特大型地下洞室群施工期通风技术研究及应用

地下洞室常采用新奥法或矿山法施工,掌子面爆破产生的污染物影响施工人员的人身安全和职业健康,同时也制约着洞室的开挖进度。文章依托白鹤滩水电站工程,提出了"三结合"、"分期设计"的地下洞室群施工期通风系统规划和设计理念,构建了三维非稳态湍流场模型,研究了复杂地下洞室群开挖期通风散烟特点和规律,提前规划并实施了与各主要洞室贯通的专用排风洞,形成了一套高效节能的"进+排"通风系统,使用变频风机在最大程度利用自然通风的基础上实现机械通风的最优效果。数值计算和现场污染物浓度测试结果表明:白鹤滩水电站地下洞室群施工期气流组织顺畅,专用排风竖井区域空气流速远大于洞室周边区域,污染物逸散路径为掌子面—排风竖井—专用排风平洞;通风15 min后,爆破产生的污染物即可全部排出洞外,效果良好。     

软弱围岩通风竖井开挖稳定性研究

软弱围岩中修建竖井会面临围岩变形量大、初支受力过大从而被破坏的风险。本文依托白马隧道通风竖井工程,借助有限差分软件FLAC3D对竖井进行开挖-支护全过程模拟,通过分析竖井钻爆开挖后围岩的变形特征以及初支结构的受力特点,验证竖井开挖方案的合理性。研究结果表明,竖井采用复合式衬砌加短段掘砌混合作业后,围岩位移量随竖井开挖深度呈近线性递增,竖井井底围岩位移最大,为0.72 mm。围岩最大主应力也随着竖井开挖深度逐渐增大,围岩最大主应力大小约为7.89 MPa,位于井底;竖井衬砌范围受爆破开挖影响,围岩主应力较低,为确保施工安全,施工时需及时支护,以形成有效承载结构。竖井支护结构受力随着竖井开挖深度逐渐增大,支护结构最大主应力位于竖井底部,初支最大主应力为8.96 MPa,二衬最大主应力为6.94 Mpa,均满足设计要求。研究成果对类似工程具有一定参考价值。     

砂岩地下水封洞库各向异性渗透系数确定方法及应用

砂岩地区建设水封石油洞库的关键问题之一是如何方便、准确地确定砂岩的各向异性渗透系数。文章通过对三维渗透张量矩阵的分析,利用空间几何原理推导渗透张量到标量数值转换的等效渗透系数计算公式,并结合常规压水试验数据,对张量矩阵渗透系数的计算结果进行修正。同时,提出采用钻孔超声波成像综合测试系统获取节理、裂隙的几何要素,作为张量矩阵计算的输入数据,将渗透张量矩阵和常规压水试验相结合,最终建立了岩体各向异性渗透系数的确定方法。工程实例证明该方法操作方便,结果准确。     

某大型地下洞室群断面变形监测数据的时序分形特征研究

文章以某大型地下洞室群工程项目为背景,首次引入标准极差(R/S)分析法处理收敛变形时程数据。首先,根据Hurst指数的基本含义并结合力学原理,指出分形维数代表断面变形的收敛速度,而Hurst指数本身代表监测开挖后围岩的松动程度;然后,计算分析了实际变形数据的Hurst指数及其分形维数,从而判断了变形时程曲线的动力特征,比较了同一断面各测线之间的区别;进一步分别计算了同一轴线上不同断面监测数据的Hurst指数值,推测了本工程区域内围岩变形性能的演变趋势;最后,总结了Hurst指数的影响因素及其算法的改进思路。     

黄岛地下水封洞库地应力对裂隙岩体渗透特性影响研究

裂隙岩体渗透特性是评价地下水封洞库水幕系统水封效果的核心内容,而裂隙岩体总是赋存于一定的应力场和渗流场中,因此,研究地下水封洞库地应力对裂隙岩体渗透特性的影响具有重要意义。文章以黄岛地下水封洞库建库围岩为例,首先介绍了裂隙岩体渗流运动的基本规律及应力对渗流作用的影响机理;在此基础上,通过水压致裂法和压水试验分别得到了研究区岩体地应力、渗透特性参数及其随孔深的分布规律,并通过回归分析建立了裂隙岩体渗透系数与地应力关系表达式。结果表明,渗透系数随地应力增大而逐渐减小,并呈负指数变化规律。最后分析了渗透系数与地应力呈负指数关系的主要原因。该研究结果可为地下水封洞库埋深设计、水幕孔布置等提供参考。     

