基于“CC工法”的顶管隧道施工地表变形规律分析与研究

为研究“CC工法”施工地表变形规律，依托实际项目，通过对施工过程中地表变形实际监测结果进行整理分析，采用线性回归分析的方法对数据进行拟合，总结本项目“CC工法”顶管隧道施工地表变形规律，将隧道上部覆土扰动分为3类，发现隧道掘进时地表变形呈先隆起后沉降的形态，最终地表总体表现为下沉形态；提出后掘隧道与先行隧道之间存在地表变形影响叠加区，对叠加区的范围和形态进行研究，并分析得出后掘隧道施工对先行隧道地表变形的影响程度；修正传统Peck沉降预测公式，引入地表损失量修正系数和沉降槽宽度修正系数，并验证修正系数的适用性。在此基础上总结影响“CC工法”顶管隧道施工地表变形的主要因素，并提出控制措施。     

综合管廊的区间设计

为进一步完善城市地下综合管廊工程设计理论，提高综合管廊工程设计的科学性与合理性，基于大量综合管廊工程设计实践，提出将“区间”概念应用于综合管廊工程的总体设计。通过对综合管廊功能需求和入廊管线技术要求的分析，给出综合管廊各类“功能区间”的定义、特征； 通过进一步分析综合管廊各类功能区间的相互关系和重要性，提出通过功能区间构建具备复合功能属性、可复制的“单元区间”，再通过单元区间的复制串联实现综合管廊总体设计的系统布置方法。最后，提出以“单元区间”为核心理念的综合管廊“区间设计”的定义和一般方法，以期为综合管廊工程系统布置提供一种新的设计思路。     

竖向重复加卸载下倾斜桩复合地基变形规律试验（双语出版）

施工不当或者侧向堆载、开挖常常导致桩身倾斜，扶正难度较大，且目前对倾斜桩复合地基的变形性状缺乏相关研究，其可能导致新的工程病害，基于此，设计模型箱和加载装置，对竖向重复加卸载下倾斜桩复合地基变形规律开展试验研究。结果表明：循环加载过程中，倾斜桩顶及其复合地基沉降和侧移均随荷载增大而增大，其增长率随荷载增大而增大、随加载次数增大而减小；卸载过程中，卸载初期的倾斜桩顶及其复合地基沉降和侧移变化不明显，最后1～2级低压力时才出现弹性变形；相同荷载作用下，桩顶沉降量随倾斜角增加而增大，倾斜桩存在“沉降临界倾斜角”（试验前3次加卸载循环其值为6°），随土体密实度提高而降低，倾斜角小于该临界值时，倾斜对桩的沉降影响不大，反之，桩顶沉降量随倾斜角增加而快速增大；倾斜桩存在“侧移临界倾斜角”（试验为9°），为侧移峰值对应倾斜角；倾斜角度小于该临界值时，桩顶侧移随倾斜角增大而增大，反之，桩顶侧移随倾斜角增大而减小，“侧移临界倾斜角”大于“沉降临界倾斜角”；相同荷载作用下，倾斜桩复合地基的沉降大于倾斜桩沉降，而侧移比倾斜角6°桩大，比倾斜角12°桩小，桩身倾斜时，倾斜桩与复合地基的侧移量远比其沉降量小，但是侧移比沉降更为敏感。工程中，应尽量减少桩身倾斜，降低倾斜桩及其复合地基的沉降量和侧移量。     

