导热系数对寒区隧道温度场时空分布的影响

寒区隧道温度场对其抗防冻设计至关重要，围岩和支护结构的导热系数对温度场时空分布具有显著影响. 以寒区公路运营隧道为计算模型，采用理论推导、现场实测、数值仿真等方法对寒区隧道温度场的时空分布受导热系数的影响规律进行了研究. 研究结果表明:在任意时间点，变温圈内各点的温度均随支护结构导热系数的增大而降低，且支护导热系数越大，同位置处的温度降低速率越小；在任意时间点，支护温度随围岩导热系数的增大而升高，围岩温度随其导热系数的变化呈现分区性；可将围岩变温圈分为Ⅰ区和Ⅱ区:Ⅰ区内的各点温度随围岩导热系数的增大而升高；Ⅱ区内的各点温度随围岩导热系数的增大而降低；时间越长，Ⅰ区和Ⅱ区分界线的斜率和截距越大. 研究成果可为寒区隧道的抗防冻设计及选线提供借鉴和参考.      

下伏缓倾煤层开采对既有铁路隧道安全性影响分析

为量化下伏煤层开采对上部既有铁路隧道的显著影响,以近接缓倾煤层开采区的某铁路隧道为工程背景,构建三维数值分析模型并分别采用现场监测和理论计算的方式进行验证;通过数值模拟分析煤层开采全过程中隧道衬砌的变形,对比煤层开采前与开采至Ⅵ边界时隧道最不利截面内力,并利用最小安全系数和最大裂缝宽度2个指标评价煤层开采对上部铁路隧道...     

暗挖大跨地铁车站增量位移反分析研究

文章采用均匀设计法对围岩密度、弹性模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角5个因素的16个水平进行了数值仿真试验设计,并借助有限差分法对暗挖大跨地铁车站施工进行了三维计算,获得了不同试验设计条件下不同工序的地表沉降位移值。以计算结果中临时支撑拆除引起的11个观察点的增量位移作为BP神经网络的输入集,以相应工况的岩土体参数作为BP神经网络的输出集,完成了BP神经网络的训练和学习工作;然后将现场实测到的临时支撑拆除导致的位移作为BP神经网络的输入参数,反演出了相应的岩土体参数;最后将该套反演参数代入FLAC3D进行三维仿真计算,得到了岩土体的位移结果,并采用现场实测的7个测点的地表沉降增量对该套参数的合理性进行验证。结果表明,以临时支撑拆除这一工序引起的地表沉降增量为考察指标,采用均匀设计法和BP神经网络可以快速有效地获得暗挖大跨地铁车站围岩的等效物理力学参数,指导暗挖大跨地铁车站的设计与施工,保证工程施工和周边环境安全。     

富水岩溶区基坑稳定性影响规律与分析

广州、深圳等城市分布有富水岩溶区，地下水丰富、发育形态复杂，在地铁建设过程中易导致突涌水、坍塌等安全事故。依托广州某地铁车站工程，首先通过现场抽水试验得到场地渗透系数为6.32 m/d，预测了基坑总涌水量，采用数值模拟进行了两次过程试验，得到降水终态误差分别为14.92%和7.08%，结果较为理想。进一步研究了不同形态的富水溶洞对基坑稳定性的影响规律，并基于灰色关联理论对各影响因素进行敏感性分析，其中地下水位和溶腔水压对围护结构水平变形的影响较大，敏感度分别为0.946和0.925；洞距和溶腔水压对地表沉降影响较大，敏感度分别为0.999和0.975；洞距和直径对支护结构最大拉应力和基底孔隙水压影响较大。     

隧道新型波纹板支护结构受力特性与影响分析

提出一种新型的钢制波纹板结构作为隧道初期支护,并用国外圆形隧道波纹断面的应力公式与有限元计算方法进行对比分析,结合ANSYS有限元软件分析不同厚度、荷载影响下波纹板结构承载能力的变化趋势,并着重分析波纹板内外侧波峰波谷的受力特性;同时结合计算结果用非线性多项式拟合手段给出了波纹板承载能力随厚度、荷载变化拟合公式.研究结果表明:有限元数值计算与Clark应力解计算结果差异在11％以下,验证有限元计算精度;波纹板结构拱顶最大位移以及最大应力随着波纹板厚度的增加均不断减小,且减小的幅度随着厚度的增加不断减弱,而位移以及应力随着顶部竖向荷载的增大均不断增大,变化趋势近似为一次线性;波纹板结构整体受压,其外侧应力大于内侧,且结构主要以外侧波峰承担围岩压力,外侧波谷受力除仰拱外均小于波峰,结构内侧应力主要来源于外侧应力传递;基于非线性拟合原理,用三次多项式对位移应力随厚度荷载的变化趋势拟合精度接近1.针对以上波纹板结构的承载特性,可为今后隧道新型衬砌支护提供参考帮助.     

