既有挡护结构排水失效的室内模型试验研究

研究目的:既有挡护工程排水失效是常见病害。为研究既有挡护结构土压力与孔隙水压力的相互关系,揭示排水失效对既有挡护结构造成损害的作用机理,本文通过大型室内模型试验,开展两种不同粒径土样(砂性土样与黏性土样)在三种排水条件下的土压力及孔隙水压力的变化规律研究,对排水前后土压力与孔隙水压力值进行对比分析。研究结论:(1)在水的作用下,如果不及时排除挡护结构后的土中水,土压力将急速增长,试验中最大增幅可达145%,墙背排水系统失效将导致挡护结构受力显著增加,挡护结构潜在被推移或推倒的可能。(2)墙背排水系统正常工作情况下,挡护结构墙背土体孔隙水压力会快速消散,但墙背排水系统部分失效将使墙背土体孔隙水压力消散时间明显延长。(3)工程应用中必须高度重视挡护结构的防排水设计。(4)该研究结果,可用于指导挡护工程设计以及既有挡护结构排水失效的处理。     

自然通风公路隧道有害气体浓度分布

研究目的:分析计算隧道各个分段的有害气体浓度,以把握公路隧道在自然通风状态下,其有害气体浓度在隧道内部的分布情况。研究方法:对于设有开孔的自然通风隧道,根据其隧道气流运动规律的研究成果,以工程实例计算正常工况下隧道各个分段的有害气体浓度;根据热压作用原理,探析交通阻塞工况下有害气体浓度的计算方法。研究结果:在正常工况和阻塞工况下,自然通风隧道的内部空气质量皆有明显的改善。研究结论:在顶部设有开孔的单向公路交通隧道中,自然通风可以控制隧道有害气体浓度在卫生标准的之内。     

现代有轨电车的排水设计

现代有轨电车无砟轨道的排水设计直接影响有轨电车的行车安全和设备设施的有效性,它与普通铁路排水设计存在差别,与市政道路排水系统既相似又有不同之处。结合工程设计经验,从有轨电车排水系统的组成、设计重现期、雨水量计算、排水沟管等方面,对现代有轨电车排水设计进行了分析与讨论。     

上海地铁地下车站排水系统的设计要点

根据已有的工程实例和国家相关规范的规定,对上海地铁地下车站的排水系统(包括污水排水系统、废水排水系统、雨水排水系统)的设计要点及注意问题进行了总结,并详细梳理出了地下车站的各排水点及相应的排水措施,以供今后地铁工程相关设计作借鉴和参考。     

化学侵蚀条件下隧道衬砌混凝土和排水病害的防治措施

针对贵广客运专线工程所处特殊的水文地质环境,综合采用防腐蚀高性能混凝土和改进纵环向排水盲管接头形式的工程措施,解决隧道排水系统的堵塞和渗漏水问题。工程应用结果表明成效明显。     

城市轨道交通给排水系统问题分析和解决对策

城市轨道交通给排水始终是城市轨道交通工程建设中重点关注的问题.良好的给排水系统,不仅能为城市轨道交通的安全运行提供保障,而且在关键时刻,还能为城市的排水系统分担压力,促进排水工作紧张有序进行,保障城市人民的正常生活和社会秩序稳定.以城市轨道交通地下车站为例,车站位于地面以下,地势普遍较低,如果设计车站排水系统时没有考虑合理冗余,在暴雨期间,很容易出现排水不畅,大量雨水积聚车站的情况,不仅影响列车正常运行,也会给公共财产和乘客的生命安全带来极大危害.本文通过分析城市轨道交通工程给排水系统存在的问题,探讨相应的解决对策.     

