拱北隧道暗挖段管幕组合方案优化研究

拱北隧道口岸暗挖段管幕工程初步设计阶段推荐采用两种直径钢管的组合管幕。在施工设计阶段,结合施工单位的施工水平、现场试验管研究成果及施工经验,对管幕设计进行了优化,统一了管幕钢管直径,调整了断面布置形式,优化了管幕顶进和接收等施工组织方案。考虑流固耦合作用,文章利用有限差分方法对两种方案进行了数值模拟,分析结果表明:统一管幕钢管直径的方案在衬砌变形、内力和地表沉降等方面均优于原方案;开挖引起的孔隙水压力降低会产生土体的固结沉降,冻结区解冻后沉降更加显著。通过综合考虑,统一管幕钢管直径的方案可在不降低管幕稳定性和结构安全度的基础上,降低工程投资,减少设备投入,施工技术方面更加可行,有效降低了施工风险。     

乌龙江大桥新建复线桥深水基础施工平台设计与分析

乌龙江大桥(新建复线桥)主4号墩基础为深水基础,基础位置的最大水深超过40m.通过方案比选采用了钢管桩平台方案,利用直径西2800~3000mm恤的钢护筒与连接系及钢管桩间相互连接,保证平台的稳定和抗扭性能.采用MidasCivil有限元软件进行分析.结果表明:钻孔施工平台整体结构稳定,各杆件应力均小于容许应力,平台应...     

远场静水压力作用下深埋隧道双层叠合衬砌合理组合形式及力学变形特性研究

针对深埋长大隧道传统复合式衬砌结构在遭遇高水头地下水威胁的问题,研究了双层叠合衬砌方案,该方案采用"结构一分为二、两道防水设防"的设计理念,既能克服大体积混凝土施工的困难,又可以解决二次衬砌结构渗漏水的弊病。文章以青岛地铁1号线过海隧道为工程依托,借助ANSYS有限元计算软件,对双层叠合衬砌的合理组合形式及力学变形特性进行了分析,结果表明:叠合衬砌内力分配与内外层结构刚度比有关,刚度越大则内力越大,当内外层结构刚度比为0.716时,t_A=0.95 m和t_B=0.85 m为最优叠合衬砌厚度组合;隧道结构各控制截面的风险排序为仰拱拱脚拱顶;叠合衬砌在外水压力作用下,内外层衬砌变形是相互协调的,仰拱结构变形对刚度比、外水压力量值均较拱顶、侧墙更为敏感;叠合衬砌组合形式是受结构承载力控制而不是受变形控制;最优叠合衬砌组合在外水压力小于1.2 MPa时,结构安全性同样受承载力控制。     

铁路隧道结构设计参数对二次衬砌裂缝影响规律研究

对玉磨铁路安定隧道二次衬砌裂缝的分布进行统计分析，并提出一种更接近实际荷载情况的模拟方法，对二次衬砌的裂缝发展规律和控制因素进行研究。采用正交试验研究四因素（混凝土强度等级、衬砌厚度、钢筋直径、保护层厚度）三水平条件下衬砌裂缝情况。结果表明：现场衬砌裂缝分布情况统计显示裂缝主要分布于拱脚和拱腰位置，拱顶次之，拱肩裂缝较少，纵向裂缝比例达到63%，环向裂缝和斜向裂缝占比分别为18%和19%；衬砌各部位损伤出现的顺序为拱脚、拱顶、拱腰、拱肩，而裂缝发展程度一般为拱脚>拱腰>拱顶>拱肩；二次衬砌结构参数对拱脚裂缝宽度的影响程度为混凝土强度等级>保护层厚度>衬砌厚度>钢筋直径；随着因素水平的提升，混凝土强度等级、衬砌厚度、钢筋直径的影响程度逐渐减小，衬砌厚度影响趋势则相反。     

上软下硬地层大直径土压平衡盾构下穿民房建筑群沉降控制北大核心CSCD

依托广州地铁18号线盾构施工,针对其地层分布复杂、软硬差异大及穿越密集民房建筑群等特点,通过注浆加固、现场动态监测、优化掘进参数等一系列主动措施,解决实际工程中掘进参数合理取值与地表建筑沉降变形控制两大难题。研究结果表明:(1)在该类软硬地层中掘进时,刀盘在通过不同岩层断面分界线时扭矩、推力等参数波动较大,总推力与扭矩有良好的相关性,各掘进参数宜控制为:推力30000~35000 kN、扭矩4500~6000 kN·m、推进速度35~45 mm/min;(2)提出的多段式封孔洞内超前注浆工艺可使刀盘前18 m范围内的地表上抬3~5 mm,最大上抬值能达9.02 mm,同时能缓解土体在盾构下穿时及后续固结稳定的沉降趋势;(3)因刀具磨损、掘进参数波动大、螺旋机卡死等引起的临时停机会造成地表建筑日沉降速率超过3 mm/d,在预设停机点位置前采取洞内超前注浆和克泥效工法能有效缓解沉降趋势,在带压开舱期间日沉降速率控制在2 mm/d以下;(4)左右隧道轴线附近的地表建筑沉降基本可分为“微小隆起—沉降较大—逐渐稳定”三个阶段,测点最大沉降值最终稳定在-21.38 mm、-22.49 mm,均小于控制值。     

