棚洞垫层厚度对落石冲击影响研究

为研究棚洞垫层厚度对落石冲击影响,首先利用ABAQUS有限元软件建立了落实冲击棚洞模型,针对棚洞垫层厚度与冲击深度、最大冲击力进行了分析,并探讨了棚洞垫层的合理厚度,研究提出的棚洞垫层厚度,建议值,为后续落石防护提供理论基础,对强风化边坡区域的落石防护方面的研究应用具有重要的理论参考价值。     

框架型棚洞承受落石冲击力的模型试验研究

针对框架型棚洞在不同种类缓冲垫层防护下抵抗落石冲击力的力学性能,通过大比例尺室内模型试验进行了测试研究。分析了在不同种类缓冲垫层和不同冲击能量下落石冲击力的变化规律;依据试验数据和理论推导给出了反应落石平均冲击力与最大冲击力之间关系的扩大系数,改进了框架型棚洞在不同类型缓冲垫层防护下落石冲击力的计算方法。研究结果表明:改进的落石冲击力计算方法能够综合考虑影响落石冲击力大小的诸多因素;对于特定的落石冲击能量,不同类型的垫层属性所反应的落石冲击力大小实质是受到垫层属性函数f~(h,E,μ,γ)的影响,具体表现为f值越大,不同垫层种类下的冲击力扩大系数的离散性越小,反之越大。     

基于Hertz理论的落石撞击桥墩冲击力计算公式及参数研究

落石撞击棚洞的冲击力公式已较为成熟,但落石撞击桥墩的冲击力公式研究较少。基于Hertz弹性碰撞理论和Thornton弹塑性假设,通过速度恢复系数引入落石反弹计算项,建立了落石撞击桥墩的力学计算模型,推导了落石撞击桥墩的弹性和弹塑性冲击力表达式,并讨论了落石的冲击速度、冲击角度及半径对冲击力的影响;建立落石-桥墩有限元模型,将数值模拟得到的弹性与弹塑性冲击力与理论值进行对比。结果表明:落石弹性冲击力结果偏大,考虑材料弹塑性的冲击力表达式更符合工程实际。实例结果显示弹塑性冲击力仅为Hertz弹性冲击力的21.58%;落石冲击力随着冲击速度和半径的增大而递增,随着冲击角度的增加而递减;在进行桥墩防撞设计时,应充分调研落石等效半径的分布情况,可在碰撞区铺设一定厚度的低强度混凝土;用弹塑性冲击力理论公式进行设防时,建议引入落石弹塑性冲击力折减系数,其值可取0.6~0.8。     

落石冲击棚洞结构的动力响应研究

我国西部山区地形复杂,存在诸多高陡边坡,因此落石灾害时有发生,已严重威胁公路交通安全及人民生命安全。棚洞结构在落石灾害防治中起到了重要作用,但落石冲击棚洞的动力响应过程十分复杂,尤其是落石与棚洞的瞬态接触过程,然而目前国内外学者对于落石冲击问题的研究仍不够完善。为深入研究落石冲击下棚洞结构的动力响应特征,通过建立相应的ANSYS/LS-DYNA有限元模型,分别对落石质量、落石形状、落石下落高度及落石冲击角度4种不同工况下的棚洞结构动力响应过程进行了模拟研究。对不同工况下的冲击力时程曲线、冲击深度时程曲线和Mises等效动应力时程曲线等模拟结果进行了分析。结果表明:冲击力、冲击深度、棚顶Mises等效动应力与落石质量、下落高度呈正相关;在法向方向上,冲击力、冲击深度与冲击角度呈正相关,在切向方向上,45°时冲击所产生的冲击力最大,冲击深度与冲击角度呈负相关;长方体落石和立方体落石所产生的冲击力和棚顶Mises等效动应力大于球体落石,而冲击深度小于球体落石。     

滚石冲击荷载下垫层材料的动力响应研究

棚洞垫层结构能有效地耗散滚石冲击能量,大幅度降低滚石冲击力,是滚石防护棚洞设计的关键参数。本文以Hertz接触理论为基础,考虑棚洞土垫层的弹塑性特性,运用动力有限元数值仿真技术,研究了滚石法向冲击荷载下耗能垫层结构,分析了滚石冲击速度、半径对垫层土体动力响应规律的影响,为棚洞垫层结构优化设计提供理论依据。计算结果表明:按照完全弹性理论计算过高地估计了滚石冲击力;滚石冲击能量主要转化为土垫层的塑性变形;土石垫层结构能有效地吸收滚石冲击能量,大大降低滚石对棚洞结构的冲击力。     

组合式消能棚洞结构受荷性能研究

落石棚洞是公路交通中常见的危岩地质灾害防治结构，可分为靠垫层来吸收落石冲击能量的传统落石棚洞和靠弹簧耗能减震来吸收冲击能量的新型落石棚洞两类。运用薄板理论、结构力学以及变形协调理论对组合式消能棚洞结构受荷性能进行了研究，得到了顶板在落石冲击力作用下内力解析解以及棚洞横梁、纵梁的内力计算表达式。以国道G319武隆境内的某棚洞为例，对消能棚洞的内力进行了分析，采用消能棚洞结构形式后，横梁最大弯矩以及纵梁上下侧最大弯矩分别降低了15.0%，17.3%和6.9%，说明消能棚洞结构内力消减效果明显，较大地提高了其承载能力。     

