高速公路连拱隧道施工变形预测的GA-SVR智能模型研究

基于连拱隧道支护结构繁多,施工工序复杂,同时由于施工影响,现场监测数据较少且数据误差较大,造成传统方法很难用于连拱隧道的施工变形预测。针对于此,支持向量回归（SVR）算法可以任意精度逼近任意函数,与神经网络相比具有小样本、全局优化和泛化性能好的优点。本文结合铜黄高速公路富溪连拱隧道的施工变形监测,采用遗传算法来优化支持向量回归算法的模型参数,形成GA-SVR算法,建立起了连拱隧道变形预测的GA-SVR智能模型。采用此模型对富溪隧道后继开挖的监测时间点进行变形预测,并与GA-BP模型对比可以看出本文所建立的GA-SVR智能模型具有极高的预测精度,完全可用于连拱隧道施工期的变形预测,也为类似工程提供了借鉴。     

高速铁路隧道机械化修建技术创新与智能化建造展望——以郑万高速铁路湖北段为例

为实现郑万高速铁路湖北段隧道安全、快速、高质量修建,开展全工序大型机械配套条件下的施工技术、结构设计和信息化管理等一系列探索和创新:1)形成一套基于大型机械化的超前地质预报、掌子面超前预加固、隧道全断面机械开挖工法、初期支护机械化施工、宽幅防水板作业台车铺装和智能衬砌台车的全断面机械化施工技术; 2)基于机械化施工技术,建立隧道围岩稳定性分级方法,并在新奥法理念指导下,优化隧道支护结构设计参数; 3)建立隧道施工管理系统、施工信息采集系统、施工安全管理系统、混凝土拌合站质量管理系统、质量信誉评价系统以及施工动态管理系统等,以对隧道施工进行信息化管理。最后,在隧道机械化、信息化修建技术的基础上,从隧道支护体系智能动态设计系统、隧道支护体系智能机器人施工技术和隧道结构智能化监测系统等方面对隧道智能化修建技术进行探索和展望,以期将我国隧道建设水平推向新高度。     

七官场隧道偏压段围岩稳定及初期支护结构数值模拟计算研究

偏压是山岭隧道施工中较为常见的一种现象,为了确保偏压段隧道施工过程中隧道衬砌结构、洞周围岩和边仰坡等结构的稳定,采用地层-结构法对偏压隧道围岩稳定性和初期支护结构安全系数进行数值模拟计算。结果表明:在施工过程中隧道偏压段围岩收敛变形、喷混凝土及钢架支护安全系数和锚杆锚固效果与现行公路相关隧道设计规范对比,偏压段隧道设计支护参数相对偏弱,并采取相应的加强措施对偏压段支护参数进行动态调整,确保偏压隧道施工的安全。     

基于ANSYS模拟分析合理确定隧道开挖支护方案

本文运用有限元分析软件ANSYS模拟隧道围岩开挖支护受力状态,对隧道围岩开挖支护结构的位移、弯矩、应力等进行计算分析,合理确定隧道开挖、支护施工技术方案,优化隧道支护结构设计,降低其建设成本。     

常规山岭隧道施工阶段方案优化探析

为解决目前山岭隧道施工方案优化多局限于单项内容的问题,实现从总体和全局层面进行隧道施工方案优化的目的,结合隧道施工实践,从隧道施工方案优化的原因、目标及原则谈起,全面探讨了隧道施工主体结构(洞口工程、开挖支护方案、二次衬砌方案)、辅助坑道、作业环境、组织管理(运输方案、管理方案)、成本管理的优化内容,通过优化,在保证安全质量的前提下获得了最大的经济效益和社会效益,给从事隧道施工的技术人员提供了参考。     

