基于数值模拟-多元线性回归的大断面隧道平均瓦斯浓度检测位置研究

大断面隧道瓦斯浓度检测的不精确性会导致隧道绝对瓦斯涌出量实测值与真实值存在较大偏差，最终影响隧道瓦斯工区的划分，给隧道安全施工和成本控制带来巨大挑战。利用计算流体力学软件Fluent对隧道内部瓦斯分布规律进行模拟，通过正交试验定性分析断面宽度（A）、断面高度（B）、断面风速（C）对隧道断面平均瓦斯浓度的影响，并采用多元线性回归方法确定平均瓦斯浓度的最佳检测位置。研究表明，通风稳定条件下，隧道内部瓦斯呈稳定分布，且在隧道断面上会出现自上而下明显的分层分布；不同瓦斯工区条件下，断面宽度（A）、断面高度（B）、断面风速（C）对隧道断面平均瓦斯浓度影响的主次顺序存在差异；通过多元线性回归定量分析，得到不同瓦斯工区条件下稳定层流区域断面平均瓦斯浓度检测位置的计算模型。     

隧道掌子面地震动力响应特性及加固方法

文章以雅沪高速公路石棉隧道为工程背景,研究分析了地震动力作用对隧道掌子面稳定性能的影响及加固措施。首先,阐述了隧道震害的主要形式及隧道掌子面的力学平衡机理,并采用FLAC3D有限差分软件,针对不同地层中的隧道掌子面进行了地震动力响应分析;其次,通过对比静力和动力下掌子面的稳定状况,分析地震对不同地层中隧道掌子面稳定性的影响,总结出了掌子面挤出变形和约束压力随地震时程的变换规律,并通过掌子面平均塑性剪切应变、掌子面挤出变形、掌子面约束压力等参数评估了加固效果。分析结果表明,与隧道衬砌相比,隧道掌子面更容易受到地震的破坏;地震动力作用对不同地层条件中隧道掌子面的影响程度是截然不同的,岩质地层中隧道掌子面受到的影响较小,而土质地层中隧道掌子面所受影响则很大;锚杆的加固作用能显著提高隧道掌子面的抗震性能。     

下穿高速公路的浅埋大跨隧道开挖力学行为分析

深圳市红棉路隧道具有埋深浅(约6 m)、跨度大(16 m左右)、周围围岩软弱、下穿机荷高速公路的距离长等特点。由于机荷高速公路车流量非常大、动态荷载强,因此该隧道施工难度高、风险极大。为研究该隧道开挖过程的力学行为,文章通过数值计算及现场测试方法,获得了隧道下穿高速公路施工过程中地表沉降、隧道拱顶沉降、掌子面挤出位移,初期支护钢拱架应力以及二次衬砌应力的动态变化规律。研究结果表明,在隧道开挖过程中,掌子面前方先行变形的影响范围为1~1.5倍洞跨。隧道掌子面进行锚喷支护加固措施,对减小隧道掌子面的挤出位移作用效果明显。同时,需合理确定支护时机,适当优化施工工序,加快隧道断面闭合时间,加强监控量测,确保隧道成功穿越机荷高速公路。     

隧道爬坡开挖与水平开挖掌子面稳定性对比分析

地铁附属结构施工时受场地及工期影响往往采取爬坡开挖方式。为了确定其掌子面的安全状态,文章通过理论分析并结合数值模拟,对比分析了爬坡开挖与水平开挖下掌子面的稳定性。其中,采用极限分析上限法掌子面破坏区假定,对比分析了爬坡开挖与水平开挖的破坏区影响范围及位置;采用数值分析方法,研究了爬坡与水平开挖不同工况下等值应变区的位置和掌子面水平位移变化规律。分析结果表明:隧道爬坡开挖造成的影响区范围略大于水平开挖,影响区位置比水平开挖略低;掌子面0～1/3高度范围内爬坡开挖引起的水平位移比水平开挖略大,掌子面1/3高度以上范围内略小;爬坡与水平开挖下掌子面最大水平位移均位于掌子面1/3高度处,且爬坡开挖下掌子面变形并不大于水平开挖;在不考虑超前支护的情况下,爬坡与水平开挖的掌子面稳定性基本一致,而在选取适宜的超前支护措施前提下,能够保证掌子面的稳定性。     

