基于综合赋权-TOPSIS法隧道突涌水风险评价及应用

为解决目前隧道突涌水风险性评估结果模糊、评价指标定量化不全面的问题,改进评价指标并将TOPSIS法运用于隧道突涌水风险性评估中,将AHP法和变异系数法相结合组成同时考虑主、客观因素的综合赋权法,根据评价指标分级结果构造4个风险等级的典型样本,以典型样本与正理想解的贴进度确定隧道突涌水风险等级区间,建立TOPSIS法隧道突涌水风险评估体系。以广大铁路祥云隧道为例,应用该方法对6个洞段进行突涌水风险性评估。结果表明,综合赋权-TOPSIS法隧道突涌水风险性评估结果准确且与隧道开挖结果相符,可为隧道突涌水风险评估提供一种新的方法。     

基于全生命周期信息和BIM的隧道运维决策支持系统

针对公路隧道运维管理对象众多、信息分散异构、时空特性复杂等导致管理决策困难的问题,从隧道全生命周期信息出发,建立隧道可视化智能决策系统。系统以标准化、可视化和智能化为设计原则,以隧道BIM运维模型为基础,通过标准化编码和信息映射表实现设计、施工和运维的多源信息集成,由感知层、网络层、数据层、分析层和交互层组成,利用智能分析技术实现结构健康评估和病害追溯、设备异常发现和故障诊断、养护决策优化等功能,通过三维图形化引擎与用户交互,帮助用户快速掌握现场情况,获取自动辅助决策结果,提高运维工作效率和质量。将该决策支持系统应用在上海大连路隧道工程中,可帮助隧道管理者更快速、清晰地了解隧道运营状况,提供运营养护的辅助决策建议,取得了很好的应用效果。     

高海拔特长隧道低压低氧环境施工控制技术研究——供氧技术标准、关键通风技术、施工人员组织、施工装备效率

为解决高海拔地区低压和低氧环境带来的隧道施工供氧、通风等技术难题,采用现场试验及测试的方法,对高海拔隧道施工人员缺氧状况、供氧效果、机械排污量等进行研究,结合理论推导及数值计算,得到如下结果:人体的缺氧危险等级分为严重缺氧(Ⅰ)、缺氧(Ⅱ)、存在缺氧危险(Ⅲ)和不缺氧(Ⅳ)4级;基于肺泡氧分压与氧气体积分数关系的不同缺氧等级下的氧气体积分数控制标准;不同海拔CO体积分数控制标准模型;基于风管开口处流量理论的风管漏风率海拔修正系数计算公式;风机风压、功率的海拔修正系数公式;考虑人体劳动的平均能量代谢率海拔修正系数的不同海拔下施工人员劳动强度指数及强度等级。     

基于海明距离-TOPSIS法的山区公路隧道扩建方案直觉模糊优选

为了解决山区高速公路隧道改扩建方案选取决策困难而又缺乏理论依据的问题,基于直觉模糊数的海明距离,结合TOPSIS方法,增加专家权向量修正,进而得到处理具有优先级别关系的多属性问题的决策方法。分析山区高速公路隧道改扩建的影响因素,建立隧道扩建方案影响指标体系。从依托工程实际出发,邀请指定的专家对指标优先级别排序,然后利用已建的数学模型实现扩建方案寻优。该方法在厦蓉高速公路隧道改扩建施工方案优选中得到有效运用,说明该方法实用可行,对隧道改扩建施工方案以及类似工程方案优选问题具有重要的指导意义。     

高速铁路隧道二次衬砌钢筋施工预留沉落量分析

为提高铁路双线大断面隧道二次衬砌钢筋保护层控制质量,降低拱顶开裂风险,针对隧道二次衬砌钢筋在大跨度时本身具有向下的沉落变形特点,需对钢筋沉落量进行有效控制。二次衬砌环向主筋受力体系与拱的受力方式相同,以郑万高速铁路隧道二次衬砌结构几何参数、钢筋及垫块布置、钢筋的自重为研究对象,按无铰拱结构受力计算方式,采用经典力学原理、拱的挠度理论、挠度叠加设立方程,对钢筋自重下的预留沉落量进行研究,得到环向主筋越小施工沉落量越大,环向主筋越大施工沉落量越小的规律。通过理论公式计算出各种衬砌类型钢筋施工沉落量,提前进行有效预设,并按施工沉落变形对钢筋进行有效限位支撑,提高钢筋安装的准确性,有效控制了二次衬砌钢筋保护层,满足了设计要求。     

