铁路隧道洞口合理抗震设防长度

为确定隧道洞口段衬砌的合理设防长度,使隧道结构抗减震性能达到最优,以单线140 km/h、跨度6.4 m的铁路隧道为例,采用数值模拟方法,建立了隧道洞口段的动力分析模型;分析了围岩条件、衬砌物理力学参数等因素对地震作用下隧道洞口段衬砌内力响应的影响,讨论了围岩加速度响应和衬砌结构内力响应规律.数值模拟结果表明:距离超过洞口段3倍隧道跨度后,衬砌结构内力响应明显减小;振动台试验结果表明:洞口段抗震设防长度为3倍隧道跨度时,减震效果显著,验证了抗震设防长度的合理性.      

横通道对隧道火灾烟气浓度影响的数值模拟

文章利用fluent对隧道发生火灾时,不考虑横通道和考虑横通道且横通道内不同风速时烟气浓度的分布规律进行了三维数值模拟,研究结果表明：（1）横通道的开启对于火灾的发展及变化有着较大的影响,在火灾初期,风机通风风速为临界风速,在疏散救援阶段,应减小通风风速,避免横通道的气流使火灾隧道的烟气蔓延速度过快而对火源下游的人员不利;（2）入口通风风速越大,横通道中风速的大小对隧道中线上烟气浓度的影响越小;（3）不考虑横通道和考虑横通道且横通道内风速不同时,烟气浓度的纵向分布规律都基本相同,但是隧道不同横断面上的烟气浓度横向分布随风速的不同呈现出较复杂的规律,如果人员仍然沿着隧道中线逃离,可能会受到一定的威胁.     

锂离子电池温升特性分析及液冷结构设计

针对电动汽车动力电池的温升发热导致温度分布不均及过热现象，根据电池的热物性参数及不同环境温度下的内阻，建立电池包生热分析模型；测试采集并拟合电动汽车的母线电流，通过仿真分析得到不同车速下电动汽车电池包的温升情况；进行典型城市工况实车试验，测取不同车速下电池包内温度测点的温升数据并拟合成温升曲线，通过仿真与试验结果对比，验证所建立的热分析模型的准确性；在此基础上，设计双进双出的液冷散热管道结构方案，分析在1C放电倍率下该液冷散热方案的散热效果. 研究结果表明:锂电池在高温（50 ℃）下，内阻仅为13.9 mΩ，而在低温（?30 ℃）时，内阻却达到了21.5 mΩ；电动汽车在新欧洲行驶工况（NEDC工况）和匀速工况（40、50、60、70 km/h）下的最高温升分别为1.8、2.6、3.6、5.3、8.0 ℃；所设计的U型结构液冷管道可以有效地降低电池包温升，提高电池包的温度均匀度.      

高速公路隧道入口连续视觉参照设施设置研究

为保证驾驶人在隧道入口的视觉参照的连续性、准确性,提高隧道入口的行车安全,通过对隧道入口视觉参照系的特性进行研究分析,提出了一种能在隧道入口建立强视觉参照系的视觉参照柱.在统计分析隧道横断面尺寸、驾驶人进入隧道时由于侧墙效应引起驾驶人行车轨迹的偏移的基础上,结合驾驶人的心理、生理特性,提出了隧道入口路面宽度变化段的过渡段长度建议值,建立了在隧道洞口内外布设视觉参照柱的长度、间距计算模型.研究结果表明:在隧道洞口外视觉参照柱布设的长度宜为200 m,隧道洞口内布设长度宜为250 m,布设间距宜为22 m.     

高速铁路隧道缓冲结构的气动作用分析

为了减轻高速列车进出隧道时引起的洞口压力波效应,常在隧道入口加建缓冲结构.采用计算流体力学数值分析的方法,仿真计算了高速铁路隧道入口缓冲结构参数对列车以350 km/h进入隧道时的气动作用,分析了过渡段长度、缓冲段长度、缓冲结构开孔率、缓冲结构入口形式对隧道口内气体压力的影响和缓冲结构对隧道内会车压力波的影响.计算结果表明:过渡段长度和缓冲结构入口形式对隧道内气动影响很小,其他参数一定时缓冲段长度存在一最优值;缓冲结构上开孔有助于减小气体压力升高率,缓冲结构的存在有助于降低隧道内会车压力波峰值.     