南大梁高速公路华蓥山隧道施工通风优化研究

射流巷道式通风是一种常见的施工通风方式。为探明巷道式通风的流场及污染物分布特征,文章以南大梁高速公路华蓥山隧道为工程背景,采用流体力学软件Fluent建立了射流巷道式通风的三维数值模型,研究了隧道内的通风流场,以及隧道穿越煤矿采空区时硫化氢涌出情况下有毒有害气体在隧道内的分布情况。结果表明,现有通风风量分配不够合理,导致隧道内存在低风速区,有害气体浓度较高;其问题可通过增加对掌子面供风量和设置局扇的方式来解决;当风管风速达到26 m/s时,低风速区完全消失;在横通道前设置局扇,也可以使隧道内风速达到2 m/s,同样可以消除低风速区。     

瓦斯隧道通风在线监测与动态分析预警

瓦斯隧道通风控制系统是利用自动瓦斯监测系统对隧道内施工环境进行监测和对通风设备运行状态进行控制,在实时检测隧道内CH4、CO、风速、温度等参数的基础上,将这些数据传送到地面监控室的计算机,计算机再以检测到的环境参数为依据,对瓦斯隧道内通风状况进行动态分析与预警,为实时掌握瓦斯隧道通风安全状况提供技术手段,提高瓦斯隧道施工通风的管理水平,从而保证隧道施工安全有效地进行.文章以兰渝铁路梅岭关隧道为例,介绍了瓦斯隧道的施工通风方案、通风系统检测、通风安全预警以及瓦斯监测系统的的现场应用.     

浅述隧道掌子面开挖炮眼的设计要求

隧道掌子面的开挖炮眼设计是爆破开挖方式中的重要组成部分,其设计的合理是否将直接影响到开挖炮眼的施工质量及掌子面的爆破效果,对隧道的掘进效果有着关键性的影响。文章以宝石山隧道为例,从炮眼数量、药量、深度、布局等方面,详细阐述了隧道掌子面开挖炮眼设计的具体要求,为类似隧道工程项目提供参考。     

基于双剪强度理论的岩溶隧道掌子面防突厚度分析

为了解决岩溶隧道在富水溶腔压力作用下的掌子面的防突厚度问题,文章采用双剪强度理论与极限分析上限法,考虑中主应力对掌子面防突厚度的影响,建立了掌子面受力屈服破坏的理论分析模型,对隧道掌子面的极限承载力和防突厚度进行了理论计算,并结合工程实例验证了该理论分析方法的合理性与适用性。     

昔格达组地层大断面隧道掌子面玻璃纤维锚杆加固参数研究

昔格达组地层水稳性差,遇水后岩体工程性质迅速劣化,在该地层中修建隧道易产生围岩大变形、掌子面坍塌等灾害。文章基于岩土控制变形分析法,以成昆铁路桐梓林隧道为例,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对昔格达组地层大断面隧道掌子面采用玻璃纤维锚杆加固的参数进行了研究,确定了锚杆的加固密度为0.65根/m~2;建立了昔格达地层隧道掌子面失稳破坏模式,由其纵向破坏深度确定了锚杆加固长度的合理取值范围为8～11 m;通过掌子面前方塑性区分布深度确定了锚杆的搭接长度为4 m。     