软弱破碎围岩隧道锚喷钢架联合支护参数优化模型及工程应用研究

初期支护以锚杆、喷层、钢筋网与钢拱架联合支护的方式在软弱围岩和不良地质隧道建设中已经得到广泛运用,但目前对于这种联合支护的力学承载机制和多支护参数的选择缺乏深入研究。根据围岩与支护相互作用特点,针对隧道围岩中锚喷网和钢架联合支护的特点,建立基于隧道滑移线理论的联合支护参数优化模型;并结合云南省打堡寨2#隧道,对联合支护参数进行优化,通过有限元模型对联合支护的力学效应进行验证。该优化方法对今后类似的软弱破碎围岩隧道工程中锚喷钢架支护参数的合理选择具有一定的借鉴与指导意义。     

郑万高铁隧道大断面机械化施工关键技术研究

为实现大断面隧道机械化施工,针对郑万高速铁路湖北段隧道机械化施工所面临的掌子面稳定性控制、支护结构参数优化、机械化施工工法及施工工艺参数选取等主要问题,采取现场试验、资料调研、理论分析等手段,提出掌子面稳定性综合分级方法及稳定性控制措施,并对超前支护、洞身支护参数进行优化。郑万高速铁路采用全断面法和微台阶法2种工法进行施工,同时,对高压劈裂注浆、低预应力锚杆、超挖控制、高标号初喷混凝土等施工工艺进行探索和应用; 在信息化项目管理平台的基础上,建立基于施工动态管理的隧道作业面分类管理方法。研究成果在郑万高速铁路的成功应用将极大提高隧道建设的机械化水平,为隧道机械化施工提供参考。     

松散地层隧道预加固技术

为明确砂卵石隧道变形破坏特征,科学合理地提出松散地层公路隧道修建最佳预支护方案,基于数值计算,分析了目前常用的超前支护方式及加固效果,明确适用于砂卵石隧道的加固措施并重点分析合理的参数取值。结果表明:超前短管棚注浆对围岩变形控制效果最好,从初期支护内力和二衬应力来看,超前短管棚注浆超前支护方案固砂效果明显,虽工艺较复杂,会延滞工期,仍可作为松散地层超前支护推荐方案,确保支护效果与施工安全。     

软弱围岩隧道变形规律与施工安全控制技术

针对梁家院子隧道围岩软弱变形大、变形持续时间长等特性,基于流变理论,探讨了软弱围岩变形规律.结合现场反馈监控量测信息,反演分析得到合理的支护时间,进而确定合理台阶长度;充分利用监控量测手段,调整施工方案和支护参数,采取控制围岩变形的技术措施,确保隧道施工的安全进行.工程实践表明,提出的隧道施工安全控制技术在确保施工安全,节省施工成本,加快施工进度等方面起到积极的作用.     

高速铁路隧道支护参数的计算研究

为探索隧道初期支护安全系数的计算问题,并为高速铁路隧道支护参数优化提供理论依据,根据喷锚支护的性能与特点以及现代隧道力学的基本理论,建立初期支护荷载结构模型和对应的安全系数计算方法; 针对时速350 km高速铁路双线隧道提出的3种不同的初期支护方案（无系统锚杆支护、喷锚结合支护和以锚为主的支护方案）展开适应性研究,计算分析不同埋深（400 m和800 m）条件下初期支护的优化参数以及优化后的二次衬砌承载能力,在此基础上提出优化后的高铁隧道支护参数建议值,并对优化前后的安全系数进行计算与对比。主要结论如下： 1）提出了采用围岩压力代表值作为荷载结构模型设计荷载的方法,为解决设计中围岩压力不确定的问题提供了思路,且所推荐的围岩压力代表值计算方法具有安全性与经济性; 2）提出了3种初期支护计算模型,可以为初期支护构件的选择与量化设计提供一定的理论基础; 3）提出了时速350 km高速铁路双线隧道初期支护方案及优化后的复合式衬砌设计参数,并明确了不同围岩级别、不同埋深时的承载主体; 4）提出了按照不同埋深进行支护结构参数设计的建议。     