时速600公里磁浮列车隧道初始压缩波洞内传播特征和洞口微气压波特征

基于三维数值模拟方法，采用一维可压缩非定常不等熵流动模型和改进广义黎曼变量特征线方法，在隧道入口端未设置以及设置开口型缓冲结构条件下，分别研究了初始压缩波在隧道洞内的传播及洞口(默认为出口)的微气压波特性。研究结果表明:隧道入口设置开口型缓冲结构与无缓冲结构相比，其产生的初始压缩波的最大压力梯度下降了67.56%；初始压缩波在隧道内的传播过程中存在先激化后衰减的过程，其中未设置缓冲结构和设置开口型缓冲结构的临界长度分别为2和6 km，而满足微气压波控制标准的临界隧道长度分别为33和34 km；虽然开口型缓冲结构可较大幅度降低初始压缩波的最大压力梯度，但是对于长大隧道而言，由于传播过程中压缩波不断激化，开口型缓冲结构实际上对减缓微气压波的作用存在较大幅度的弱化，建议还应采取如竖井等工程措施以减缓激化；缓冲结构对不同隧道长度的洞口内压缩波的最大压力梯度的影响不同，所以需要结合不同类型缓冲结构和长度等因素来确定对应的最佳隧道长度匹配关系。      

横通道对双洞互补式公路隧道通风效果的影响

以采用双洞互补式通风方式的某公路隧道为对象,运用ANSYS软件,对不同数量、不同位置的横通道设置条件下隧道内速度场进行三维数值模拟,对比分析了横通道对公路隧道双洞互补式通风效果的影响.研究结果表明,对于长度为1000m的隧道,3条横通道比2条横通道的通风效果好,横通道间距100m比间距50 m的通风效果好,研究结论为可为类似隧道的运营通风方案确定提供参考.     

坡度对铁路隧道火灾影响的机理分析

以狮子洋隧道为背景,对隧道火灾因坡度引起的影响进行了数值模拟,分析了火灾时隧道内的温度、能见度及烟气蔓延特征,结果显示:隧道坡度对烟气蔓延的影响随坡度的增大而增大,并且存在着一个临界突变值.得出了烟气蔓延到最大又回流的一段长度,是由于隧道内、外的温度差产生烟囱效应的结果.并对临界风速公式中坡度对临界风速的影响系数提出了修正.为研究隧道火灾及制定火灾情况下人员疏散方案提供参考.     

大跨度连拱隧道支护体系的现场监测及数值模拟

文章对某大跨度连拱隧道施工全过程进行现场监测,在监测结果的基础上,结合数值模拟进行分析与研究,得出大跨度连拱隧道在开挖过程中的力学特征.结果表明：（1）上台阶开挖对钢支撑受力的空间效应明显,是隧道支护监测的控制点;（2）钢支撑和二衬前期内力增加较快,随后逐渐趋于稳定,二衬内力大约1年内趋于稳定;（3）中墙侧衬砌最易受到临洞施工影响,衬砌受力也最复杂;（4）对大跨度连拱隧道进行数值模拟一定程度上能得到开挖过程中的力学特征,但是由于隧道跨度大,地质条件复杂,开挖步骤多,数值模拟结果与实际有较多不同.     

不同排烟口开启状态下妈湾隧道的排烟技术

为了研究隧道发生火灾时通风排烟方式和排烟口开启状态对排烟效果的影响,对妈湾水下盾构隧道的排烟特性和排烟效率进行了分析. 通过理论分析和火灾动力学模拟器FDS,得到了纵向通风排烟方式的临界风速和重点通风排烟方式的最佳排烟量;基于不同的排烟口开启状态设置工况,对烟气高度、蔓延长度、人眼高度处的能见度、CO体积浓度及排烟口的风速大小和排烟效率进行了研究. 研究结果表明:（1） 妈湾水下盾构隧道临界风速为4.5 m/s,重点排烟方式下同时开启上下游排烟口及只开启下游排烟口的最佳排烟量分别为290、410 m3/s;（2） 同时开启上下游排烟口,且及时开启火源正上方排烟口,能保证人眼高度处能见度大于10 m,CO浓度仅在火源上下游200 m范围内超过人体耐受极限,最大值仅为450 ppm,烟气高度在火源上游方向近100 m范围内升高,烟气蔓延距离缩短;（3） 同时开启火灾上下游排烟口时,及时打开火灾点正上方排烟口时的整体排烟效率比不打开时更高;只开启下游排烟口时,则正好相反;（4） 综合人员逃生指标,当发生火灾时,应采用重点排烟,同时开启火灾上下游排烟口,并及时打开火灾点最近的排烟口.      

