高速铁路隧道辅助坑道对瞬变压力影响的试验研究

通过模型试验对高速铁路列车通过带有辅助坑道的隧道时形成的气压波动进行模拟,并对试验结果进行分析,研究高速铁路隧道辅助坑道的位置、长度及断面面积对瞬变压力的影响.试验结果表明,辅助坑道的位置不同,即反射界面的位置不同,会导致产生膨胀波的叠加位置发生变化,从而对列车上空气压力波动会产生有利或不利影响;根据叠加原理,可以得出影响隧道瞬变压力的长隧道中辅助坑道最有利和不利位置.通过压力波动曲线比较可知,辅助坑道的长度对隧道内瞬变压力的影响不大;但辅助坑道的断面积不宜过大,否则会产生不利影响.     

基于驾驶模拟技术的隧道驾驶行为分析

驾驶模拟器可用于模拟分析隧道中的驾驶行为。本实验选取400m、800m和1 200m三种不同长度的隧道进行模拟。首先,通过数据分析获取在不同长度隧道内的行驶速度、加速度以及中心线偏移量,探究隧道长度与驾驶行为之间的关系。其次,选取800m长的公路隧道,对同一隧道不同区段的驾驶状况进行了模拟。将隧道划分为五段,比较每段的速度、加速度等参数。基于以上数据分析,对不同隧道及同一隧道不同区段的驾驶行为特征加以描述。     

特长公路隧道双洞互补式网络通风技术应用

高速公路建设中,一般将长度超过3 km的公路隧道称为"特长隧道"。当隧道长度超过4 km时,隧道内的空气污染就会随着隧道长度的增加和交通量的增大变得极为严重,因此,特长公路隧道往往因通风问题而导致修建难度加大,通风运营费用成倍增加。正因如此,设计人员有时往往迫于无奈,尽可能地在洞外增大纵坡,避免采用特长隧道方案,这样"退而求其次"的设计使得高速公路在以后的运营、安全等方面埋下了诸多隐患,同时也使得汽车在山区高速公路运行的油费增加、磨损加大。特长公路隧道双洞互补式网络通风技术研究,在高速公路隧道的通风理念、理论计算和设计方法等方面取得重大科技成果,发明并首次在国内外隧道工程中实施了一种全新的通风隧道方式,利用"双洞互补"的原理,巧妙地绕开了特长隧道需要修建通风竖井或通风斜井的困挠,有效解决了长度为4~7 km的特长高速公路隧道通风技术难题。     

不同通风口参数下自然通风隧道试验研究

为了对比不同通风口参数下的隧道通风效率及通风口风速,文章通过比例模型试验,使用亚克力板搭建比例尺为1∶15的模型隧道。试验设置4个工况来比较不同通风口数量、长度和高度下隧道通风情况。试验结果表明,不同通风口数量、长度和高度下隧道内风速变化分布以及通风效率发生显著变化。基于试验结果 ,文章建议了最佳通风口的设置形式。     

地层注浆加固对隧道与地下水相互作用过程中的“双赢”影响效应分析

目前山岭隧道大多采用的"半包"防水方式,可较为有效地降低衬砌背后水压荷载作用,但同时造成地下水资源的大量流失。文章通过建立隧道瞬态渗流模型,分析了"半包"防水条件下隧道施工及运营过程中隧道排水流量及水位变化规律,以及运营过程中衬砌背后水压力分布规律;研究了帷幕注浆和径向注浆两种方式不同工况下不同注浆范围及参数对排水流量、水位变化及衬砌水压荷载的影响效应。数值分析结果和工程实践表明,地层注浆加固既可降低衬砌背后水压荷载,又可减少地下水资源流失量,从而可以实现隧道与地下水相互作用过程中的"双赢"影响效应。文章最后对"半包"防水条件下仰拱是否设置排水系统进行了分析探讨。     

开孔隔墙隧道内单列高速列车运行空气阻力的数值模拟研究

开孔隔墙隧道是一种新型的高速铁路隧道结构型式,与传统结构隧道比较,列车通过时空气动力学性能有较大不同。文章基于一维可压缩非定常不等熵流动模型及广义黎曼变量特征线法,建立了隧道内列车运行空气阻力分析方法,模拟了不同长度的有开孔隔墙隧道和无隔墙隧道空气阻力最大值和空气阻力平均值的变化规律,得出隔墙隧道可较大幅度地降低空气阻力,速度一定时隧道长度对内置开孔隔墙空气阻力幅值没有影响的结论。文章研究了2 000 m长度内置隔墙隧道的开孔间距、开孔大小和列车运行速度对空气阻力的影响特性,初步探讨了高速列车通过内置开孔隔墙隧道产生空气阻力与压缩波和膨胀波的关系及空气阻力最大值和车速的关系,为今后进一步研究内置开孔隔墙隧道列车空气阻力和该类结构隧道的工程应用提供了一定的基础。     