基于Q系统的地下洞库中台阶最佳开挖高度研究

为了确定基于Q系统的洞库中台阶最佳开挖高度,文章依托锦州大型地下储油洞库工程,首先根据现场的Q值、RMR值和BQ值统计资料,比较了Q值法与其它围岩分级方法,建立了Q值与RMR值、BQ值的数学函数关系。然后采用数值模拟和现场监测方法,分析不同围岩条件下不同台阶高度对洞室变形和应力的影响及其最大值分布区域。研究结果表明,中台阶开挖高度相同时,随着Q值的减小,竖向位移和水平位移值越来越大;同一Q值范围条件下,中台阶的开挖高度对竖向位移和水平位移的影响较小,不起主导作用;不同Q值范围下中台阶开挖高度不同,对最大水平应力及竖向应力的最大值及其发生的位置影响显著。最后根据最大应力值及其位置提出了中台阶合理高度范围。     

浅议轨道交通地下区间通风及全年运行调节

着重介绍轨道交通地下区间正常运行时的通风形式,重点分析活塞通风井在区间通风中的作用,在此基础上提出了区间通风的全年运行调节及节能化设计。     

长大公路隧道网络通风研究

文章讨论了长大公路隧道通风网络的理论,建立了通风网络的数值模型,在此基础上编制了公路隧道网络通风解算程序,通过对秦岭终南山公路隧道通风方案的分析和研究,验证了程序的适用性和正确性,为解决长大公路隧道运营通风问题提供了一种有效途径.     

公路隧道纵向送排式通风竖井数量及其间距研究

近年来,随着纵向通风技术的成熟,越来越多的长大隧道采用竖井送排式纵向通风方式,这种通风方式首先要确定竖井的数量及其间距。文章根据隧道内通风时对于断面风速的限制要求,提出了相同坡度下长大隧道竖井数量的计算方法,分析了隧道路面坡度对于竖井间距的影响,得到了不同坡度下隧道长度的折算方法及竖井间距计算方法,并给出了实例分析,其研究结果可以应用在长大隧道的相关设计研究中。     

公路隧道竖井送排式通风排风口角度优化模型试验研究

文章应用模型试验于公路隧道竖井送排式纵向通风中,并对排风口与隧道轴向夹角对排风段隧道平均风速的影响进行了测试,研究不同排风口角度和不同风速下的变化规律.结果表明,排风口与隧道轴向夹角对排风动力有较大影响,且随着排风段隧道平均风速增大,排风口角度的影响越大.因此排风口与隧道轴向夹角宜取隧道结构和安全性允许条件下的最小值.     

公路隧道通风网络中交通风的计算原理及应用

文章讨论了公路隧道通风网络中交通风的计算原理及处理方法,推导出交通通风力在通风网络理论中的计算公式.利用包括交通风压处理模块的隧道通风网络解算程序,对雪峰山隧道的通风方案进行计算分析.验证了通风网络程序中交通风计算理论与处理方法的正确性和适用性.     

城市隧道纵向通风延迟效应的机理研究及影响因素分析

纵向隧道通风动态过程现场试验结果表明,当改变隧道射流风机的运行状态后,隧道风速需要较长的时间才能达到稳定状态,即纵向通风隧道存在延迟效应。通过理论公式推导得出的隧道流场在风机调控下的动态响应公式,可用来预测隧道延迟效应的强弱,其理论计算结果与现场实测数据吻合良好。参数化研究发现:在相同初始速度下,开启射流风机数量越多,隧道风速达到稳定的时间越短;关停射流风机数量越多,隧道风速达到稳定的时间越长。在启停相同数量射流风机的条件下,初始速度越小,隧道风速达到稳定的时间越长;隧道越长、截面积越大、隧道壁面越光滑,稳定时间越长,通风延迟效应越显著。     

地铁通风网络的数学模型及电算方法初探

本文引用图论和网络的方法建立地铁通风系统网络,并用矩阵形式表示地铁风网.介绍了地铁风网电算的数学模型回路法原理及斯考德-恒斯雷法(D.Scott-F.Hinslery).     

