应力剪胀对浅埋偏压隧道破坏面形状的影响

采用有限差分软件,对浅埋偏压单线铁路隧道和四车道公路隧道进行数值模拟。研究了围岩的松动土体力学行为,主要考虑应力剪胀对浅埋偏压隧道破坏面形状的影响,并将数值模拟的结果与规范理论解进行了比较。结果表明：剪胀角对浅埋偏压隧道围岩位移和破坏面形状有较大影响。因此,在确定浅埋偏压隧道围岩松动压力时应该考虑剪胀对破坏面形状的影响。     

考虑渗流场作用下的富水隧道稳定性影响因素分析

以云南省某高速公路中段双龙富水隧道为工程背景,基于流固耦合分析理论,对富水隧道围岩稳定性影响因素进行了分析.考虑渗流场作用时,围岩级别、隧道埋深和地下水水位等因素对围岩稳定性的综合影响,得到了Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级围岩在各种情况下隧道开挖后围岩应力应变、位移、塑性区和孔隙水压力分布等结果,探讨了隧道开挖渗流机制,并分析了富水隧道开挖后孔隙水压力的分布特点.研究结果直接指导了富水隧道防排水施工质量的改进与提高,为富水区隧道开挖设计提供了一定的理论参考.     

北京地铁浅埋暗挖区间隧道塌陷机理

结合北京典型地质条件和区间隧道的断面形式,将城市浅埋暗挖隧道分为超浅埋隧道和浅埋隧道两种,对于超浅埋隧道,隧道的破坏形式主要是整体下沉和塌陷,隧道的破裂角接近80°;对于浅埋隧道,破坏形式以滑裂破坏为主,规范给出的滑裂角为45°φ／2,但通过对北京地铁事故的调查研究发现,隧道滑裂角大于45°＋φ／2,因此应用土力学原理和Mohr—Coulomb破坏准则推导出新的地层滑裂角．结果表明,浅埋隧道的破裂角与隧道的覆跨比、矢跨比有关,且比45°＋φ／2大10°～15°．运用FLAC3D软件计算分析隧道破坏时塑性区分布情况和破坏过程,并与实际工程监测数据对比,发现新的滑裂角更接近实际工程的破坏情况．     

考虑流固耦合的富水隧道开挖对比分析

以云南某高速公路中段富水隧道为工程背景,基于流固耦合分析理论,对富水隧道围岩稳定性进行分析.利用FLAC3D软件在考虑流固耦合作用和不考虑流固耦合作用的两种情况下,分别对隧道围岩进行三维数值分析,得到了两种情况下隧道围岩的孔隙水压力、应力场和位移场的变化情况,并探讨了隧道渗流场的分布特征,研究了渗流场对应力场分布和位移场变化的影响.研究结果直接指导富水隧道的防排水施工和支护措施的改进提高,对富水地层隧道开挖设计提供一定的理论参考.     

衬砌纵向开裂隧道地震响应振动台的试验研究

为了研究高速铁路双线隧道衬砌纵向裂缝对结构抗震安全性的影响,针对《铁路隧道设计规范》（TB 10003—2016）IV级围岩开展大型振动台模型试验,试验采用改进的静动耦合剪切模型箱,考虑隧道埋深、衬砌开裂位置和开裂形式3个影响因素,分析隧道衬砌的地震动应变和结构内力响应规律. 试验结果表明:在地震剪切波作用下,浅埋隧道和深埋隧道衬砌结构的破坏形式分别为受拉破坏和受压破坏,破坏位置均首先出现在拱腰,对应的无裂缝衬砌破坏时振动台台面输入波峰值加速度分别为0.8g和0.9g;拱顶和边墙处裂缝对隧道衬砌结构抗震安全性影响较小,而拱腰处裂缝影响显著;浅埋和深埋条件下,拱腰处有裂缝的衬砌破坏时振动台台面输入波峰值加速度分别为0.5g和0.6g;纵向裂缝的开裂形式不同,衬砌破坏时对应的峰值加速度基本相同;在深埋条件下,相比于正截面裂缝,拱腰处斜截面裂缝导致衬砌结构破坏后变形速度加剧.      