顶管电力隧道保护值的分析研究

介绍了国内外隧道保护标准,对比轨道交通区间隧道与电力隧道的异同,探究了顸管电力隧道的变形和受力特性。以宁波澄浪电力隧道工程为例,分析顶管隧道接头构造及隧道不同位置的破坏模式,详细计算并分析了隧道不同位置允许位移值与隧道直径和顸管管节长度的关系。这为软土地层中的电力顶管隧道保护标隹的制订提供参考。     

山岭隧道膨胀压力解析解基本问题研究

膨胀性围岩具有吸水膨胀的特性,不仅使隧道支护结构的受力和变形显著表现在施工阶段,其"后荷效应"还长期呈现在运营阶段,从而有别于一般的隧道。文章采用弹性力学原理,研究推导了隧道围岩在不同膨胀条件下,隧道支护结构所受压力及变形的解析解;从理论上,分析判明了在随围岩膨胀率变化、结构支护刚度变化和围岩膨胀压力变化的情况下,隧道支护结构受力与变形关系及分布规律;结合工程实例,采用有限元方法进行了验证。计算结果表明该解析解具有一定的可靠性,能为该类隧道的设计和施工提供依据,对建成后的结构长期安全性评价,也有重要意义。     

照明长度和亮度随车速变化的隧道照明智能控制系统研究

随着我国交通运输业日益发达,越来越多的公路隧道投入运营,其安全性和运营成本之间的矛盾也越来越受到关注,如何在保证隧道运营安全的前提下,尽可能的降低运营成本成为亟待解决的难题。本文从隧道照明安全节能的角度出发,提出一种根据车速改变加强照明区段长度的隧道照明控制系统,满足照明质量的同时进行隧道的"按需照明"。系统将车速信息分为50 km/h以下、50~70 km/h、70~90 km/h、90 km/h以上四个速度区段,每个速度区段设计不同的加强照明区段长度;通过电感式线圈检测进入隧道的车辆速度作为控制输入参数,控制相应区段进行照明。     

公路隧道通风系统的防灾响应

从公路隧道通风系统的设计着手,对隧道发生火灾时洞内通风系统作用于风流的响应时间及污染物的影响长度进行了分析计算.依据隧道内异常情况的要求,提出了对现有通风系统的设计进行评估的基本思路和方法.根据通风系统灾害情况下不同风流组织的响应时间,对比现有风机的基本性能及运转情况,提出了公路隧道在防灾设计方面的思路及存在的问题,以及"对通风系统的响应需作出明确规定;发生火灾时应慎重考虑风机的反转工况"等建议.     

高速铁路隧道长度对压缩波波前变形的影响研究

依据一维可压缩非定常不等熵流动理论,以及黎曼变量特征线方法,在控制方程中计入瞬态摩擦项及传热项,对不同长度无碴隧道内压缩波波前变形进行数值模拟。与国外现场试验比较验证,表明本文计算方法和程序是正确的;在长隧道计算工况下,隧道长度对出口处压缩波的压力梯度影响明显,为进一步研究微压波强度提供依据。     

珠江口海底隧道盾构法施工方案可行性分析

盾构法已经在国内外的地下工程中被广泛运用,特别是国外一些著名的海底盾构隧道,如英吉利海峡隧道、日本东京湾海底公路隧道、荷兰W esterschelde隧道;国内盾构技术也发展迅速,先后建成上海大连路、复兴东路过江盾构隧道,还有在建的上海翔殷路越江公路隧道、上中路隧道和已经开工建设的武汉、南京、上海长江桥隧工程等。这些海底、江底隧道的修建为盾构隧道的发展积累了丰富的经验。文章首先论述了国内外大直径、高水压、长距离推进等盾构施工关键技术,并结合珠江口海底隧道的建设条件与国内外的施工成功实例,对海底隧道盾构法施工方案的可行性进行了初步研究。     

特长公路隧道通风设计若干问题与对策

目前,我国在特长公路隧道的通风设计中,在隧道自然风阻力计算、根据稀释烟雾计算隧道需风量、送排式通风系统中“不应有短道回流”和通风斜井倾角选用等方面存在一定的问题。文章在对问题进行分析论证的基础上提出:(1)隧道自然风阻力应由自然风等效压差确定,在缺少工程实地观测资料的情况下,假定隧道自然风阻力为常量,并在10~30 Pa之间取值;(2)依据稀释烟雾计算隧道需风量时,在公式中应引入烟雾的质量浓度或烟雾的体积浓度,并用其替代公式中的一般烟雾浓度;(3)竖井送排式通风系统中宜变短道顺流为有控制的回流;(4)隧道通风斜井的倾角不要受矿山常用的斜井倾角的限制,应视隧道的具体工程条件灵活取用。     