我国隧道及地下工程的历史机遇、发展困局及若干建议

改革开放40年来，我国隧道及地下工程建设取得了令世人瞩目的成就，但隧道及地下工程建设项目存在的问题同样突出，重视和解决当下的隧道及地下工程困局已经到了刻不容缓的地步。首先，从国家基本建设的发展态势及隧道与地下工程的优势分析，得出我国隧道及地下工程发展有着良好的历史机遇。通过实例说明目前隧道的发展困局主要是隧道工程巨额亏损。然后，从工程理念、技术运用、管理体制和实务操作等方面分析导致我国隧道及地下工程发展困局的原因： 1）处于主导地位的理念措施造成专业领域建设指导思想的混乱，包括低造价“王者称霸”、“狂躁症”害人害己、旧思维难以生新； 2）在技术方面，主要是工法运用不当带来的严重后果； 3）隧道工程建设管理体制失调和管理实务操作失控，造成的不良后果明显。最后，从事业和产业进步的角度出发，提出对我国隧道及地下工程发展的建议： 1）改革建设管理体制； 2）加大对生态环境保护的投入； 3)走机械化、自动化、智能化之路； 4）培养和造就隧道建设专业队伍； 5）重视和提倡工程经济学研究。     

低交通量下“与车随行”隧道照明节能控制技术应用研究

针对公路隧道照明安全与节能之间的矛盾，特别是低交通量下“无车照明”的能耗浪费现象，采用微波车检实时探测交通流技术，提出一种在低交通量下实施“车来灯亮、车走灯暗”的“与车随行”智能控制技术。根据安全视距和人眼视觉反应驰豫时间要求，确定该控制技术下“车来灯亮”以及无来车时“车走灯暗”亮度水平和间隔时间规定。由该技术制定的应用方案用于实际工程，不仅可保证隧道照明安全性，更可在现有规范基础上进一步降低隧道照明能耗，实现低交通量下实时动态的智慧节能照明控制。根据实际工程照明效果测试，所采用的方案可降低隧道照明年运营费用达72%。该技术对提升隧道照明安全和节能水平，推动隧道提质升级和公路交通绿色低碳水平具有积极的促进作用。     

承担全部设计荷载的隧道初期支护的设计计算方法

针对当前隧道初期支护设计存在不能承担全部设计荷载、以初期支护仰拱闭合的有利结构而不是以仰拱未闭合的最不利结构为最终设计目标而造成结构存在安全隐患以及给不出锚杆锚固力设计值和现场围岩变形很大使得采用岩体力学进行设计初期支护不具备条件的问题,提出按照“荷载-结构”的计算模型,采取结构力学力法对隧道初期支护承担全部设计荷载、对应施工“三台阶”法、对型钢钢架和喷射混凝土按变形协调条件确定各自承担荷载的比例系数、就钢架和喷射混凝土承载能力分别进行计算分析,明确在各部施工时对喷射混凝土强度以及锚杆的锚固力的要求。计算结果表明： 1）采取除中心夹角60°范围外其余均匀布置分布锚杆、采用“型钢钢架+分布锚杆+喷射混凝土”支护型式的隧道初期支护完全具有承担全部设计荷载的能力,且仰拱开挖不会威胁支护的稳定; 2）应将锚杆作为支护结构的链杆支座来确定锚杆锚固力; 3）锚杆和喷射混凝土3 h的强度对支护结构的承载能力影响很大。     

山岭公路隧道洞口美学探析

随着现代化城市、交通、景观的发展，隧道洞口美学成为一个新的关注点。隧道作为特殊的交通要道，为使其美学发展符合隧道的工程特性、满足隧道运营的安全性原则，在对隧道洞口美学已有研究调研的基础上，对隧道洞口美学进行比较全面的综述和研究： 从隧道的工程特性出发去认知美学，将隧道洞口美学的研究设定为审美活动； 从设计理念、设计原则和设计思路3个层面对隧道洞口美学设计进行分析，指出“绿色生态”“以人为本”“内实外美”是隧道洞口美学设计的核心思想； 基于层次分析法和模糊数学法，提出隧道洞口美学设计方案评价方法，实现评价结果由定性向定量转化。     