土砂互层中浅埋隧道破裂角及破坏试验研究

土砂互层围岩中浅埋隧道破裂角及破坏的模型试验,分析了其力学特性,与亘论公式进行了比较。     

浅埋隧道荷载破裂角的统计特征

介绍了浅埋隧道模型试验研究破裂角的概况，根据试验实测资料，运用概率和数理统计原理，以实测破裂角为随机变量，分析其统计特征和概率分布，用Ｋ－Ｓ法对总体假设进行了验证，得到均匀围岩浅埋隧道开挖破裂角不拒绝对数正态和正态分布的有益结论。     

埋深对超浅埋软岩大断面隧道开挖变形影响研究

超浅埋隧道工程施工中除保证自身施工稳定性外,也需要严格控制隧道周边土体与路基的沉降变形,基于以上问题,现以厦门某超浅埋软岩大断面隧道开挖工程为背景,通过理论分析、数值模拟以及模型试验等手段,对不同埋深下的路基以及洞室变形规律进行分析研究,并在此基础上提出了相应的控制措施.研究结果表明:1)超浅埋大断面隧道开挖,埋深对隧道围岩以及地面变形的影响较大,开挖时为保证隧道稳定性以及降低对地面的影响,埋深应尽量增大,同时注意支护的合理性与及时性.2)超浅埋大断面开挖过程中,埋深与隧道周边围岩的变形成正比,但不影响其分布状态;由于路基的相对稳定性,路基下拱顶的应力与形变变化率均较大,容易造成坍塌;且隧道开挖过程中,拱脚处变形与应力均较大,容易造成围岩破碎,需要加强支护.3)开挖过程中,随埋深增加,地面以及路基变形逐渐较小;与周边土体表面相比,路基的地面沉降相对较小,但影响范围相对较大,产生较大面积的不均匀沉降,破坏路基整体性,需要加强路基地面不均匀沉降的监测.     

大跨浅埋公路隧道CRD法施工围岩松动圈量测与分析

新奥法原理指导下的CRD分部开挖技术是目前大跨浅埋公路隧道施工的主要方法。鉴于大跨浅埋隧道不同施工工艺下围岩扰动影响差异较大,以宁常高速茅山隧道为例,采用多点电测锚杆和多点位移计对CRD法施工过程的围岩深层扰动区位移及应力进行监测与分析,得出围岩分步开挖的松动过程及松动圈主要分布特点,同时对锚杆设计支护深度的合理性进行验证,可为优化设计及指导施工提供技术根据。     

浅埋连拱隧道的施工工序比选及优化研究

针对省某浅埋偏压公路连拱隧道,采用数值模拟的手段,研究对比在不同施工工序下,连拱隧道的支护结构最大压应力、隧道拱顶沉降以及围岩最大压力,从而比选出该隧道的最优施工工序。研究表明:分台阶法要优于全断面法,其围岩压力、支护内力等都较小,并且效率更高、造价更低;采用先开挖浅埋侧隧道的施工顺序跟采用先开挖深埋侧的施工顺序相比,前者的支护应力及围岩应力都较后者小,先开挖浅埋侧隧道更优。采用比选出的最优施工工序,隧道实际施工中无异常情况,施工效果较好。研究对于浅埋偏压连拱隧道的施工工序比选及优化具有参考作用。     

左转短车道长度与配时参数的协同优化模型

针对进口道渠化左转短车道的信号交叉口,研究交叉口时空资源的最优配置。基于短车道对进口道饱和流率的影响,建立联合优化配时模型。以大连市典型交叉口为例,运用MATLAB对优化模型进行求解,并通过VISSIM软件进行仿真试验。研究结果表明,交通组织与信号控制的协同设计可以实现交叉口时空资源的最优配置,从而充分发挥交叉口的能效。     