溶液型浆体在岩溶裂隙中运移的动力学研究

从浆液扩散理论的基本假设出发,综合考虑岩溶区被注介质和浆液扩散特征,在总结前人研究成果的基础上,推导出浆液在贯通岩溶裂隙或者管道中扩散时所须满足的动力学通用控制方程。在考虑溶液型浆体特性、被注介质特征和扩散过程的前提下,对通用动力学控制方程进行合理简化,获得适用于溶液型浆体在岩溶裂隙和管道网络中扩散的动力学控制方程。基于有限体积法理论,借助于HQUICK、Central Difference、Crank-Nicolson和Adams-Bashforth等离散格式对控制方程完成数值离散工作,然后采用压力泊松方程法对其完成数值求解工作,从而为研究岩溶区浆液扩散过程的软件开发和数值模拟工作提供理论基础,开创采用计算流体动力学理论方法对溶液型浆液在岩溶裂隙和管道介质中的扩散研究的新途径。     

大变形隧道初期支护受力特征及对策研究

由于隧址区岩体具有大变形效应,渝利铁路大梁隧道在初期支护施作后拱腰、拱脚等部位相继出现喷混凝土开裂、剥落、掉块等现象。为了保证隧道结构安全,采用现场测试(解除应力测试和松动圈测试)、数值模拟(试算/正演计算)等方法对该段支护结构的受力特征进行了研究,并提出了相应的对策措施。结果表明:在此地质条件下,初期支护配筋为6.36 cm~2时,结构将产生破坏(最大弯矩处安全系数为1.0),而实际配筋只有5.07 cm~2,所以初期支护内的配筋(格栅钢架)不能满足工程实际需要,必须调整类似地质条件的支护参数才能保证隧道整体稳定性;同时研究获得的松动圈范围为2.29 m,与地质雷达的松动圈测试结果相吻合,验证了该方法的可行性及结果的准确性。     

地铁过渡段结构振动响应特性与噪声分析

为研究地面过渡段地铁振动的响应特性,对广州市坑口地铁站前所处地面过渡段轨行区以及其临近地面进行振动以及噪声测试,对所得振动加速度进行傅里叶变换,分析了列车振动在横向上的传播规律以及列车振动的影响因素,得到了以下结论:列车制动行为、钢轨接头以及列车载重的增加会增强列车振动,而碎石道床可以有效减弱列车振动的传播;上、下行线列车经过时,其轨枕测点振动加速度峰值分别为10.80和4.22 m/s2,地面振动加速度峰值为0.07 m/s2,振动加速度在横向上的传播呈现逐渐衰减的趋势;列车振动引起下方轨枕最大频响在110 Hz左右,频响范围为0～400 Hz;旁边轨道轨枕最大频响在80 Hz左右,频响范围为0 ～200 Hz;地面最大频响在50 Hz左右,频响范围为0 ～100Hz;整体车致振动传播过程中高频成分衰减较大,到了地面低频响有所放大;列车运行致使振动噪声在地面临近轨道一侧噪声最大值为95.5 dB,远离轨道建筑物楼底噪声最大值为87.9 dB,超过规范噪声限制75 dB,振动噪声在横向上有小幅度衰减.     

寒区隧道阳光棚温升效果与影响

为避免寒区隧道冻害问题产生，引入新型阳光棚防寒措施.首先，建立三维瞬态传热数值模型，获得自然通风条件下的隧道温度场，并通过现场温度监测验证数值计算模型的可靠性；然后，通过数值方法验证阳光棚的温升效果，并进一步探究阳光棚入口风速、长度、跨度及环境温度对温升效果的影响；最后，对各因素进行敏感性分析，研究其对温升效果的影响程度.研究结果表明：入口风速低于1.0 m/s时，阳光棚发挥良好的温升效果.风速与温升效果呈负相关；长度每延长50 m，隧道进口气温升高0.71℃；跨度对温升效果的影响不明显；温升效果随环境温度变低而愈显著.上述因素对温升效果的敏感性排序为：入口风速（0.39）>长度（0.30）>环境温度（0.19）>跨度（0.12），其中，入口风速为最敏感因素，应用时应着重考虑.因此，对阳光棚的使用建议为：低风速、大长度、小跨度.