一种泥质软岩隧道纳米硅溶胶－铝酸盐水泥复合浆材设计及性能优化分析

针对泥质软岩隧道注浆加固需求以及常用单一浆材性能存在的弊端，将纳米硅溶胶和铝酸盐水泥作为主剂，按照硅溶胶∶水∶铝酸盐水泥为100 mL∶100 mL∶120 g的基本配比组成复合注浆材料进行研究。初期研究发现，简单将纳米硅溶胶与铝酸盐水泥复合会导致结石率低且结石体存在裂缝等问题。针对结石率问题，选取硅酸钠和硅酸盐水泥，研究各自掺量对结石率、3 d抗压强度和凝胶时间的影响规律，在满足结石率达到100%的前提下，以3 d抗压强度为主、凝胶时间为辅，综合得出硅酸钠为提高结石率的优选外加剂，推荐掺量为铝酸盐水泥的1%。然后，将硅酸钠掺量1%作为常规配比用于后续试验。针对开裂问题，选取硅灰、氧化镁、氧化钙和可再分散乳胶粉，研究各自掺量对裂缝、3 d抗压强度和凝胶时间的影响规律。在满足裂缝得到完全治理的前提下，以3 d抗压强度和凝胶时间为参考依据，得出氧化镁为防治开裂的优选外加剂，推荐掺量为铝酸盐水泥的0.6%。最后，基于界面过渡区理论，评估优化浆材对滇中引水香炉山隧洞泥岩的加固效果。结果表明，岩-浆界面过渡区宽度平均仅88.6 μm，显微硬度下降幅度较小，岩-浆结合处微结构较紧固。     

钢管冻土组合结构受弯力学特性数值模拟研究

为分析钢管冻土组合结构的受弯过程特点，依托室内试验的研究成果，利用ANSYS软件分析钢管冻土组合结构受弯过程中的承载力变化规律。研究结果表明： 1）冻土结构底部布置钢管后形成钢管冻土组合结构的极限承载力较常规无钢管冻土结构可提高52.6%，荷载作用下组合结构截面应力分布呈“分层”现象，其应力计算过程仍满足梁的平截面假定； 2）当冻土与钢管之间的剪切应力超过其抗剪强度时，钢管与冻土会发生滑移，但钢管和冻土各自独立承载仍可发挥组合结构的承载能力； 3）钢管直径和壁厚的增加，可以提高钢管冻土组合结构的极限承载力； 布置在结构截面底部的钢管对提升组合结构的承载力效果明显，其极限承载力较钢管位于截面中心或者顶部位置时提高约30%。     

大直径盾构刀盘受力不均分析及对策研究

为解决大直径盾构刀盘受力不均问题,分析软硬不均地层刀盘受力模型,提出大直径盾构刀盘设计改进方案。采用增加辅助支撑轮的方法,使大直径盾构刀盘由悬臂状态改为简支状态。通过有限元模拟分析对比改进前后的刀盘受力情况,刀盘增加辅助支撑轮后受力效果得到明显改善。     

盾构刀盘驱动多电机同步控制策略研究

为了保障盾构刀盘驱动系统能够稳定运行,刀盘驱动电机之间的同步性能是一个关键因素。针对盾构电机数量多、结构复杂的特点,分析主从控制、并行同步控制和几种耦合控制在盾构驱动电机控制应用中的优缺点,说明并行同步在应用中的合理性;设计一种模糊PID智能控制算法,提出模糊PID控制器与并行同步控制结构相结合的盾构刀盘驱动多电机同步控制策略,应用Matlab/simulink进行建模仿真,对该控制策略和常规的PI控制进行仿真对比。结果证明:所提出的控制策略的动态响应快、实时性能好,在相同的负载突变状况下,该方法具有更强的鲁棒性,能更好地使多电机以设定速度同步运行。     

基于椭球体模型的有限长圆柱壳静磁屏蔽效能计算

从屏蔽效能的定义出发,得出了屏蔽系数与磁通量之间的关系,提出了利用椭球体模型对一般壳体的屏蔽系数进行计算的方法。利用模型化的方法分析计算了有限长圆柱壳的静磁屏蔽效能,并将推导的结果与严谨理论模型下的推导结果进行了对比,充分验证了椭球体模型计算的可行性。