深埋3孔小净距隧道围岩压力计算方法及其工程应用

基于普氏理论,考虑开挖顺序以及中岩柱主要具有的承载松散岩土体和抑制围岩变形作用,提出3孔小净距隧道围岩压力的计算方法,并分析净距和开挖跨度对围岩压力分布规律的影响。通过与八达岭长城站3孔小净距隧道围岩压力实测值对比,验证计算方法的合理性和有效性。结果表明:中洞受力状态最为不利,边洞内侧围岩压力显著大于外侧;净距一定时,中洞或边洞跨度增大不仅导致各自洞室围岩压力增大,且会导致相邻洞室围岩压力增大;随净距增大,围岩压力逐渐降低并接近规范计算单洞值;Ⅴ级围岩段实测围岩压力约是Ⅲ级围岩段实测值的3倍,净距相同时,Ⅴ级围岩比Ⅲ级围岩更易形成极限承载拱;围岩压力理论计算值的偏差率在10%~25%。根据围岩压力的理论值和前期监测值,主动对隧道采取超前加固与加大锚杆长度,使实测围岩压力减小30%,可保障隧道施工安全。     

五尖大山长大隧道快速施工方法

正1工程特点及难点分析五尖大山隧道为武广高速铁路重点隧道工程SDⅠ标段,全长6857m,断面净空有效面积为100m2;且隧道软弱围岩地段长,不良地质发育。其中:Ⅲ级围岩3760m,占全隧54.8%;Ⅳ级围岩2459m,占全隧35.9%;V级围岩638m,占全隧9.3%。隧道洞身岩层     

高速铁路接地网施工技术

正综合接地网由贯通地线、接地装置及引接线等构成,综合接地系统以沿线两侧敷设的贯通地线为主干,充分利用沿线桥梁、隧道、路基地段构筑物设施内的接地装置作为接地体,形成低阻等电位综合接地平台。施工技术适用于300～350km/h高速铁路车站、桥梁、隧道综合接地及接口系统。     

深埋双线铁路隧道衬砌高水压分界值研究

为研究深埋双线铁路隧道衬砌高水压分界值以及高水压作用下的衬砌受力状态,基于双线铁路隧道设计标准,利用有限元软件计算和分析双线铁路隧道衬砌在不同水压作用下隧道衬砌安全系数的变化规律,确定双线铁路隧道衬砌的高水压分界值。研究结果表明:Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下水压力在0~0.05 MPa(约等于隧道净高一半)和Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下水压力在0~0.1 MPa(约等于隧道净高)范围内变化时,隧道断面安全系数基本不变。在Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下,双线隧道的高水压第一分界值为0.08~0.20 MPa;高水压第二分界值可取为0.40MPa。在Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下,双线隧道的高水压第一分界值为0.12~0.35 MPa;高水压第二分界值为0.50 MPa。双线铁路隧道采用标准设计图进行设计时,能够承受的最大静水头为50 m,超过50 m的静水头,则需要优化断面。     

铁路隧道围岩分级方法研究及发展

铁路隧道围岩分级研究在我国展开试验研究最早且较为系统深入,对我国地下工程围岩分级方法的发展颇有影响.本文着重介绍了从上世纪60年代至本世纪初3个阶段铁路隧道围岩分级的发展.从过去的定性划分为主逐步过渡到当前的以定性为主,辅以岩石强度、岩体纵波强度等量化指标的新分级方法向国家标准化<工程岩体分级标准>靠拢,将围岩类别改为围岩级别,序次上颠倒成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级.     