铁路客车上水过程中客车水箱内压力变化的研究

为了实现旅客列车上水过程中的节约用水并提高上水安全可靠性,对客车上水过程中客车水箱内压力变化进行研究。通过运用能量方程和连续性方程进行理论分析,对目前应用较多的25型客车车体的车上水箱进行上水模拟试验。理论分析及试验结果表明,当溢水管路不完全封闭时,25型客车和新型动车水箱内部压力均能满足《铁道客车给水装置》标准要求。     

缓冲结构对列车突入隧道时的瞬变压力的影响

列车突入隧道时 ,会产生一系列气动效应。引起车厢内部压力变化 ,降低列车乘坐的舒适度。同时 ,还会在隧道出口形成噪声污染 ,在隧道口修筑缓冲结构是解决这一问题的有效措施。本文通过实验 ,对瞬变压力以及压力变化率与列车车速之间的关系进行了研究 ,并对缓冲结构的长度与降低瞬变压力的效果进行了分析比较 ,确定了相对最优的缓冲结构长度。     

隧道衬砌水压力计算与控制方法探讨

研究目的:在长期运营过程中,因各种原因,隧道排水系统会逐步堵塞,二次衬砌也会逐步承受水压力作用。现有衬砌水压力的计算方法是基于横断面二维模型得出的,有必要基于防排水系统的空间效应,研究衬砌水压力的纵向分布特征及最大水压力控制方法。研究结论:(1)按现有横断面二维模型计算得到的结构水压力,考虑防排水系统的空间效应后会形成水压力重分布;(2)堵塞段二次衬砌最大水压力大致与地下水"余量"及堵塞段长度的平方成正比,与排水层的总面积及其渗透系数的乘积成反比;(3)建议二次衬砌水压力荷载取值:对于山岭隧道,当排水量小或维护作业难度小时可以不考虑水压力,否则宜控制在0.05~0.15 MPa以内;对于水下隧道,公路隧道宜控制在0.2~0.3 MPa以内,铁路隧道或地铁隧道宜控制在0.4~0.6 MPa以内;(4)在隧道内每间隔一定距离设置"泄压环"可以有效控制结构的最大水压力;(5)本研究结果可为隧道衬砌最大水压力取值与控制提供思路和方法。     

铁路隧道排水系统结晶机理及应对措施研究

针对铁路隧道排水系统结晶堵塞问题,在银西铁路隧道对排水系统内外环境进行现场实测,开展结晶体X射线衍射、扫描电镜等测试及不同部位水样pH值与成分检验;模拟结晶体生成过程,分析结晶机理及影响因素,提出排水系统结晶应对措施。研究结果表明:铁路隧道排水系统结晶体主要成分为碳酸钙类矿物,以方解石和球霰石的形貌出现;初期支护喷射混凝土中的水泥及高碱性速凝剂是结晶物质主要来源,其中水泥水化过程中产生的Ca(OH)2等碱性物质溶解于地下水而流失,强碱性水体在排水系统高温高湿环境条件及CO2分压变化等的共同作用下,沉淀生成碳酸钙类矿物结晶体;增强排水系统的密封性、排水界面的光滑性与耐沾污性,提升初期支护喷射混凝土密实度等可以缓解铁路隧道排水系统结晶堵塞现象。     

盾构法施工引起的地层变位分析

研究目的：在城市隧道施工过程中，地层变位的大小往往成为决定施工成败的关键因素之一。通过对因施工引起地层原始应力状态改变、土体损失、管片衬砌变形等进行分析，合理设定盾构掘进参数，建立有效土压平衡，减小对地层的扰动和地层损失，保证施工质量。研究结论：以北京地铁4号线19标段盾构工程为例，对施工开挖造成地层原始应力状态改变、地层损失引起的地层位移进行了分析，并对施工现场进行监控量测。分析和量测数据验证，合理设定土压、同步注浆、掘进速度等掘进参数，建立有效的土压平衡，即可将各项变形控制在规定的范围内。     