基于块体理论的隧道围岩稳定性分析

为了解决隧道工程施工中围岩稳定性分析这一工程难题,依托某在建公路隧道,基于地质素描与数理统计分析工作,精细化描述节理产状、间距、填充物、黏聚力等特征,并利用三维重构技术建立基于节理特征的隧址区地层模型,最后利用块体理论检索了无支护、有支护工况下隧道临空面潜在的关键块体,分析了滑移形式和安全系数,并对支护参数进行了优化,得知原设计支护强度富余,适当优化后仍可确保结构安全。     

软岩隧道中基于快速预应力锚固支护的变形控制技术

以木寨岭公路隧道为依托，基于单一锚固形式的拉拔试验与交通隧道工程对锚固系统的要求，提出了适用于软岩大变形隧道且可实现及时支护理念的快速预应力锚固系统，并以其为核心载体，开展了支护技术应用试验研究。拉拔试验结果表明：受限于锚固成效、锚固力及锚固时间等因素，软岩隧道中涨壳式锚固和水泥药卷锚固均无法实现及时主动支护的功能；以后期具备良好锚固效果的水泥浆锚固和能快速凝结后可施加预应力的树脂锚固为基础，提出了全新的“及时（树脂端锚）+永久（水泥浆全长注浆）”快速预应力锚固体系，并以其为基础，在依托工程大变形段开展了以快速预应力锚固系统为核心的新支护体系和强力被动支护体系的对比试验研究。对比试验结果表明：以预应力后注浆树脂（鸟笼型）锚索系统为核心的快速预应力锚固支护技术，有效抑制了软岩隧道洞周围岩位移，拱顶沉降由73~127 mm减至34~55 mm，拱腰收敛由295~740 mm减至157~430 mm，显著减少了围岩变形稳定时间与围岩变形潜势，验证了基于快速预应力锚固支护的变形控制技术在软岩大变形隧道中的优越性。     

悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序优化方法

铣挖施工顺序是悬臂式掘进机隧道铣挖施工的关键技术。首先结合悬臂式掘进机隧道铣挖施工特点及其机械设备工作条件,确定出可能的悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序方案,其次,以上述可能铣挖施工顺序方案为评价对象,建立出悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序方案优化分析模型,并提出该模型参数的确定方法,然后,联合采用数值分析与灰色关联分析方法,基于上述隧道铣挖施工顺序优化分析模型,建立出悬臂式掘进机隧道铣挖施工顺序优化分析方法,并获得悬臂式掘进机隧道合理铣挖施工顺序方案,完善悬臂式掘进机隧道铣挖施工技术。该模型与方法不仅反映了隧道围岩稳定性和机械设备条件对铣挖施工顺序的影响,还反映了铣挖施工顺序对铣挖施工效率与经济性的影响,较现有同类方法具有明显的合理性与优越性。     

大拱断面连拱隧道结构设计与优化

介绍了大拱断面连拱隧道的应用前景和结构设计思路,并提供相应的设计参数,通过结构计算分析结构的安全性和优化衬砌支护参数,并提出多种施工方案,从而为大拱断面连拱隧道设计施工提供一定的科学依据和指导。     

基于SolidWorks Simulation的重叠盾构隧道穿行式全自动液压支护台车设计研究

为解决传统盾构重叠隧道施工中临时支护方案普遍存在的拆装不便、结构笨重、效率低下等问题，通过与既有支护方案的技术经济指标进行比较、分析，设计一种在无卸载支护条件下具备下部不间断穿行施工车辆功能的全自动新型液压支护台车，并利用有限元分析软件SolidWorks Simulation进行强度校核。新型液压支护台车较多地引入了电气控制和液压控制技术，在一定程度上实现了盾构隧道支护的机械化，降低了作业人员劳动强度。同时，通过对支护台车结构优化设计，有效解决了传统盾构重叠隧道支护方案中施工工序间的作业干扰问题，并减轻了台车质量，降低了施工成本。通过深圳市轨道交通7号线华新站-黄木岗站区间等工程实践表明，新型液压支护台车在保证既有隧道的结构安全、提高支护效率方面效果明显。     