蒙华铁路阳山隧道瓦斯危害性评估研究

蒙华铁路阳山隧道部分地段仰拱开挖后坑槽积水处多次发现瓦斯气体溢出现象,很大程度上给隧道施工带来了威胁。为确定阳山隧道瓦斯等级,文章在研究分析隧道工区煤系地层和浅层油气储层瓦斯赋存规律的基础上,利用突出危险性鉴定方法和基于钻孔瓦斯流量建立的涌出数学模型法分别对煤层和油气储层的瓦斯危害性进行了评估。结果表明,隧道工区揭露煤层位于瓦斯风化带,无突出危险性;隧道瓦斯的主要来源为隧道下部的长1油气储层,瓦斯通过构造破碎带或节理裂隙带涌出,隧道掌子面最大瓦斯涌出量为0.23 m3/min,属低瓦斯隧道。     

管棚预支护下隧道掌子面稳定性理论分析

为了探究管棚预支护下隧道掌子面稳定情况,文章结合管棚受力特点,首先建立管棚Winkler地基模型,然后将地基反力作用于模型掌子面上部;并基于刚体极限平衡理论,推导了掌子面稳定安全系数计算公式,最后以巴东隧道三号横洞某里程段为工程背景,分析有无管棚下掌子面的稳定性,并讨论各参数对管棚挠度以及掌子面稳定性的作用规律。结果表明:随着管棚直径增大、管棚支座位移减小、开挖进尺与开挖台阶高度降低、围岩内摩擦角与粘聚力增大,管棚最大挠度减小,掌子面稳定安全系数提高;较好围岩条件、较小开挖高度和较小管棚支座位移下,短进尺开挖对提高掌子面稳定的作用更明显;随着隧道埋深增大,掌子面稳定安全系数先减小,后增大,然后保持不变。这与选用的规范中围岩压力计算公式有关,隧道在浅埋条件下,围岩压力随着埋深的增大而增大;隧道在深埋与浅埋之间时,由于存在两侧岩体的夹制作用,围岩压力随着埋深增大而减小;而隧道在深埋条件下,存在塌落拱效应,围岩压力趋于稳定。     

基于HSP声波反射法的隧道超前地质预报

文章在对HSP声波反射法的工作原理、仪器设备及测试分析软件介绍的基础上,结合SZ隧道出口段掌子面的实际地质条件,对其出口左右线掌子面进行测试分析,并得到施工开挖验证。应用HSP声波反射法对隧道掌子面前方地质条件进行及时准确的预测,提前采取预防措施,避免灾害的发生,或在—定程度上减少因灾害造成的损失,减少施工过程的干扰,对隧道的安全施工具有积极的指导作用,值得在同类隧道施工地质预报中推广应用。     

超前钻探法在瓦斯隧道施工中的应用

文章根据成都至自贡至泸州高速公路马鞍山隧道所处的煤层瓦斯地质状况,利用超前钻探法对隧道围岩的掌子面和钻孔瓦斯浓度进行了测试,测试结果能有效判定前方岩层的瓦斯赋存和涌出情况。     

乐园铁路瓦斯隧道施工通风方案设计

文章结合叙大铁路乐园隧道工程实例,根据其辅助坑道布置和瓦斯分布等工程特点,确定了独头压入式和巷道式通风相结合的施工通风方式,并通过对需风量、风机供风量、风管阻力和隧道阻力的计算,对通风设备进行了优化配置,同时提出了隧道施工通风方案设计过程中需考虑及注意的问题,为类似铁路瓦斯隧道施工通风设计提供参考。     

超前预加固大断面隧道施工参数系列化研究

论文以武广客运专线浏阳河隧道为工程背景,根据铁路隧道围岩分级和断面尺寸为主要影响因素,提出新的掌子面稳定性分级方法及分级数;对影响大断面隧道掌子面稳定性的影响因素进行序列化及参数敏感性研究,得到超前预加固大断面隧道围岩稳定性影响因素序列及掌子面超前加固参数敏感性;然后在掌子面稳定性分级及超前预加固大断面隧道影响因素序列基础上,提出超前预加固大断面隧道施工参数系列,为浅埋大断面隧道施工提供指导.     