能量守恒原理在Ⅴ级围岩隧道衬砌设计中的应用研究

在围岩-衬砌这个封闭系统中,隧道的开挖和支护过程伴随着能量的传递和转化,不考虑热能散失并将围岩视为弹性体,则围岩势能的释放即为衬砌结构弹性应变能的增加。刘红燕等[1-2]利用该能量守恒原理对Ⅲ级围岩单线铁路隧道进行了衬砌厚度的计算,在此研究成果的基础上进一步研究了能量守恒原理对于Ⅴ级围岩衬砌设计的适用情况。针对Ⅴ级围岩建立FLAC3D模型动态模拟隧道的开挖过程,利用matlab语言编写弹性应变能密度函数从而得到实体模型各单元的弹性应变能,最后得到特定范围内围岩势能随掘进深度的变化曲线。由此围岩势能变化曲线可得出隧道开挖后围岩的势能释放值。此外,通过进行钢纤维混凝土(SFRC)构件的韧性试验,确定SFRC三分梁破坏与SFRC衬砌破坏时的能量消耗关系。据此建立能量方程并可得出SFRC衬砌的理论厚度,经检算,设计厚度满足安全性要求。结果表明,能量守恒原理的隧道衬砌设计方法不再受Ⅱ、Ⅲ级围岩小断面情形的限制,它同样适用于V级围岩大断面隧道的衬砌设计。     

高速铁路隧道衬砌脱模强度对结构安全影响分析

为了明确高速铁路隧道衬砌脱模强度对结构安全的影响,通过建立早龄期混凝土强度与弹性模量之间的关系,获得混凝土不同强度脱模对应的力学参数,基于有限元软件对不同脱模强度下隧道结构安全性进行分析,以探明高速铁路隧道衬砌脱模强度的影响因素及其合理取值。研究发现:脱模强度逐渐增大的过程中,安全系数控制点在隧道结构由下向上转移;得到不同围岩级别下高速铁路隧道脱模强度临界值,并给出建议取值;当脱模强度为10 MPa时,深埋隧道安全系数较浅埋增大约50%,Ⅳ级围岩安全系数较Ⅴ级增大40%。当安全系数为临界值时,浅埋隧道脱模强度较深埋增大70%,Ⅴ级围岩脱模强度较Ⅳ级增大45%,浅埋隧道脱模强度与埋深大致呈线性相关。     

京张高铁八达岭长城站超大跨隧道变形控制标准研究

为了确保超大跨隧道开挖过程围岩稳定和施工安全,合理确定各开挖步序的变形控制标准,采用理论分析、数值模拟实验和现场监测等方法,建立隧道变形与围岩应变相互关系的计算模型,提出基于围岩极限应变的隧道总变形控制标准,制定超大跨隧道分步变形控制标准和分级管理方法。研究结果表明:隧道围岩总变形控制标准取决于隧道围岩的极限应变;Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ级围岩32.7 m跨度的隧道,其拱顶总沉降控制标准分别为40,90 mm和180 mm;超大跨隧道施工过程中成跨阶段的变形约占总变形的95%,成墙阶段的变形约占总变形的5%。     

高速铁路运行牵引变电站接地安全测量计算分析

高速铁路牵引变电站投运之后其接地网与综合接地系统以及电力系统进线避雷线连接,变电站接地拓扑结构发生巨大变化,此时对牵引变电站的接地安全校验不应仅局限于变电站本身。为研究运行牵引变电站接地安全性,现场测试运行牵引变电站分流特性和站址土壤结构,并运用数值仿真计算手段,结合现场实测数据和计算结果对运行牵引变电站开展接地安全分析,同时对比分析牵引变电站接地网连接和不连接进线避雷线时的测量和计算结果。结果表明:高速铁路牵引变电站接地安全校验应结合工程具体情况整体考虑,避免只简单注重接地阻抗值是否低于0.5Ω;牵引变电站接地网连接电力系统电源进线避雷线后,接触电压、跨步电压和地电位升均有较大幅度的下降。研究成果已在深茂高铁沿线牵引变电站接地安全校验中成功应用,通车后牵引变电站安全稳定运行。     

TSP隧道地质超前探测中反射波主频的探讨

针对隧道施工狭窄的场地条件和施工机械振动干扰的超前探测工作环境,为提高TSP隧道地质超前探测外业采集数据的可靠性,对TSP地质超前探测外业采集的反射波主频与隧道地质超前探测效果进行试验研究。通过宜万铁路复杂岩溶隧道TSP地质超前探测的应用实例数据,得到了隧道TSP地质超前探测反射波正确频谱分析图和干扰较大频谱分析图以及隧道Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ～Ⅴ级围岩级别的TSP地质超前探测反射波主频范围频次图,从外业采集的反射波频谱对TSP隧道地质超前探测外业采集数据质量进行了判别。     

