盾构隧道始发与到达段环间纵向压力空间分布规律研究

现场实测数据表明，盾构隧道始发与到达段各断面纵向压力较小，可能导致环缝漏水。为解决此问题，通过求解描述隧道变形特征的微分方程，获得隧道始发与到达段纵向力的分布规律；并以此为依据，提出纵向拉结构件的设计方法。研究结果表明： 1)在不采用拉结措施的情况下，进出洞口附近纵向力最小，接近于0； 2)距离洞口越远的断面，其纵向力越大； 3)采用纵向拉结措施可以有效地增大始发与到达段断面纵向力。在对纵向拉结构件进行设计时，其最小横截面积由隧道刚度和环缝止水垫闭合压力决定，其最小长度由隧道和地层之间的切向黏结刚度决定。     

隧道爆破信号主分量特征提取与毫秒延期识别研究

为了准确揭示隧道爆破振动信号所包含的反映爆破特征参数的重要信息，通过EMD分解与交叉小波变换组合分析方法对实测爆破信号进行分析，得到各分量与原信号的相关性系数，从而准确判别出信号的主分量。再依据相关性系数对包含主分量在内的相关分量重组并进行Hilbert变换取模值，精确识别出隧道采用的各段别雷管的毫秒延期时间。结果表明： 组合方法确定的主分量及相关分量重组信号能够突出爆破信号的主要特征，对隧道爆破信号的分析效果好。     

Innovation and Future Application of Mechanized and Intelligentized Construction Technology for High speed Railway Tunnels: A CaseStudy of Hubei Section on Zhengzhou Wanzhou High speed Railway（高速铁路隧道机械化修建技术创新与智能化建造展望——以郑万高速铁路湖北段为例）

To ensure the safe, rapid and high quality construction of Zhengzhou Wanzhou High speed Railway, a series of exploration and innovation of construction technology, structural design and information management under the condition of large scale mechanization is used in the whole construction process. The technology includes: （1）A set of advanced geological prediction, advanced pre reinforcement technology of excavation face, mechanized construction technology of primary support, wide waterproof board trolley operation technology and intelligentized full face lining trolley of large scale mechanized construction technology are formed. （2）A classification method of surrounding rock stability is established based on the mechanized construction technology, and the design parameters of the tunnel support structure are optimized under the guidance of New Austria Tunneling Method. （3）To realize informatized management of tunnel construction, the tunnel construction management system, construction information record system, construction safety management system, quality management system of concrete mixing station and quality credit evaluation system are established. Finally, on the basis of mechanized and informatized construction, exploration and outlook of the tunnel intelligentized construction technology are given from the aspects of the dynamic intelligentized design system of tunnel support system, the intelligentized robot construction technology of tunnel support system and the intelligentized monitoring system of tunnel structure, to promote China′s tunnel construction technology.     

公路隧道运营典型风险辨识

为加强对公路隧道运营风险的辨识、改善和优化公路隧道运营安全，降低重大隧道事故对人员伤亡、隧道结构、设备和经济收益的损失，通过隧道事故调研和大数据技术，收集近些年在全国范围内发生的802起公路隧道事故，对公路隧道自身特性和隧道事故的时间、空间、类型、诱因等特征进行分析。研究结果表明： 1)外界因素对隧道事故影响较大，在高温和车流量较大的环境下，事故发生较多； 2)特长隧道和长隧道的事故数远高于短隧道和中隧道； 3)小型车是隧道内发生事故的主要车型，事故原因多是驾驶员违规驾驶，事故类型多为追尾事故； 4)火灾事故的诱因多为车辆自身故障，其中危化品泄露多为易燃液体泄露。     

地下叠合墙接触面形式的设计研究

为解决地下工程中叠合结构接触面采用常规凿毛等方式进行预处理时存在的施工难度大、剪力槽设置参差不齐等难题，提出一种便于施工的预制叠合结构形式，然后运用ANSYS有限元软件对波浪形、三角形以及梯形波纹结构面进行受力对比分析，结果表明梯形结构面在结构应力、接触面压力以及接触面滑移方面更有优势，并确定梯形结构面作为静力荷载试验方案。通过静力荷载试验对比分析整体现浇梁和梯形结构面叠合梁在各级荷载作用下的挠度、水平位移以及裂缝开展形态，结合实测数据表明： 在受到相同荷载作用下，叠合梁的挠度增量小于整体现浇梁，同时叠合梁在裂缝开展阶段存在停滞现象，能够减缓裂缝穿过叠合面，从而提高结构的整体承载力。     