考虑环境效益的可变车道方案选择模型研究

针对潮汐交通流条件下的道路双向交通流不平衡问题,给出了可变车道方案。将可变车道 调整数量作为决策变量、以油耗和排放费用最低为目标,兼顾道路延误,构建可变车道方案选择 模型。模型既考虑了延误对可变车道方案选择结果的影响,也考虑了油耗和排放费用,并探讨了 可变车道的设置时间和保持时间。以北京市紫竹院路为例,计算出合理的可变车道方案。利用 VISSIM 仿真软件进行模型验证并探讨可变车道的环境效益。研究结果表明：考虑环境效益的可 变车道方案实施以后,道路总延误降低了21.1s,油耗和排放费用降低了40%。这说明可变车道方 案不仅能降低道路延误,还能降低车辆产生的油耗和排放费用,从而可带来一定的环境效益。     

信号交叉口直行车道饱和流率研究

为了提高城市信号交叉口车辆运行效率,本文分析了直行车道饱和流率的影响因素。基于长沙市典型信号控制交叉口直行车道在不同车道宽度、大车率和车道数情况下饱和车头时距的采集数据,分别建立了饱和流率与车道宽度、大车率、车道数的一元回归关系模型和饱和流率关于车道宽度、大车率和车道数的三元回归线性模型,最后并将拟合的模型放入南京典型信号控制交叉口的应用环境中。结果表明交叉口延误和饱和度值减少,进而说明所得到的模型具有一定的适用性。     

我国城市快速路基本路段HOV车道设置方案研究

为了研究高占有率（HOV）车道在我国城市道路中的设置方案,本文以城市快速路基本路段为研究对象,并选择了南京市的两条典型路段进行道路条件与交通条件的调查与分析。选取路段平均速度、延误时间以及运送能力为指标,分别设计了7种车道数分配方案,并运用VISSIM仿真软件进行现状和仿真对比分析,研究设置HOW车道的方法。结果表明,在双向六车道的城市快速路基本路段中单独设置一条3’型HOV专用道或者一条3’型HOV专用道和一条公交专用道的组合时,能够最大化提高整个路段的运营效率;双向八丰道条件下,当公交和货车比例都相对较低,而小汽车和中客车所占比例相对较高时,设置HOV车道时的利用率可能相对较低,而建立公交专用道则比较合理。     

重庆市主城区公交专用道交叉口交通组织管理研究

实施公交专用道建设是落实公共交通优先发展策略的重要措施。本文针对山地城市道路资源有限、地形条件受限、公交专用道交叉口交通组织管理较为困难的问题,采用理论计算的方法得到重庆市主城区交叉口公交专用道借道区长度,并从工程应用层面提出公交专用道交叉口交通管理措施。重庆市主城区首批公交专用道开通运行以来的数据显示,公交车运行速度和运行效率均得到大幅提升,表明了研究结论科学合理。     

基于换道概率分布的多车道交织区元胞自动机模型

交织区是快速路系统的重要组成部分，由于车辆频繁换道、相互作用复杂，容易造成交通瓶颈。本文提取城市多车道交织区时间分辨率为0.1 s、空间分辨率为0.1 m·px-1 的高精度车辆轨迹，分析交织区及相邻路段的交通流和车辆行为特性，提出分区元胞自动机模型。在上游和下游换道模型中，建立基于速度差、车辆间距的换道动机规则、间距规则及Logistic换道概率规则。对于交织影响区，建立考虑速度、间距及路径转换需求的换道动机规则，根据安全风险构建换道时机的多步决策规则，提出基于换道频率Gaussian分布模型的换道概率规则，并对主要参数进行灵敏度仿真测试分析，模型具备评估交织区不同换道状态的实际应用潜力。仿真与实测显示，本文 模型流量、速度、密度及换道分布等特性与实际相符，能有效反映车辆在不同位置的换道需求与强度差异性，刻画多车道交织区复杂的换道行为。     