让压预应力锚索在软岩隧道大变形控制中的作用机制研究

为解决高地压、高流变条件下软岩隧道围岩及支护结构大变形控制难题，通过理论和数值分析，研究让压预应力锚索在隧道大变形控制中的作用机制。研究内容包括2个方面，一是研究新型让压锚垫板在低预紧力及低围压下的力学性能，满足支护结构先柔让压的要求； 二是让压结束后，预应力锚索在高预紧力条件下改善支护结构受力性能，实现后刚强支的作用。结果表明： 1）预应力锚索通过施加预紧力，增大洞壁径向阻力，提高围岩稳定性； 2）预应力锚索在让压结束后对支护结构的主要作用是减跨，由此提高支护结构刚度和承载能力； 3）围岩、支护结构和让压预应力锚索变形协调，力学上相互耦合，构成“先柔后刚”的支护体系。     

基于改进的可拓学模型的城市道路隧道交通安全评价

为提高城市道路隧道的交通安全性,克服运营隧道安全评价难以进行定量分析的不足,根据改进的物元可拓学模型和变权理论,建立城市道路隧道交通安全评价模型,基于相关规范和已有研究成果,构建评价指标体系和指标定量分析标准。运用该模型进行实例分析,结果表明： 实例隧道1的交通安全等级为“低/3级”,偏向等级“较高/2级”; 实例隧道2的交通安全等级为“较高/2级”,与2座隧道的实际运营状况比较相符。将所建模型与其他常用评价模型进行对比分析,验证其实用性。从指标综合权重可以看出,路面亮度的均匀性和车型混杂率对评价结果影响较大。     

大型干坞放排水过程中边坡稳定性分析

为研究复杂工况下干坞放排水过程中边坡的稳定性,以生物岛--大学城隧道工程为例,利用ANSYS计算软件进行数值模拟,同时结合现场监测数据,以修正理论计算方法,得出如下结论： 1)干坞放、排水2个阶段,边坡几乎同时完成对水的“吸、吐”过程。“吸水”过程中边坡变形大于“吐水”过程中边坡的变形,并且边坡的“吸水”速率大于“吐水”速率,由于边坡持水能力,造成边坡内外水差局部最大达4m,对边坡稳定造成威胁; 2)在控制边坡滑动时锚杆、锚索可以被动的发挥作用,而控制边坡〖JP2〗的变形则十分有限; 3)锚杆、锚索提高了潜在滑动面土体的整体性及强度,也使边坡土体内部刚度不连续,致使局部出现较大的屈服应力和变形; 4)边坡两翼历史累积变形大于边坡中部。在边坡内外水作用下,由于边坡两翼约束方式不同,使之因“吸吐”水产生的变形也有差异。     

锦屏一级水电站地下厂房围岩破坏影响因素分析与施工技术研究

通过对锦屏一级水电站地下厂房的工程地质条件、布置与结构设计、工程监测资料的汇总分析,针对围岩破坏与地应力、强度应力比、地质结构面、洞室布置与结构的相关关系分析,重点分析围岩破损与施工开挖程序、分层、爆破、支护结构与支护时机选择的相关关系,认为在高地应力条件施工中创新采用的应力有限释放控制技术(含不同围岩的个性化爆破设计、动态确定岩壁吊车梁浇筑时间、大型地下洞室群交岔口施工技术、圆筒形建筑螺旋形立体开挖支护施工技术)对围岩变形破坏控制起到了重要的作用。根据前人相关研究成果,参考和引用了理论、原理、计算分析方法、试验方法和相关数据,结合本工程的实际情况,对施工技术进行研究,解决工程施工的实际问题,指导工程施工,也为类似工程研究与实施提供参考。     