含油气隧道瓦斯成因分析与安全治理

红岩溪隧道是国内高速公路史上首条富含油气的高瓦斯隧道。为解决隧道开挖过程中含油气瓦斯安全问题,文章对红岩溪隧道掌子面岩石、涌出气体与油溶性物质进行了现场检测和气样的碳同位素实验室测试分析。研究结果表明,该隧道瓦斯成因类型属低熟煤型油气,为非常规类型高瓦斯隧道。通过采取瓦斯防治培训、应急救援演练、安全管理流程规范化、通风系统改造、监测监控系统建立和重大危险源专项治理设计等综合防范措施,保证了该高危险源隧道安全贯通。     

散岩堆积体中特大断面公路隧道洞口段合理施工工法研究

为研究散岩堆积体中隧道洞口段最适宜的开挖方式,文章以火凤山隧道(双线隧道)为工程背景,采用拉格朗日有限差分软件FLAC3D建立土体三维计算模型,对施工期隧道洞口段分别采用三台阶、三台阶预留核心土、三台阶七步法、CD法和CRD法共五种工法进行数值模拟开挖,分析不同施工工法下围岩应力分布及变形规律,提出适用于散岩堆积体地层条件下的隧道洞口段施工工法。研究结果表明:从隧道竖向位移分析得出,五种工法对应的最大位移分别为28.18cm、25.90cm、21.43cm、18.58cm、14.13cm;从围岩应力来看,五种工法围岩应力分布规律上并未出现明显区别,只是在量值上有一定差异;随着围岩的不断开挖,隧道埋深逐渐增大,隧道各特征点的最大位移值也不断增大;在掌子面前方一定范围内,即开挖断面还未达到监测断面的部分区域已经产生了一定的变形,但是变形较小;当开挖断面推进到监测断面时,随着开挖面的推进,拱顶下沉不断增大,其特点是初期下沉速率很大,而后随离开掌子面的距离变大,其速度逐渐减缓,并趋于稳定,围岩收敛先快速增长后逐渐平稳。     

铁路瓦斯隧道施工控制技术研究

文章通过对瓦斯特性的分析,明确了瓦斯隧道施工管理要点;结合天台寺隧道瓦斯施工管理实例,针对瓦斯隧道的施工特点,介绍了"超前探测、强通风、勤检测、短进尺、配备防爆机具、加强施工管理"等施工技术及措施的实施和取得的效果。     

高原螺旋隧道压入式通风风管出口位置优化研究

为研究高原螺旋隧道压入式通风的流场特性及风管出口位置布设参数对隧道施工通风效果的影响,文章以卧龙沟1号隧道工程为依托,利用Fluent模拟分析软件,考虑了2种纵坡、3种风管布设直径和7种风管出口距离等因素,研究了隧道掌子面附近的流场特性。结果表明:压入式通风风管出口距离工作面太近或者太远都不利于隧道的通风效率,并得到卧龙沟1号隧道在不同纵坡、不同风管布设直径下的最优风管出口位置,将该参数应用于卧龙沟1号隧道中,经现场测试验证了该结果的可靠性。     

粉煤灰地层浅埋大断面连拱隧道预加固方式研究

由于粉煤灰地层本身工程性质较差,隧道开挖时不同工序及支护方式的变化也极易影响掌子面的稳定及支护结构的安全.本文结合盐坪坝隧道埋深浅、跨度大、穿越不良地层粉煤灰地层的特点,对浅埋暗挖大断面隧道工程中常用的地层预加固方式做简要介绍并分析其适用性,结合现场实际,提出了一种适用于粉煤灰地层大断面连拱隧道的预加固技术,主要采用高压旋喷桩对穿越粉煤灰地段实施地表加固,从现场施工情况来看,盐坪坝隧道现已成功贯通,期间没有发生掌子面坍塌、地表沉陷等情况.