龙厦铁路象山隧道岩溶区段施工技术研究

研究目的:龙厦铁路象山隧道DK 24+083～DK 24+232和YDK 24+098～YDK 24+304段为半封闭岩溶洼地,周边为花岗岩、砂岩全风化地层。溶洞、溶槽、管道相互连通,形成一个巨大的储水构造。隧道采取全断面帷幕注浆后,开挖时发生大规模突水突泥,造成淹井灾害,地表坍陷。通过地表施作洞内"透水不透泥"堵水塞,完成进口端反坡安全抽水。随后对岩溶区段采取信息化综合注浆技术,采取"两端夹击、泄水降压、注浆加固、管棚支护"完成溃口处理。研究结论:(1)通过地表深孔投料注浆,可以实现"透水不透泥"堵水塞结构的施作;(2)信息化综合注浆技术在满足质量的基础上,比全断面帷幕注浆施工速度提高1倍以上;(3)采取"两端夹击、泄水降压、注浆加固、管棚支护"的施工原则,成功地处理了突水突泥溃口。     

宜万铁路野三关隧道高压富水充填溶腔溃口处理技术

研究目的:宜万铁路野三关隧道602溶腔双层初期支护完成后,受地表强降雨影响,使溶腔内形成高压水,从而击穿双层初期支护。通过实施高位泄水支洞降低水压力,采取注浆堵水固结溃口块石堆积体,以及超前管棚预支护措施,完成溃口处理。研究结论:采取注浆技术和管棚预支护措施,可以有效固结块石堆积体。采用大扭矩、高转速钻机,当扭矩为1 200~2 000 N.m、转速为300~500 rpm时,钻穿一榀I20钢架时间为30~1 h 30 min。采用硫铝酸盐水泥单液浆和普通水泥-水玻璃双液浆组合型注浆材料配套体系,按由下到上、先外后内、间隔跳孔的注浆顺序,采取合理分段长度进行前进式分段注浆,按定量定压相结合原则,可以解决周边排水条件下的注浆控制。块石堆积体经注浆改良后,施作76 mm管棚超前预支护,能保证隧道溃口段的安全施工。     

软弱富水Ⅵ级围岩隧道下穿道路及数值分析

研究目的:针对江门隧道软弱富水Ⅵ级围岩段隧道施工难题,为保证隧道施工安全及下穿段道路的运营安全,选择合适的超前预加固方式和隧道开挖方法。研究结论:(1)采用施作水平旋喷桩超前加固、大管棚超前支护和CRD工法进行开挖,保证了隧道下穿段的施工安全。(2)借助有限元计算软件,对隧道开挖过程进行全过程数值模拟,对开挖过程中围岩应力和位移变化趋势进行分析,确定施工控制和地表变形监测重点。(3)在施工过程中钢架需及时封闭成环,防止底部出现较大的位移,产生底臌现象。     

地铁特殊地质黄土隧道施工技术

研究目的:通过对西安地铁黄土隧道施工采取的施工方法和措施及通过F3地裂缝穿越施工竖井出现涌水的处治,总结出一套合理、安全可行的施工处理方法,确保竖井和地铁隧道施工安全,为类似工程积累经验。研究结论:通过采用竖井外施做旋喷桩技术,使地下水和地裂缝涌水绕旋喷桩隔水帷幕外通过,同时采用竖井内注浆加固堵水、井内降水、分部开挖、向下外插花管注浆、竖井底混凝土封底,超前引排地下水及隧道内降水等措施,有效克服了黄土地区富水夹砂地层竖井和隧道施工涌水的难题。     

深埋岩溶隧道水压力的预测与防治

研究目的:为保护洞顶水资源和环境,深埋岩溶隧道“以排为主”的设计原则巳不适应环保要求,开始尝试 “以堵为主”的防排水原则。封堵地下水会使隧道衬砌承受巨大水压灯,“以堵为主”的关键问题是预测和防治隧 道水压力。 研究方法:隧道水压力受地下水水头损失和地下水与衬砌接触面积的双重影响,据此在调整岩溶隧道水头 折减系数的基础上,分析隧道水压力模式。 研究结果:给出了用渗流水量确定隧道水压力的公式,继而讨论了基于水环境平衡的适度排水和围岩注浆 的防治原则,并给出了注浆圈和其内衬砌的水压力的计算公式。 研究结论:引用锦屏二级水电站探洞和渝怀铁路圆梁山隧道的实测资料对上述水压力公式进行检验,其计 算的隧道水压力较符合实际。     