基于现场试验的超大双曲面穹顶洞库支护体系研究

为解决硬岩中超大型地下工程复合式衬砌二次衬砌模筑混凝土施工困难、模板工程复杂、混凝土圬工量大等问题，以某地下储油库为依托，应用有限差分计算软件与现场原位试验的方法，对大型地下工程进行力学机制研究及支护体系优化。研究结果表明： 1）在围岩条件较好的岩体中开挖大型地下洞室，在支护参数选择合理、施工质量得以保证的前提下，使用单层喷射混凝土衬砌可提高施工效率，减少混凝土用量； 2）采用聚丙烯纤维喷射混凝土支护+低预应力锚杆的优化支护体系相较于Q系统岩石支护表所得的支护参数可更好地控制围岩变形，减少支护结构与围岩的拉应力区，达到与复合式衬砌接近的支护效果； 3）现场试验后发现优化后的支护体系在变形与应力方面可达到预期效果，穹顶最大变形约8 mm，支护结构安全可靠。     

铁路隧道施工主动控制变形技术研究与实践

针对隧道施工中对加固围岩、充分发挥围岩自身承载能力方面重视不够,致使隧道开挖分部较多、工效低以及软弱围岩发生大变形等问题,通过对煤矿行业主动控制变形、国内外主动控制变形技术进行调研和部分铁路隧道施工实践、研究,得出如下结论： 在隧道施工中主动控制围岩变形,可充分发挥、调动围岩的自承载作用;采用主动控制围岩变形技术,可实现软弱围岩大断面机械化快速施工,解决超大断面设计施工技术难题,有效控制高地应力软岩隧道变形,避免大变形的发生; 锚杆、锚索以及注浆加固地层等是主动控制围岩变形的关键技术措施,必须配置大型机械设备,掌握成套施工工艺,确保锚固的及时性和有效性。     

封一/四

自21世纪以来，中国国民经济飞速发展，地上空间资源的利用日趋饱和，城市面临着“摊大饼”式快速扩张问题。随着地下隧道、地下车站、地下综合体等重点地下工程项目的建设，地下工程呈现出微变形、小间距、大断面、大埋深、高精度、长距离和超大规模等特点，面临着“水、软、变形难以预测”三大技术难题，严重影响了地下空间的发展，给我国地下工程施工技术与施工装备带来了严峻挑战。为此，总结分析了近年来地下空间尤其是城市地下空间近接施工技术、施工装备和数智化技术等方面的技术进展与创新，详细分析了软土富水地层位移和变形控制技术，提出富水地层冻结技术和跨地铁运营隧道综合辅助施工控制技术；介绍了集合人工智能、物联网等新一代前沿技术和隧道装备核心共性技术，以及具有绿色化、智能化且具有自主知识产权的典型超级地下工程装备。从设计、施工、监测、运维4个方面介绍了现代地下空间数智化技术的特点以及应用情况。强调通过地下空间信息的共建共享，构建可视化的地下空间信息平台，是实现“透明地下空间”的基础；对复杂地质条件灾害的预警与控制，是地下工程安全建设的有力保障；基于物联网、大数据等现代信息技术的控制管理系统，是支撑智慧城市基础设施安全的关键；并指出未来地下工程需加强数智化技术应用，实现整个建设过程的精细化、数字化、智能化以及信息化。     

基于锚杆受力分析的软岩隧道变形规律及柔模支护技术

研究支护状态下围岩变形范围及其位移量将为合理确定软岩隧道开挖的预留变形量及其支护方案提供重要的理论依据。通过将隧道围岩简化为理想弹塑性介质,在围岩中布设全长锚固锚杆。基于锚杆与围岩的协调变形原理,建立杆体与其周围岩体相互作用的力学模型,分析锚杆表面摩阻力及轴力的分布规律,并根据杆体的静力平衡条件,推导出杆体与岩体相对位移为0的中性点位置及其最大轴力值,讨论初期支护条件下隧道围岩的塑性区及破裂区的厚度计算公式及其影响因素;综合考虑隧道表面围岩变形过程中的塑性位移和破裂区岩体的碎胀变形位移,提出隧道表面围岩的位移公式及预留间隙柔模支护技术,进而定量分析榴桐寨软岩隧道的围岩位移及其预留变形量。结果表明：通过锚杆轴力可以反演分析隧道围岩的变形范围,确定围岩稳定后的最终位移量;柔模支护结构能够大量吸收大变形软岩的变形能,且具有适当的刚度抵抗围岩的有害变形,研究成果可为合理设计软岩隧道的开挖及支护方案提供新的思路。     

