基于微震监测的高速铁路大跨度过渡段隧道开挖损伤区分布特性及演化规律

基于微震监测技术具有识别岩体损伤位置、程度和大小以及破坏进程的优势,以新建京张高速铁路八达岭长城站大跨度过渡段隧道为研究对象,在隧道地表与洞周布设微震测点,实现立体式、全方位的微震事件监测。根据监测结果,分析围岩损伤区分布特性及演化规律。结果表明:根据微震事件分布密度,可将微震事件分为高密度区、中密度区和低密度区;微震事件累计分布频率为60%的边界可作为高密度区与中密度区的交界,累计分布频率为80%的边界可作为中密度区与低密度区的交界;微震事件高密度区对应为围岩高损伤区,围岩高损伤区受围岩级别和隧道跨度的双重影响,给出基于这2个参数的隧道不同位置处围岩高损伤区深度预测公式;围岩损伤程度采用微震事件的平均矩震级参数标度;围岩损伤区深度与围岩变形之间存在较强的正相关性及阶段性。基于围岩高损伤区深度,进行预应力锚索(杆)设计,结合围岩变形结果,验证了锚索(杆)设计参数的安全性。     

城市隧道吸声搪瓷钢板试验研究及应用

以搪瓷钢板作为隧道壁面材料,结合吸声材料控制和吸声结构控制两类不同吸声控制原理下的5种降噪材料,通过室内试验,得到各类材料的噪声频率材料吸声系数曲线,进一步分析各类材料的吸声特性和降噪系数。依托江苏省泰州市永定路隧道工程,采用现场试验分析和理论分析等方式,分析采用降噪材料前后的隧道混响时间、吸声系数以及预期降噪量等参数,验证“穿孔搪瓷钢板+微穿孔铝板(圆孔)”在隧道中的降噪效果。     

高密度城市核心区地下环路功能及出入口设置研究

高密度城市核心区地下环路是服务车辆最后一公里到发的地下专用道,是解决城市核心区交通问题的重要设施,具有主线成环、车辆行驶速度较低、出入口密集等特点.目前地下环路出入口数量及最小间距等设计指标的取值标准尚不明确,缺少完善可靠的设计依据.基于现有工程案例的统计分析,总结归纳城市核心区地下环路的功能定位,为地下环路主线规划布局提供参考;采用数理统计方法,分析地下环路内、外出入口的数量、最小间距、位置布局等参数,详细探讨环路外出入口的布局特点以及与服务车位数的关系,进一步总结环路内出入口数量及布局与外出入口和地块之间的关系.结合相关规范要求,对城市核心区地下环路的出入口设计指标提出合理建议,为地下环路出入口设计提供参考.     

浅埋盾构穿越渗透性地层时极限支护压力分析

基于半承压水模型综合考虑土压盾构穿越渗透性地层时覆土层及下卧层的渗透性,推导了盾构穿越层中沿掘进方向的水头分布的解析解,将其与现有的二维渗流场的解析解结合扩展为相应的三维近似解. 同时采用数值仿真得到稳态渗流条件下浅埋渗透性地层的主、被动破坏模式,建立了相应的柱体+弧形转角体模型,将前述三维渗流场引入该模型,通过力矩平衡法得到了相应两种极限状态下开挖面支护压力的计算公式,与既有结果进行对比,此计算方法更接近数值解. 研究发现:施工对开挖面前方渗流场的扰动基本局限在3倍洞径以内,主、被动极限支护压力的值随水头差的增大均线性增加,盾构直径和水头差是影响主动极限支护压力的主要因素,拱顶埋深与盾构直径是影响被动极限支护压力的主要因素,实际施工过程中,支护压力值应尽可能接近水土分算下的土体原始地层侧压力值,并在其附近（最好在其上方）小幅度波动,波动范围应以变形控制标准为依据.      

超大断面隧道施工安全风险分析及控制研究

超大断面隧道施工安全风险高,如果控制不当极易引发隧道施工安全事故,因此开展施工安全风险分析对确保超大断面隧道施工安全具有重要意义。依托中开高速公路大常山超大断面隧道项目,揭示隧道施工风险事故与风险源之间的关系,基于层次分析法和专家调查法,开展施工阶段隧道风险源辨析和评估,并提出相应控制对策。 相关研究为超大断面隧道施工风险的有效预防和评估提供依据,从而有效避免隧道施工安全事故的发生。     