盾构隧道加固用复合型材承载力计算方法研究

复合型材是一种应用于盾构隧道加固的新型结构材料，由碳纤维包裹空腔钢管后进行压力注浆形成。通过精细有限元数值模拟，定量分析了复合型材各性能参数的影响规律，明确了复合型材承载力指标的关键参数。在此基础上，推导了复合型材承载力的计算公式，并通过构件试验进行了有效性验证。     

Perspectives in Intelligentization of Tunnel Boring Machine (TBM)（对全断面隧道掘进装备智能化的一些思考）

The development status of artificial intelligence (AI) technologies, the development trend of intelligent engineering machines and the urgent national needs for the future intelligent TBMs are introduced briefly. It is pointed out that the intelligentization will be the hot spot of the tunnel engineering area and the focuses of future industry competition. The scientific challenges due to the complexity of the working environment, including state recognition and environment perception, correlation law between geological environment and operation parameters, intelligent planning and coordinated control of multi systems, are raised. In addition, the existing research foundation are analyzed and the inadequacy of the theory including environment and state perception, adaptive & dynamic control of construction parameters, multi system coordination control and multi objective optimization are obtained. At last, some thinking from the aspects of design, manufacture and operation, such as excavation perception, the adaptive dynamic control of excavation parameter condition, the excavation parameter data collection and calculation, intelligent optimization and decision making of tunneling parameters and the multi system coordination intelligent control are proposed.     

金门特长公路隧道通风方案比选研究

为解决目前特长公路隧道通风方案比选时局限于送排式通风的问题，从方案设计角度分析几种不同纵向通风模式的功能特点、适用条件，结合送排式通风与互补式通风的特点，提出单通道互补式通风的组合通风模式，并以金门特长公路隧道为例，从全寿命周期角度，对“通风井送排式”“单通道互补式”“双通道互补式”“吸尘式”4种通风方案进行比选研究。结果表明： 1）送排式通风受通风井位置影响较大，从运营通风角度，宜设置在上坡隧道中部偏下风方向； 2）互补式、吸尘式通风能够突破通风井选址的限制，但对于超过5 km的隧道，需要设置专用排烟井； 3）单通道互补式通风省去送风井，保留了送排式通风的排烟功能，具备比选价值。     

下穿黄河砂卵石地层盾构隧道管片结构受力特征现场测试

为研究砂卵石地层中管片的力学行为,以兰州地铁1号线穿黄段为研究对象,采用改良的测试传感器走线方式,对管片内力及外部水压力进行现场测试,并进行相应的数值模拟。将现场测试数据与数值模拟结果对比分析,得出如下结论:1)外部水压力及管片内力受盾构施工影响最为显著的范围为距掌子面3~5环,在此范围内应加强对受拉区的监测,并采取相应措施防止管片在施工初期破损;2)外部水压力及管片内力在距掌子面6~13环时受施工影响逐渐降低,距掌子面13环后趋于稳定;3)运用梁-弹簧模型设计管片是偏于安全的,但应充分考虑施工荷载。     

适用于模拟复杂地质条件的微型TBM试验系统研制及应用

为研究TBM掘进隧道复杂地质的演化过程及破坏特征,研制了适用于复杂地质条件的微型TBM模型试验系统,主要由微型掘进装置、多功能岩箱、微型掘进机工位平移装置、四联液压系统以及微型掘进机掘进控制系统组成。该系统可实现推进速度0~50 mm/min可调、刀盘转速0~10 r/min可调、刀盘最大转矩可达1 000 N·m、刀盘最大安全掘进距离可达1 100 mm; 可以进行半断面可视化掘进和全断面高地应力模拟掘进,并提前了解TBM掘进复杂地质时隧道应力的变化规律,为现场高地应力大埋深复杂地质下TBM掘进提供可靠的参考资料。