海底隧道衬砌结构受力特点及断面形状优化

针对青岛胶州湾海底隧道工程,选取设计参数不同的8个衬砌结构断面,基于荷载-结构模型,采用ANSYS有限元程序,分析衬砌结构受力特点.结果表明:衬砌结构仰拱半径不宜过大,减小仰拱半径可以有效减小衬砌结构仰拱、拱脚处的弯矩;衬砌结构拱脚半径不宜过小,增大拱脚半径虽可以有效减小衬砌结构拱脚、拱底处的弯矩,但同时会增加拱顶的弯矩;衬砌结构拱顶半径不宜过大,增大拱顶半径可以减小衬砌结构仰拱、拱脚处的弯矩,但将增大拱顶、拱肩处的弯矩.基于上述研究结果,根据相关规范设计要求,以各衬砌结构断面各单元最小安全系数最大化为目标函数,对青岛胶州湾海底隧道位于海域段V级围岩段衬砌结构断面形状进行优化,优化得到的衬砌结构断面,各处内力值(弯矩、轴力)更加均匀,安全系数离散性小,便于衬砌结构配筋设计.     

深广中通道东隧西桥方案和全隧方案比选

深广中通道是国务院确定的重大基础设施项目,对南沙、广州、珠三角的未来发展具有重要意义。这样一个重大工程项目,对区域经济和社会发展,对国防、水利、航运等均有深远影响,且耗资巨大,需审慎对待,做好前期的方案比选,选择最优方案,不要使工程建设给国家、社会留下遗憾。对东隧西桥方案和全隧方案,从船舶发展趋势、区域经济发展需求、国防要求、水环境影响、技术等方面进行比选。认为东隧西桥方案,本末倒置,违背了在大江大河上建设通道开展论证的基本要求; 坚持该方案,将造成难以估量的战略损失和不可弥补的历史遗憾。提出3条建议： 1）全隧方案可行,建议采取全隧方案; 2）若有关方面对全隧方案有疑虑,建议参照港珠澳大桥的通航标准,缩短隧道长度,仅广州港主航道段以隧道方式穿越; 3）搁置争议,继续深化论证,待时机成熟时再决定建设。     

21世纪我国隧道及地下空间发展的探讨

针对“可持续发展”国策,论述了我国现阶段在隧道及地下空间开发过程中所产生的诸多问题,提出了目前急需进行技术立法的各项设计规范、技术标准和技术条例,同时提出了降低隧道及地下工程造价的办法和思路。     

两车道公路黄土隧道变形规律

依托国道主干线GZ35青岛至银川高速公路陕西境内吴堡至子洲沿线上7座单洞两车道分离式黄土隧道,现场测试了隧道施工变形,并对测试结果进行了回归分析。分析结果表明:台阶法施工过程中黄土隧道拱部沉降远大于净空收敛;黄土隧道变形大致经历了急剧变形阶段(开挖初期)、持续增长阶段与缓慢增长阶段;黄土隧道的变形规律符合对数函数规律,由于对数函数具有发散性,故无法由此预估围岩的最终位移,围岩变形将长期处于缓慢增长状态;按照规范规定的最终速率值预估二次衬砌施作时机不符合工程实际要求,不能保证隧道围岩和支护结构的稳定和施工安全,因此,在黄土隧道的施工中,需要以控制拱部的沉降来控制隧道的变形。施工中必须秉承"快挖、快支、快封闭"的原则,采取加强初期支护,增设锁脚锚杆,仰拱和二次衬砌边墙基础紧跟,二次衬砌适时施作的措施,避免拱部围岩发生过大的沉降,确保隧道结构稳定。     

不同地层条件下的盾构与TBM选型

介绍了目前可选用的盾构与TBM型式,指出了盾构设计和施工应重视的几个新动向,探讨了不同地层应选择不同类型的盾构,不同地层应选择不同的刀盘结构,明确了公路隧道盾构的直径确定,考虑了TBM的选择及隧道支护型式选择问题。     

TBM通过断层破碎带的施工技术

对TBM快速通过断层破碎带的技术进行了阐述；介绍了可能遇到的各种不利情况及其处理措施。     

隧道盾构施工对邻近管线群位移影响的模型试验研究

隧道盾构施工会对邻近管线造成不利影响,但目前对管线位移的研究多集中在单一管线方面,考虑管线之间影响的研究较少。针对这一问题,开展砂土地层盾构施工对邻近管线群影响的室内模型试验,研究隧道盾构垂直下穿多条既有管线时对管线竖向沉降的影响。研究结果表明:当单一管线垂直于隧道开挖方向时,管线最大沉降发生在隧道正上方位置,沉降曲线形态关于隧道轴线呈对称分布,且符合Gauss曲线特征;当隧道垂直下穿双管线时,管线产生的竖向沉降曲线形态与单一管线基本一致,但管线最大沉降值较单一管线明显减小。通过对试验结果的归一化分析,提出管线间距对最大沉降影响的计算公式。     

管线渗水条件下隧道施工诱发地层变位研究

研究目的:管线渗漏水是诱发地铁隧道施工风险的重要原因之一。目前,关于在渗漏水条件下隧道开挖引起的地层变位研究相对较少。基于此,本文对管线渗漏水条件下砂土地区隧道施工引起的地层变位进行室内模型试验,研究不同渗漏水范围条件下隧道开挖引起土体损失产生的地层变位规律。研究结论:(1)渗漏水范围会显著影响地层沉降量,随管线渗漏水量的增加,地层变位表现为先减小后增大的趋势,地表最大沉降值整体呈二次函数形式增长;(2)随着隧道开挖面的推进,沿地层深度各点的位移时程曲线沉降速度均逐渐增加,并随着开挖面的远离,沉降速度逐渐减小,当达到2D(2倍洞径)后基本趋于稳定,但与无渗漏水时沿地层深度各点的位移时程曲线最大沉降速度出现在监测断面正下方不同,当出现大范围渗漏时,曲线的最大沉降速度出现在监测断面前方0.75D处,即含水土体与干砂交界面处;(3)根据试验结果,修正了渗漏水条件下隧道开挖诱发地层变位的沉降槽宽度系数计算公式,并建立了任意深度处地层损失的计算方法,可为实际工程提供理论支持。     

基于空间插值理论的隧道洞口气温计算方法

基于空间插值理论中的Kriging法,提出利用气象观测数据确定隧道洞口气温的计算方法。选取隧道洞口附近气象观测站的气温观测数据,通过回归分析得到特征温度,并根据海平面高度进行修正得到气温测量值;利用最小二乘法,通过半变异函数拟合值得到各气温测量值的权重值;将气温测量值和其权重值代入Kriging法的估计公式计算,将计算值根据隧道洞口的海拔高度进行修正,得到隧道洞口的年平均气温和年气温振幅。以某寒区隧道为例,选取距离隧道洞口最近的5个气象观测站的观测数据,应用上述方法计算,得到隧道洞口的年平均气温为8.35℃、年气温振幅为17.67℃。与实测数据对比可知,两者相对误差小于10%,说明采用该计算方法可以方便、准确地计算隧道洞口处的气温。