应用改进和声搜索算法分析边坡的稳定性

为提高基本和声搜索算法的全局搜索能力,提出了基于未知解空间探索与已知解空间开发相平衡的改进和声搜索算法。在基本和声搜索算法迭代一段时间后,在当前最好解的周围进行开发,所得的改进解反馈给基本和声搜索算法,继续进行迭代,如此反复,直至没有更好解产生为止。将新算法用于求解边坡最小安全系数,算例分析表明其效率比基本和声算法有较大提高。     

郑万高铁隧道大型机械化施工支护优化

为解决郑万高铁大断面隧道建造过程中初期支护、二次衬砌、超前支护等支护结构安全储备较大、支护不经济的问题,以郑万高铁湖北段大断面隧道工程为依托,基于通用设计图A开展支护结构应力应变现场测试,对测试数据进行分析,并据此提出支护参数优化方案。采用现场实测和荷载-结构有限元方法对优化方案进行检算,最终确定优化设计图B,并进行现场应用。结果表明： 支护结构整体处于安全状态,优化方案合理可行。该支护优化方案不仅可以有效保证大断面隧道的安全性和稳定性,而且能降低成本,提高材料利用率,减少现场作业人员的劳动量。     

基于三维重构的隧道围岩稳定性快速分析及动态反馈

节理的存在降低了岩体的完整性和连续性,对隧道围岩的稳定具有重要影响,若支护不及时或强度不够将会严重威胁施工安全。本文依托井冈山特长隧道,提出了基于三维重构、块体理论的隧道围岩稳定性快速分析方法,动态反馈、指导设计施工方案优化。针对中风化砂岩、Ⅳ级围岩区段,通过地质素描与统计分析,建立基于节理特征的三维重构地层模型;运用块体理论,分析隧道开挖时临空面关键块体分布、失稳形式及安全系数;提出围岩稳定性动态反馈方法,并对比分析不同支护方案。研究表明:开挖后围岩稳定性较差,必须采取相应的支护措施,根据动态反馈明确在实际施工时必须严格按照原设计方案施作锚杆支护。基于三维重构的围岩稳定性快速分析及动态反馈,可以实现施工过程中地质数据的动态采集、分析与反馈,及时依据实际开挖地层条件,动态调整支护体系,确保结构的经济安全性。     

浅埋暗挖隧道地表沉陷规律分析及控制措施研究

青岛市城阳区某隧道为交叉中隔墙法开挖的浅埋暗挖隧道,隧道周边环境复杂。为了研究浅埋暗挖隧道地表沉陷规律,保证施工过程中既有桥梁、给水管和通讯管线的正常运营和使用。对隧道地表、拱顶、围岩压力等参数进行了实时监测,得到了支护和围岩的动态信息。并基于监测数据利用MIDAS软件建立了有限元模型,研究了隧道性状和土体变形特征在不同施工参数下的变化规律。将现场监测数据与数值模拟计算值进行对比,两种方式得到的数据吻合度高。隧道的平移近、拱顶下沉、地表沉降、拱腰压力、拱底压力和拱顶压力等参数临近控制值。针对上述结果,提出了优化开挖顺序、控制进尺长度和加强超前支护等施工控制措施,据后期的监测数据反馈情况证明了施工措施的有效性。     

浅埋段软岩隧道施工工法优化模拟应用分析

隧道洞口浅埋段施工易受地表水及不良地质条件影响,隧道大变形或掌子面溜塌事故频发,施工安全风险极高。为解决洞口浅埋段软岩隧道变形控制难题,建立三维数值模型,对不同施工工法的围岩变形及其优缺点进行对比分析,确定采用三台阶临时仰拱法,并通过现场应用验证了优化工法的可行性。结果表明:该工法可在中、下台阶增设临时仰拱,隧道初期支护及时封闭成环,支护结构受力得到改善,对变形控制效果较好。虽相比CRD法在控制隧道变形方面略有不足,但综合各方面因素,优先考虑选择该工法,并采取了分阶段支护参数加强措施。经现场施工实践验证,采用该工法配合分阶段补强支护措施,初期支护变形增长速率很快减小并趋于稳定,可有效控制隧道初支大变形,保证施工安全和进度。