不同空间形态下坑中坑变形特性分析

基于南昌艾溪湖隧道坑中坑基坑工程案例，利用数值计算软件研究分析坑中坑不同空间形态下的基坑变形特性，并提出基坑变形影响率，综合判定各坑中坑空间形态参数对于基坑变形的敏感性。研究结果表明：影响坑中坑变形特性的空间形态特征要素主要为内外坑相对大小、相对位置和围护结构插入比；具体敏感性关系为：相对深度>相对位置>外坑围护结构插入比>内坑围护结构插入比>相对宽度。     

公路隧道入口照明状态对交通安全的影响

为明确公路隧道入口照明状态对交通安全的影响机理,建立隧道入口照明与交通安全的定量关系,以亮度指标为基础构建了隧道入口亮度过渡技术指标,以隧道入口前200 m处与隧道过渡段起点的断面速度差为交通流表征指标,用来间接反映交通安全状态.基于国内10个公路隧道的实测数据,建立了入口亮度过渡技术指标与断面速度差的关系模型.以断面车速差为依据,将隧道入口照明状态对交通安全的影响划分为三个等级,并确定了各等级所对应的亮度过渡技术指标阈值.结果表明：隧道入口照明状态与交通安全紧密相关,所构建的模型可以很好地评价隧道照明状态对交通安全的影响,成功地建立了公路隧道照明检测数据与交通安全的关系,可为公路隧道照明的养护和管理提供科学依据.     

基于人工智能算法的隧道锚承载能力评价

针对隧道锚承载能力评价合理的解析计算公式缺乏、模型试验测试方法耗时费力、数值模拟可靠性不佳的问题，提出了一种人工智能化隧道锚承载能力预测方法. 从隧道锚受力传力过程出发，分析了影响承载能力的因子，确定了承载能力评价指标体系；基于最小二乘支持向量机（least squares support vector machines，LSSVM）强大的学习预测能力和粒子群优化（particle swarm optimization，PSO）算法良好的优化效果，建立了承载能力非线性映射PSO-LSSVM 模型；将收集到的17个隧道锚工程案例作为输入样本对模型进行了训练，获得了核函数参数和惩罚系数的最优组合为(1,500). 将该模型应用于某大桥隧道锚承载能力的预测，预测结果为10.2P （1P为1倍设计荷载）；通过与现场缩尺模型试验和数值模拟方法综合研究确定的承载能力为11.0P对比，结果表明:预测结果略低，但两者结果非常接近，说明该模型的预测结果合理可靠且偏于保守，预测效果较为理想.      

大断面浅埋黄土隧道施工参数研究

针对大西客专某大断面浅埋黄土隧道,基于有限元Plaxis-3D分析软件,采用莫尔-库伦模型,对隧道三台阶七步开挖工法进行了施工参数数值模拟。研究了隧道开挖中不同开挖循环进尺、不同台阶长度、不同分块大小施工对隧道变形及稳定性影响。研究结果显示：开挖循环进尺为1 m时,开挖步最大累积变形为30 mm;台阶长度为5 m时,隧道相对收敛为74 mm;上台阶高度为3 m时,隧道相对收敛为76 mm。此开挖参数可以有效地控制隧道变形,保证隧道围岩稳定。     

螺旋隧道独头掘进压入式通风参数研究

以卧龙沟1号隧道施工通风工程为依托,采用CFD软件,进行不同风筒出口距离和不同风筒布置方式的流场数值模拟,从射流风速流场、风速变化曲线、涡流区风速等方面分析了流场特征。研究表明:在R=720m左右的螺旋隧道中,风管出风口置于隧道轴线螺旋外侧时通风效果最好,且出风口距掌子面距离不宜大于40m。     