蒙华铁路三荆段深埋软弱围岩隧道荷载研究

《铁路隧道设计规范》中的深埋围岩压力公式没有考虑隧道拱部围岩本身的承载作用以及超前预支护作用,荷载计算结果偏大。为验证深埋隧道初期支护结构实际承受的围岩压力荷载,以蒙华铁路三门峡至荆门段现场监测数据为依托,通过分析围岩变形监测资料,探讨蒙华铁路隧道围岩及结构在隧道开挖过程中的变形行为,并采用拱顶沉降与水平收敛相结合的位移反分析法,建立荷载-结构法平面有限元模型,反演推导围岩压力荷载。分析结果表明:双线隧道反分析得出的围岩荷载为同级别按规范计算值的70.7%~76.5%;单线隧道反分析得出的围岩荷载为同级别按规范计算值的88.8%~93.1%。研究成果对蒙华铁路隧道现场施工和优化支护结构设计起到了很好的指导作用,希望能对以后类似隧道工程的设计和施工提供参考。     

一种适用于大变形支护的新型可伸长锚杆

支护理论的发展对锚固技术提出了新的要求,即要与围岩变形相协调,允许围岩可控变形,充分发挥围岩的自支撑能力。基于此设计了一种适用于大变形支护的新型可伸长锚杆,该型锚杆在达到初始锚固力后,在保持与围岩协调变形的伸长过程中锚固力可基本保持恒定,达到围岩许用变形形值后,锚固力急速上升。室内与现场试验证实了新型可伸长锚杆协调围岩大变形的优良性能,可在围岩大变形支护中推广应用。可伸长。     

隧道工程裂隙围岩结构稳定可靠性研究综述

在裂隙岩体隧道工程修建领域，大体量塌方、渐进式围岩失稳、巨石垮落等地质灾害时有发生，虽然近几年针对隧道工程的勘察手段、理论模型、数值方法及评价体系研究等很多，但围岩稳定可靠性作为隧道等地下工程修建的“老大难”问题仍未得到解决。数据不完备的复杂地质系统与理论严密的力学模型之间严重脱节,已然成为确定性分析方法的“瓶颈”； 单一的分析手段或确定性计算方法均无法获取准确的评价结果。不同于纯粹的结构工程，有着比较明确的数学模型，裂隙岩体隧道工程修建最为显著的特点就是岩体结构的不确定性问题。从岩体结构的不确定性这一根本属性出发，分别在裂隙岩体结构信息提取与解译、隧道围岩整体稳定性分析、局部块体稳定可靠性分析以及隧道工程智能反馈与系统评估4个方面进行概述，并对存在的问题及发展趋势进行针对性总结与探究。     

最小二乘支持向量机-粒子群算法在地下厂房围岩参数反分析中的应用

为准确确定地下厂房围岩的弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、侧压力系数等参数,以正交设计、最小二乘支持向量机和粒子群算法等现代数学方法为基本手段,建立基于位移增量的围岩参数反分析方法。以CCS水电站大型地下厂房为研究背景,通过工程地质条件研究选取8#机组剖面作为分析对象,采用二维弹塑性有限元方法建立地质结构分析模型。以地下厂房洞室群分层开挖多点位移计实测位移增量为依据,对CCS水电站地下厂房区域围岩力学特性及地应力场特征进行反分析。研究结果表明： 主厂房第Ⅵ层与第Ⅰ层开挖和主变室第4层与第1层开挖所产生的位移增量计算值与多点位移计实测值吻合较好,最大相对误差小于10%,说明采用最小二乘支持向量机和粒子群算法相结合的反分析方法在工程上是可行的,且效果较为显著。