渗流对铁路隧道内空气温度的影响

由于列车散热使得铁路隧道内空气温度升高,隧道热环境的恶化对列车安全运行及隧道内设备的可靠性带来一定的影响,隧道内热环境的模拟研究对铁路发展具有重要意义。文章通过建立隧道内空气温度非稳态模拟计算模型进行分析,重点考虑了隧道围岩内渗流对空气温度的影响;采用有限体积法对方程进行离散,用Matlab工具编写隧道内空气温度模拟计算程序;分别在不同的渗流作用系数下,对单线铁路隧道内空气温度进行模拟计算。分析得出,渗流对隧道内空气温度具有较大的影响,在隧道内热环境模拟中,特别是对于中长期模拟计算中不能忽略渗流的影响作用。     

公路隧道自然通风适用长度的初步研究(上)——低等级公路双向行驶隧道

文章针对车辆为双向行驶的低等级公路隧道,研究无需进行机械通风而仅采用自然通风的隧道最大长度,该长度与交通量、行车速度、隧道纵坡、交通车辆类型等因素有关。作者经过大量计算得出几组图表,在设计时可以很方便地利用这些图表判定具体的隧道工程是否可以采用自然通风。     

公路隧道自然通风适用长度的初步研究(下)——高等级公路单向行驶隧道

文章针对车辆为单向行驶的高等级公路隧道,研究分析了无需进行机械通风而仅采用自然通风的隧道最大长度,该长度与交通量、行车速度、隧道纵坡、交通车辆类型、稀释标准等因素有关。作者经过大量计算得出几组图表,在设计时可以很方便地利用这些图表判定具体的隧道工程是否可以采用自然通风。     

高原区内燃牵引2～4km单线隧道自然通风可行性分析

基于关角隧道、羊八井隧道内燃牵引机车有害气体浓度冬季监测结果,以及拉日线隧址区现场风速观测,提出了拉日线隧道外自然风速的建议值。通过对隧道热位差产生的隧道内自然风速的计算,以及隧道内风速和污染物浓度一维非恒定流数值模拟,确定了隧道内自然风速的合理取值,计算了活塞风风速及活塞风长度;分析了拉日线3 000～4 070 m长度隧道全年内可实现自然通风的时段。研究表明,长度3 000 m以下的隧道,运营期间可实现自然通风;长度3 000～4 070 m的隧道采用自然通风,可在远期运行图周期内使有害气体达标。     

基于非线性渗流模型的管道型岩溶隧道突水机理研究北大核心CSCD

管道型岩溶突水是一个复杂的多场耦合的非线性渗流问题,致灾具有突发性。为揭示管道型岩溶突水灾害的发生机理,文章基于多物理场耦合作用机理,开展了不同溶腔水压、岩溶管道内不同填充介质、不同岩溶管道宽度及岩溶管道长度条件下的多场耦合分析。得到以下结论:(1)管道型岩溶破坏模式下发生的突水灾害,根据填充介质透水性能的异同而表现不同;(2)流体从富水溶腔中流出时流速较小,流经岩溶管道后流速逐渐增加,进入隧道后达到最大值;(3)影响突水过程的因素主要有:富水溶腔水压、岩溶管道或断层裂隙带内填充介质的种类、岩溶管道的宽度、隧道与水源的距离,其中,岩溶管道宽度及岩溶管道内填充介质类型对突水影响大于其他因素。     

新七道梁公路隧道运营通风效果测试及分析

文章通过对新七道梁公路隧道内外气温、风速等气象条件的现场测试,研究了在隧道区域范围内风速和气温等因素影响下,隧道内风速及洞内气温变化规律,可为新七道梁公路隧道营运过程中的通风控制,以及西北中高海拔地区公路隧道通风、消防、救援研究提供依据。     

武汉地铁越江盾构隧道纵向不均匀变形及力学特性研究

地铁盾构隧道,尤其是大型跨江海的水下地铁盾构隧道,局部埋深通常要大于普通地铁盾构隧道,而且要承受较高的水压力作用;盾构隧道作为特长线性结构,其纵向刚度较小,对于外部荷载的变化较为敏感,由此产生的不均匀变形是隧道工程中不可忽视的问题。文章针对武汉地铁越长江盾构隧道工程,通过三维数值计算探讨了埋深变化、水压变化、地层变化及穿越刚性结构物等因素对越江盾构隧道纵向不均匀变形及受力状态的影响。