析与应用、盾构施工引起的地面沉降数学模型、盾构掘进参数数学模型、线路转弯引起的盾构隧道衬砌环扭转力学分析、盾构隧道围岩压力及管片内力与变形的现场监测试验研究、盾构隧道主要质量问题及原因分析、盾构施工废水净化处理及再利用研究以及盾构附属工程相关计算实例等。

目前，我国盾构隧道中采用二次衬砌的工程还很少，大多数情况下，二次衬砌的内力计算在设计中被省略，作为承载结构的二次衬砌的受力计算方法还不成熟。具有内衬的盾构隧道双层衬砌结构计算理论在国内还少有人研究，《盾构隧道的理论研究与施工实践》可以提供有益的参考；此外，国内盾构机绝大部分依靠进口，对刀盘、刀具布置研究很少，掘进机掘进性能数值仿真模拟则填补了国内这个领域的技术空白，对盾构机刀盘刀具设计及优化布置具有重要参考价值。

人工冻结法是重要的深部和城市地下工程的特殊施工方法，在矿山建设、城市地铁、深基坑等领域得到了广泛的应用，然而在冻结工程中往往会因为冻结壁整体强度不足或不交圈，造成冻结管断裂、结构物压裂等事故，造成重大经济损失和社会影响。针对人工冻结工程中冻结壁的安全检测问题，本课题提出在研究冻结壁电磁特性的基础上，利用地质雷达进行冻结壁无损检测的方法。.首先通过现场采样试验，掌握人工冻结壁的电磁特性；在此基础上，采用数值模拟、模型试验和现场实测相结合的方法，建立冻结壁厚度和缺陷高精度检测的理论，为人工冻结工程的设计和检测提供科学依据。本项目研究对深部和城市地下工程中的人工冻结壁安全检测有广阔的应用前景，对于冻土区工程建设也有重要的借鉴意义。 2100433B