基于动态概率网格和贝叶斯决策网络的车辆变道辅助驾驶决策方法

提出了一种车辆变道辅助决策方法, 向驾驶人提供变道行为决策; 构建了由车载GPS、相机传感器和雷达组成的行车环境信息传感装置, 利用非采样B样条曲线模型对车道线建模, 通过控制点位置求解与搜索策略实现车道线的检测、跟踪与类型识别; 根据车道线信息确立有效行车区域, 并建立了一种动态概率网格的行车环境几何模型, 对有效行车区域进行紧凑型表征; 考虑了车辆对行车环境表征结果可靠性的影响, 根据高斯分布将车辆位置信息映射到动态概率网格中, 计算了每个行车单元的占用概率; 将车道线信息与网格单元占用概率作为初始节点状态参数, 输入贝叶斯决策网络, 估计概率网格单元的占用状态, 量化输出当前行车环境表征结果以及不变道、向左变道、向右变道3种变道决策的期望效用值, 通过计算各决策的期望效用值比率确定最优变道决策。试验结果表明: 在场景1中“向左变道”决策的期望效用值最大, 为0.70, 视为最优决策, 在其动态概率网格中, 右侧车道线“实线”状态参数为100.00%, 因此, “向右变道”决策效用期望值最小, 决策系统输出的最优决策“不变道”符合中国交通法规, 也表明检测车道线类型的必要性; 场景2的“不变道”和“向右变道”决策期望效用值分别为0.43和0.44, 比率接近1, 无法判断最优决策, 驾驶人可根据经验决定是否变道。      

信号交叉口预信号设置条件研究

在信号交叉口设置预信号可以实现公交车辆在社会车辆之前排队,当主信号绿灯启亮后公交车辆优先通过交叉口。然而,设置预信号在减少公交车辆延误的同时,会增加社会车辆延误,因此预信号设置时需要满足一定条件才能取得理想效果。本文从车道数量、车道利用率及人总延误三方面研究设置预信号需要满足的条件。首先介绍设置预信号交叉口的布局型式,然后介绍进口道设置预信号前后的延误计算方法,最后分析预信号设置条件。研究表明：在进口道有两条直行车道处设置预信号,当车道利用率不均衡系数在0．5-1．7范围内、公交比例大于0．3、车道饱和度大于0．40时设置预信号能显著减少交叉口延误并且对社会车辆影响较小。     

基于运动学的换道安全间距研究

通过建立基于运动学理论的换道模型并分析主车与原车道前车及目标车辆前后车的速度、加（减）速度及安全距离,研究车辆换道行为的安全性。研究结果表明：车辆在进行换道过程中,换道时间由车道及车辆的宽度、驾驶速度、纵向加速度及驾驶员的特性有关系。研究结果可为车辆安全换道决策提供重要依据。     

考虑路面车辙的自动驾驶卡车高速公路车道管理策略研究

自动驾驶卡车在横向控制原理、横向位置分布特征上与人工驾驶车辆存在较大差异，为评估自动驾驶卡车对路面耐久的影响并支撑其在人机混驾环境下的车道规划，开展考虑路面车辙的高速公路车道管理策略研究。基于高速公路自然驾驶数据，提取卡车车道内横向分布特征，并提出以正态分布为基础的自动驾驶卡车横向位置分布模式；根据车道类型提出3种高速公路车道管理策略，即专用车道策略、混合流车道策略、专用+混合流车道策略；在不同车道管理策略、横向位置分布参数下，从车辙发展均衡出发确定不同车道自动驾驶、人工驾驶卡车比例，并通过沥青路面三维有限元模型评估路面养护年限。结果表明：专用车道策略中专用车道宽度可变，但要求自动驾驶卡车比例固定，且沥青路面养护年限最低；混合流车道策略适用于所有自动驾驶卡车比例，且养护年限最高；专用+混合流车道策略适用于自动驾驶卡车比例高的高速公路。