公路隧道群洞口污染物扩散特性与窜流机制研究

随着多条隧道洞口近接的公路隧道群数量不断增多，隧道洞口间污染物集聚及交叉影响问题日益突出，然而现有研究中参数范围较小，尚缺乏隧道污染物窜流机制的系统分析。采用CFD模拟结合比尺模型试验研究了公路隧道群洞口污染物扩散过程，分析了20～320 m间距下隧道洞口的污染物扩散流场特征和窜流比变化规律，结合上游射流、下游抽吸影响范围，构建了污染物窜流模型，并得到了可用于工程计算的窜流比经验公式。结果表明：（1）隧道污染物扩散受到上游隧道洞口射流发展和下游隧道抽吸的共同作用。上游隧道污染物扩散符合三维壁面射流理论，开口段各断面的风速、污染物浓度扩展范围及衰减率相近，在分布上满足相似性。下游汇流段长度较短，抽吸未改变上游射流形态。（2）隧道污染物窜流受结构参数L/D（隧道洞口间距/隧道水力直径）和运营参数vup/vdown（上下游风速比）的共同影响，两者对窜流的作用相互独立。随L/D增大，窜流比φs与窜流浓度比φc同步减小；随vup/vdown的增大，φs先保持不变后逐步减小，而φc则先增大后趋于稳定，且该规律并不受隧道断面形式影响。（3）研究构建的窜流比经验公式，与已有研究吻合良好，且适用范围更广...     

富水岩溶区基坑稳定性影响规律与分析

广州、深圳等城市分布有富水岩溶区，地下水丰富、发育形态复杂，在地铁建设过程中易导致突涌水、坍塌等安全事故。依托广州某地铁车站工程，首先通过现场抽水试验得到场地渗透系数为6.32 m/d，预测了基坑总涌水量，采用数值模拟进行了两次过程试验，得到降水终态误差分别为14.92%和7.08%，结果较为理想。进一步研究了不同形态的富水溶洞对基坑稳定性的影响规律，并基于灰色关联理论对各影响因素进行敏感性分析，其中地下水位和溶腔水压对围护结构水平变形的影响较大，敏感度分别为0.946和0.925；洞距和溶腔水压对地表沉降影响较大，敏感度分别为0.999和0.975；洞距和直径对支护结构最大拉应力和基底孔隙水压影响较大。     

隧道钢管混凝土复合支护结构承载特性研究

为研究钢管混凝土复合支护结构变形破坏特征及承载机制，考虑拱架-混凝土粘结滑移特性，在支护结构典型破坏模式的基础上，开展支护结构纯弯室内试验及精细化数值模拟研究，对试件在弯矩作用下的力学响应进行深入分析，明确拱架布设位置、喷射混凝土强度、钢筋网直径及保护层厚度等参数对结构承载性能的影响规律。结果表明，钢管混凝土无钢筋网试件（SRCS-FW）强度较低，混凝土迅速开裂后与拱架发生滑移破坏，钢管混凝土双层钢筋网试件（SRCS-FS）变形效果较好，呈现较好的后期承载特性；SRCS-FS试件临界滑移破坏强度较高，其极限弯矩比SRCS-FW试件极限弯矩高40.9%；构件弹性变形阶段拱架、钢筋网、混凝土三者协同作用效果明显，开裂阶段试件拉力主要由受拉侧钢筋网和拱架分担，压力由拱架和受压区混凝土分担；支护结构参数设计要综合分析其承载性能、经济性及工程经验和施工便利性。     

泥岩隧道仰拱长期稳定性分析——以新疆达坂地质区某隧道为例

以新疆达坂地质区某隧道为例，分析泥岩隧道仰拱的长期稳定性。通过基于隧道岩体结构、岩块强度和长期变形监测数据的分析，运用H-B强度准则和BP神经网络算法获取监测隧道岩体的力学和蠕变参数。借助FLAC 3D软件内置的CPOWER模型，建立典型断面的数值模拟模型，以分析泥岩流变效应下不同衬砌支护强度和仰拱曲率半径对隧道仰拱运营期稳定性的影响。结果表明：考虑泥岩流变时，隧道的主要变形是仰拱中心的隆起。初次增大支护强度或减小仰拱曲率半径对改善隧道结构的受力、控制围岩变形以及加快围岩的稳定都产生显著效果；然而，随着支护强度持续增大或仰拱曲率半径持续减小，这种控制效果逐渐减弱。当将支护强度从I16工字钢逐渐增大到双层拱架时，仰拱中心的隆起量仍然有11.14 mm；而将仰拱曲率半径从16 m减小到14 m时，仰拱中心的隆起量从33.7 mm减小到3.37 mm，最终的位移满足隧道后期运营的要求。减小仰拱曲率半径比增大支护强度更能有效地从根本上控制仰拱中心的隆起，同时使围岩和支护结构的受力更加均匀；在施工阶段适当减小仰拱曲率半径后，隧道已处于相对平衡状态，流变效应对隧道的应力状态影响不大。