大型地下互通式立交型式选择和路线标准研究

文章通过对地下和地面立交对比分析,给出了三路和四路地下立体交叉的几种立交型式建议;并从造价和行车安全的角度,给出了地下立交分岔隧道的部分路线标准确定方法。在地下隧道立交的选型中,应尽量选取少交叉口、少叠交层次和行车视距较好的型式。在路线标准的选择中,尤其要注意满足运营速度下的停车视距,以保障行车安全。在考虑安全因素的同时,经济性和工程造价也是决定隧道型式和路线标准的重要因素。     

轨交地下车站设备用房通风空调系统测试分析及改进建议

通过对上海轨交部分地下车站主要电气设备用房的现场调研、测试及数据分析,全面了解了各线通风空调系统设置情况,对弱电设备用房温度偏高的各类原因进行了综合分析,同时对设计、建设、运营以及监控等方面提出一些改进建议。     

爆炸应力波在洞室围岩中的分布及洞库稳定性研究

文章采用模型试验和数值计算相结合的方法,对爆破应力波在下部已有洞库围岩内的传播及洞室的安全稳定性进行了研究,得到了爆炸波在洞室围岩体内的分布规律及拱顶的位移曲线。结果表明:压力峰值随着距爆点距离的增大而逐渐减小,通过爆心竖直测量线上的垂直压力峰值大于通过洞室形心水平线上对应位置处的压力峰值,水平测量线上测点的垂直压力峰值基本上大于水平压力峰值;正拱顶部位爆炸压力峰值小于衬砌材料的抗压强度,且拱顶没有产生不可恢复的永久位移,洞室是安全稳定的;交通隧道爆破施工时,应重点监测其下方洞室正拱顶及拱脚与侧墙顶部交接部位衬砌的动态反应。     

基于绿色节能控制理念的温和地区地下车站通风空调系统研究

为了响应国家节能减排的发展趋势,如何有效地降低城市地下轨道交通环控系统的高能耗问题已经迫在眉睫。文中提出一种因地制宜的温和地区城市轨道交通地下车站的环控系统。该系统主要采用机械通风+多联机系统等联合设计方案,通过环控系统制式将温和地区外界丰富自然冷源引入地下车站中,降低地下车站与区间隧道等工作环境温度,满足城市地下轨道交通车站正常运行的温度环境要求,有效降低地下车站环控系统建设成本,同时降低环控系统年运行能耗,有效助力城市轨道交通绿色节能减排。     

大埋深、高地应力地下洞室群围岩破坏机理及应对措施研究

地下洞室开挖过程中,脆性围岩应力释放型破坏(岩爆、片帮掉块等)和结构面—应力型破坏(围岩松弛、喷层开裂、顶拱坍塌等)是洞室群围岩破坏常见的主要形式。文章以白鹤滩水电站左岸尾水连接管洞室群为研究对象,结合现场踏勘统计分析,基于500μm显微镜观察、室内岩石力学单轴压缩试验对围岩应力释放型破坏机理进行了研究,基于数值模拟、孔内摄像技术对围岩结构面—应力型破坏机理进行了研究,并分别提出了相应的应对措施。研究表明,完整性较好的脆性围岩(Ⅱ类)具有一定的塑性性能,洞室开挖卸荷后岩体易发生压剪破坏,产生与受力方向呈小夹角的破坏面,塑性势能沿破裂面释放,进而引起薄层掉块或岩爆现象;对于完整性较差的围岩(Ⅲ类),由于节理、错动带等裂隙的存在,多表现为岩性强度高、岩体强度低的性状。围岩微裂纹在高地应力作用下逐渐扩展连通,形成相互切割的结构面,并逐步向岩体深部不断发展,直至应力完全释放,受周边洞室爆破振动影响时易发生坍塌现象,破坏过程在宏观上表现为由表及里并具时效性的特点。     

大型枢纽机场公路集疏运网络规划方法研究

论文在分析大型枢纽机场集疏运体系规划特点的基础上,研究集疏运公路网络的功能分类和组织模式,以北京新机场为例,进行公路集疏运网络规划示例分析。     

公路隧道通风网络理论的研究及应用

文章结合湖南雪峰山隧道工程,讨论了通风网络理论及其在公路隧道中的应用,通过推导交通通风力的计算公式,介绍了通风网络中风机、自然风等各压力源的处理办法。