单洞对向公路隧道火灾烟气模糊控制

为解决公路隧道火灾烟气对人员的影响,以单洞对向交通隧道火灾为基础,建立火灾数值计算模型。在火灾烟气控制中引入模糊控制理论,模拟烟雾在隧道内两组射流风机之间200m的区间内往复运动,通过改变射流风机的风速和方向,分析在时间为180、360S内,风速为1．0、1．5m·S-1的火灾烟雾扩散情况,研究了控制区域内烟气的分布和影响规律。计算结果表明：在火灾点两侧分别开启射流风机,间歇为30S、风速为1．0m·S-1的运行烟气属于小振幅运动,烟雾基本控制在火源点左右两侧50～80m的位置;间歇为60S、风速为1．5m·S-1的运行烟气属于大振幅运动,烟雾基本控制在火源点左右两侧80～100m的位置;烟气小振幅运动要优于大振幅运动。     

桥隧过渡段高速列车行车抗风安全分析

列车由隧道驶上桥梁时会承受突变的风荷载，列车的响应发生突变，导致列车的行车安全受到威胁. 以某客运专线桥隧过渡段为研究背景，通过计算流体动力学 （CFD） 数值模拟和车桥耦合振动分析，计算了CRH3型列车通过桥隧过渡段时受到的气动力及车辆响应；对比分析了头车、中间车及尾车的气动力及列车响应，研究了大风攻角对列车气动力及行车响应的影响，探讨了最不利的安全指标. 研究结果表明:越靠近车头的车体，气动力突变与列车响应越大；相比0° 攻角，正风攻角对行车相对有利，+7° 的风攻角下列车受到的气动阻力和力矩减小了约10%；负风攻角会增大列车的气动力突变效应和行车响应，?7° 风攻角下列车受到的气动阻力和力矩增加了约10%；风速在22.5 m/s以下时，CRH3列车能够以200 km/h的车速安全通过桥隧过渡段；20 m/s风速时，车速在325 km/h以下时列车能够安全通过桥隧过渡段；随着车速与风速的增加，轮轴横向力是首先超限的安全性指标.      

侵入岩蚀变带软岩隧道大变形规律与稳定性研究

以安定隧道为工程背景,采用三维离散元方法对侵入蚀变岩破碎软弱围岩段隧道开挖大变形进行了数值模拟计算,分析了开挖进尺、台阶长度、台阶高度、裂隙密度等对隧道变形的影响规律,确定了台阶法施工时开挖参数的合理范围：开挖进尺为0.5～1.0 m、台阶长度为4～6 m、台阶高度为0.3H～0.4H。通过芬纳公式和卡斯特耐方程对隧道极限容许位移公式进行了修正,实践证明改进后的方法对隧道围岩稳定性判别更合理。     

下穿既有建筑物大断面隧道拆撑长度研究

以深圳地铁下穿世界之窗段为工程背景,通过数值模拟计算分析了7m和9m两种拆撑长度对隧道支护结构的影响,最终确定一次性拆撑长度为7m时更能保证施工过程的安全。论文研究方法为大断面浅埋隧道一次性拆撑长度的确定提供了参考,具有一定的应用价值。     

漏斗型峡谷桥址区平均风特性的数值模拟

结合某大跨悬索桥所在山区地形,研究了漏斗型峡谷这一特殊构造地形的桥址区平均风特性,为大跨度桥梁在漏斗型峡谷地区的抗风设计提供依据.首先,建立实际地形的数值模型,并利用Fluent软件对24个不同来流工况进行比较分析;然后,将整体模拟结果与实测结果进行对比,验证数值模拟的合理性;最后,通过模拟结果的对比分析,探讨漏斗型峡谷桥位对风速大小、风攻角、风向角在不同来流方向的影响规律,分析平均风速随攻角分布的特点以及不同位置处的竖向风剖面特性.研究结果表明：漏斗型峡谷桥址区存在明显峡谷风加速效应;漏斗型地形对桥址区来流的攻角和风向分别表现为弱扰乱性和高导向性,来流攻角和风向分别稳定集中在-5°～0°和25°～30°;峡谷中风速对攻角变化的敏感性更高.