云南大丽铁路三元隧道开挖与支护施工技术

在铁路隧道施工过程中，隧道的开挖与支护是保证施工质量及安全控制的关键环节。此文初步探讨了Ⅴ级、Ⅳ级、Ⅲ级围岩隧道开挖与支护的施工技术，对长短台阶法、全断面法、CRD法及CD法4种施工方式做了简要介绍。     

西成客专房家湾隧道白云岩岩溶治理研究

房家湾隧道砂质白云岩节理裂隙发育,沿节理裂隙岩溶发育且情况复杂、隐蔽,围岩稳定性差,隧道结构安全及运营安全风险较大。针对存在的较大安全风险隐患,为保证隧道施工和运营安全,通过超前地质预报、综合补充勘察技术探查岩溶发育情况。采用综合预加固措施提高围岩自承能力,在地表沟谷铺砌封堵地表水下渗,动态优化隧道衬砌结构、防排水系统和基底处理方案设计,增设泄水洞确保隧道施工及长期运营安全,为类似工况铁路隧道工程施工提供参考。     

客运专线综合接地系统的仿真与研究

客运专线列车运行速度高、牵引电流大、短路电流大、行车密度高,导致钢轨电位急剧升高。为防止引起人身设备安全问题,客运专线设计引进了系统综合接地的概念和技术要求。本文结合理论计算模型研究和综合接地系统的仿真结果,对涉及人身安全的接地典型方案进行系统集成和评估,并提出了适宜于我国客运专线电气化铁道的综合接地系统。     

基于ABAQUS的地质偏压隧道非线性接触分析

针对于山岭隧道常出现的,穿越倾斜产状的层状岩体,或多在隧道进出口处节理裂隙发育的情况,结合成兰铁路茂县隧道出口地段所处的地质偏压环境,应用ABAQUS有限元分析软件中的面-面接触单元,建立节理软弱结构面的二维隧道模型。并对地质偏压隧道的围岩压力及衬砌结构内力进行非线性接触分析和计算,初步得出单线铁路隧道在地质偏压情况下围岩和衬砌结构的位移、应力的分布特征,并讨论软弱结构面的摩擦系数对隧道偏压作用的影响,根据隧道受力特点提出隧道在地质偏压情况下可能采取的建议和措施。     

中英钻爆法铁路隧道设计方法比较研究

针对钻爆法铁路隧道围岩分级、初期支护及二次衬砌设计方法等内容,对比分析了中英两国在隧道设计方法和理念方面的差异。对比分析表明,英国隧道设计基于巴顿的Q系统,该系统用表征岩体的RQD值,节理组数、粗糙度系数、地下水折减系数、蚀变系数及地应力折减系数来反映围岩整体力学性质,英国铁路隧道初期支护采用经验设计法,根据Q图谱进行预设计,采用有限元程序进行检算。二次衬砌采用极限状态理论进行设计,衬砌承受围岩压力的标准值由巴顿公式计算得出,二次衬砌设计时不考虑初期支护的作用。中国铁路隧道初期支护多采用类比法进行设计,并采用有限元法进行校核,二次衬砌普遍按破损阶段法设计,围岩压力根据统计回归公式计算,采用安全系数K控制结构安全性。相比而言,英国隧道设计方法和理念与围岩参数联系较为紧密和直观,而中国隧道设计方法基于定性与定量结合的围岩分级标准,两者差异明显。     

高铁隧道内基于北斗卫星的导航定位延伸系统硏究

为了满足高速铁路隧道内的列车定位需求,提出了高铁隧道内基于卫星导航的定位延伸技术。采用中国自行研制、安全可控的全球卫星定位北斗卫星导航系统(BDS),利用现有设施、设备、漏缆、交换机,增加卫星导航接收机、再生卫星信号源等设备,将隧道外北斗卫星导航定位信息二次处理后.实时同步到隧道内信号发射设备上,实现隧道内卫星导航信号全覆盖,连续实时定位、不失锁,保障移动终端卫星接收机正常连续工作,为高铁运营、实时监控提供全方位支撑。