西安市南三环地区排水系统规划的探析

排水管网规划在排水工程建设中的作用是举足轻重的,在结合现状管网情况下进行城市的排水工程规划,充分利用现状管网是整个工程建设中节约成本,避免重复投资的重要环节。雨水管道系统依据地势地形特征,以及河流水系分布情况,按照分散布局和就近接入南三环雨水主干管,集中排放的原则规划布置,充分利用和改造现有雨水设施,积极扩建和新建新的雨水设施。污水管道系统采用平行式的排水系统布置方式,有效地控制了各个路段干管的埋深,不考虑设置提升泵站,将污水截流,实现雨污分流,以保护环境。     

遂渝铁路荆竹岭隧道复杂地质段设计

研究目的：消除荆竹岭隧道发生岩溶突水引起施工灾害事故发生可能,避免过可溶岩段地下水大量漏失破坏水环境引起地表塌陷,解决隧道过巨大溶洞群、地下暗河、岩溶突泥段及石膏层膨胀腐蚀性对隧道结构强度、稳定、耐久性的影响问题。 研究方法：本着治水、环保、安全、运营救援相结合的理念,系统设置辅助坑道、特殊地质段加强超前地质预报、富水地段帷幕注浆堵水与岩溶暗河疏导排水相结合,并运用ANASYS程序数值仿真计算。 研究结果：完成隧道跨越“溶洞、暗河、突泥段”设计、石膏地层段支护结构设计、抗水压衬砌设计。 研究结论：本隧富水段、岩溶暗河段的防排水设计理念及复杂地质段设计措施,确保了隧道结构的施工、运营安全,可很好地指导今后类似复杂地质段工程设计。     

大瑶山1#隧道高压富水岩溶破碎带施工技术

研究目的:武广客运专线大瑶山1~#隧道平导施工进入F6断层时,掌子面发生大规模涌水涌泥,通过超前钻孔验证前方为一11.5 m长的高压富水岩溶断层破碎带横切平导,无法绕行。为此需要研究、探索适宜施工技术解决这一难题。研究结果:施工中严格按照“先探水、预注浆、后管棚、管棚补注浆、后开挖、径向补注浆、快衬砌“的总体施工原则组织施工,采取“排堵结合“的方法,安全快速的通过此断层破碎带。     

磁流变阻尼器对建筑结构地震响应半主动控制分析

研究目的:地震时建筑结构的大幅震动已为世人关注。国外学者将磁流变(MR)阻尼器应用到土木结构震动控制上,效果较好。为扩大其在实际工程中的应用,进一步对磁流变阻尼器对建筑结构地震响应进行了理论分析和试验。研究方法:本文首先通过磁流变阻尼器的构件参数(如:活塞的有效长度、缸体的内径、活塞直径、流体的粘度系数等)、输入电流及阻尼器活塞相对于缸体简谐运动频率的改变,分析了各参数对阻尼特性的影响,这将为设计阻尼特性较好的磁流变阻尼器提供理论依据。然后采用了磁流变(MR)阻尼器的修正Bouc-Wen模型及剪切型最优控制(Clipped-Optimal Control)算法对建筑结构地震响应进行了半主动控制分析研究,并且与结构被动控制的效果进行了对比。研究结论:在EI-centro地震激励作用下,被动控制和半主动控制对结构地震响应的水平位移与速度产生了不同的控制效果;对结构的位移及速度的控制效果,MR半主动控制均明显地优于被动控制。