隧道施工塌方事故分析与控制

塌方是隧道施工中最常见的灾害之一,其防治工作一直是隧道建设安全性控制的重点。文章从隧道围岩变形、破坏和失稳的本质特征出发,结合典型事故案例统计,提出了将隧道塌方事故分为围岩失稳、结构失效和环境失调等三种类型;分别对其演化过程和形成机理进行了系统分析,指出了这三类安全事故与围岩活动特点及"支护-围岩"作用模式显著相关,并且分别发生在隧道掌子面及前方、掌子面后方二次衬砌施作前和隧道洞口浅埋段。最后提出应从地质保障工作、细化方案设计以及强化监测和施工管理等方面实行综合治理,才能避免恶性隧道塌方事故的发生,整体提升隧道施工的安全控制水平。     

基于围岩虚拟支护力特性的隧道塌方机制及控制研究

为研究隧道塌方事故的典型模式及其演化规律，基于塌方案例统计分析结果，阐明隧道开挖面失稳塌方和关门塌方2类安全事故的基本特性，推导隧道围岩虚拟支护力纵向分布曲线，进一步从围岩应力释放角度揭示了虚拟支护力与2类塌方事故的关系，并给出了塌方事故的控制要求。研究表明： 1）开挖面失稳塌方和关门塌方2类由围岩和结构失稳引发的隧道塌方事故在事故次数（68%）、死亡人数（53.7%）和涉险人数（68%）方面占比较大，其中关门塌方事故单次事故涉险人数最多，潜在危害最大。2）隧道开挖面处的围岩虚拟支护力随着黏聚力的减小而降低，开挖面后方2倍半径处围岩的虚拟支护力已大部分释放（＜5%pi）。3）围岩变形和虚拟支护力释放的第2阶段内，围岩变形急剧，围岩虚拟支护力急剧释放且释放量较大，此阶段是隧道塌方控制的重点。     

基于虚拟映射技术的城市地下空间保护开发的应用

如何保护城市地下空间是当前必须解决的关键问题。文章通过梳理和分析我国城市地下空间保护现状,揭示城市地下空间保护存在的问题。进一步基于BIM和GIS等虚拟映射技术,建立城市地下空间信息平台,解决传统手段难以实现的地下空间信息整体性和精确性的问题,提出了基于虚拟映射技术的城市地下空间保护方法,明确了地下空间保护方法的实施细节。研究成果在惠民大道综合改造工程和扬子江大道快速化改造工程中得到成功应用,也将为城市地下空间保护提供一定的借鉴和指导。     

服役期隧道结构安全控制技术研究综述

结构安全问题始终贯穿着隧道全寿命周期,是保障交通线路正常通行的关键节点之一。从隧道结构典型病害类型、病害感知、结构安全状态评价与病害整治等方面入手,梳理服役期隧道结构安全控制技术的研究现状。研究结果表明：服役期隧道结构病害主要包括水害、混凝土结构裂损、结构变形超限以及衍生病害;渗漏点的分布与隧道结构的复杂程度有一定关联。隧道病害受周边环境和结构自身共同影响,不同病害之间相互影响、关系密切,在特定情况下互为因果。高清数字图像、激光点云、探地雷达图像均可作为深度学习的训练数据集,病害识别的效果与计算机性能、GPU以及神经网络模型有直接关系,工程中通常借助快速移动平台提高病害的识别效率;依托量子计算的人工智能手段将是隧道病害感知发展的方向。健康监测系统的实施是掌握隧道结构安全状态的重要手段之一,针对其故障率高、成本高、条件要求高的缺点,业内已开展了关于轻量化监测的有关探索。规范中推荐的隧道安全评价方法有单指标评价和综合评价,目前常用的安全评价理论有数十种之多,未来应将相关理论与实际工程应用相结合作为研究的重点。注浆是隧道病害整治的重要手段之一。新技术的应用极大提升了隧道病害整治行业的技术水平...     

城市地下道路隧道结构健康监测研究

城市交通隧道的数量随着经济发展不断增多,隧道结构健康监测系统作为掌握隧道结构安全状态的有效措施也得到一定的发展。地下道路隧道由于投资规模、隧道长度较小等原因,致使结构健康系统较少应用在地下道路隧道中。本文依托园腾路地下道路隧道,采用“半智能化”结构健康监测的方式,降低结构健康系统成本的前提下,对隧道结构健康状态进行必要的监测。同时,对比测缝计、静力水准仪及形状传感器的监测结果,验证了形状传感器在接缝张开量、接缝两侧不均匀沉降的可行性。对城市地下道路等短隧道,降低结构健康监测系统的智能化程度、应用新型传感器现降低成本,提高结构健康监测系统在短隧道的使用率,对于提高管养质量、保障地下道路隧道结构安全上具有重要意义。