落石冲击下隧道明洞耗能措施研究

以成都至兰州铁路某隧道洞口落石防护工程为背景,提出采用聚苯乙烯泡沫(EPS)轻质混合土代替砂垫层作为明洞回填材料。为研究EPS轻质土的耗能减振效果,采用动力有限元方法对落石冲击过程进行数值模拟。结果表明:与传统的砂垫层相比,EPS轻质土能够有效减少明洞上方填土压力,显著降低落石冲击力和衬砌动应力;采用较小的垫层厚度即可取得很好的消能效果,是一种优良的落石防护垫层材料。     

基于ANSYS/LS-DYNA的落石冲击力研究

落石冲击力的计算方法目前以半经验半理论算法为主，计算值与实测冲击力存在较大差别，其适用性、合理性一直未得到工程界一致认同。结合前人冲击试验结论，参考国内外具有代表性的5种冲击力计算方法，阐明了ANSYS/LS-DYNA软件分析落石碰撞地面问题的可行性，此法不仅能考虑落石形状、地面岩土体物理力学特性及其空间分布特征，而且还能考虑不同入射角的碰撞问题；同时还分析了落石入射角、落石形状对冲击力的影响规律。研究结果表明:①初始速度大小相同时，冲击力与入射角呈正线性相关，而冲击力与落石尺寸的关系曲线则为一条正相关的抛物线；②同样重量的落石，块状落石与球状落石形成的最大冲击力相当，而块状落石的平均冲击力则为球状落石的1.1～1.3倍；③球状落石与地面碰撞时最大冲击力约为平均冲击力的1.6～2.1倍，块状落石与地面碰撞时最大冲击力则约为平均冲击力的1.5～1.8倍。     

影响落石距离相关因素分析及预测研究

通过室内模型试验,研究了不同落石形状、质量、边坡覆盖层厚度对落石水平距离的影响程度。结果表明:形状对落石距离影响最大,质量无明显影响,边坡覆盖层在减少落石距离的同时也增加了变动区间。用偏移比公式对落石距离进行处理得到建议偏移比取值为0.3。将边坡平均坡度、边坡高度、坡面条件、落石质量、落石形状作为输入因子,运用BP神经网络模型进行预测,预测结果表明,该模型能很好地预测落石距离。     

落石冲击拦石墙的动力响应模拟研究

为深入研究落石冲击作用下拦石墙的动力响应特征,以达到提高拦石墙结构设计安全性的目的,基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立了相应的有限元模型.首先结合已有的模型试验以及常见的冲击力计算公式验证了有限元模型的可靠性,然后重点分析了落石质量、落石冲击速度、落石冲击角度、落石形状等4个因素对落石冲击拦石墙结构动力响应...     

浙江省公路隧道科技成果回顾与展望

为促进浙江省公路隧道工程建设中科技创新成果的推广和应用,回顾数十年来浙江省公路隧道建设的发展历程,总结浙江省隧道工程领域的科技成果及其应用情况,包括特殊隧道建设技术、安全节能运营技术和隧道养护技术3方面代表性成果。然后,分析浙江省公路隧道领域在钻爆法施工质量缺陷、钻爆法机械化信息化程度低、TBM/盾构法占比低、智能新技术应用少、预防性养护与装备技术应用滞后等方面的短板。最后,提出未来浙江省隧道工程安全、智能、绿色3大重点发展方向。     

导读台9线苏花公路改善计划

正推动中之台9苏花公路改善系建构于强化路线抗灾维生性及运输安全服务性,该计划目标系为改善苏花公路的安全性与可靠度,范围系台9线苏花公路山区路段,北起苏澳附近台2线与台9线路口(里程104K+726),往南经东澳、南澳、鼓音、汉本、和平、和中、和仁、清水至崇德(立雾溪畔止,台9线里程约182 km),全长约77 km路段中,总计改善长度约38.4 km,其中,隧道段就占23.4 km。其计划经费约492亿元,含用地、规划、工程及物价指数调整,用地需求除路线构造使用,并考量路线安全维护设置地磅管制站及交控系统设施需求。2010年底完成环评后,2011年初动工,预定2017年完成,全面开放则需俟其机电系统、交通控制系统及防灾系统等工程之整合与测试完成后方可通车。     

三连拱小净距隧道设计案例探讨

都会区新建公路隧道,一般受限于住宅稠密与用地取得面积,往往须缩减隧道间之距离,因而衍生出隧道连拱行为。本文以台湾新北市新店地区新建三连拱小净距隧道为例,探讨设计开挖支撑方法。本案例隧道所经过地质材料强度低,连拱开挖后剩余中间岩柱强度不足以支撑上方岩体,因此采用三连拱眼镜式中间导坑开挖工法,并构筑混凝土壁体,作为主隧道间岩体强度改良以及隧道临时开挖支撑承载点,其设计经验希供后续类似案例之参考。     

地铁隧道浅埋段斜井进正洞交叉区施工技术

昆明地铁3号线太平村站—虹桥村站区间隧道采用矿山法施工,斜井进正洞交叉区处于浅埋软岩地段,且地表附近有快速路及地下管线,施工不当易引起塌方,造成路面开裂,使地下管线产生破坏。工程在斜井进正洞施工过程中坚持“超前探,弱爆破,短进尺,强支护,勤量测,早封闭”的原则,采用横向小导洞垂直正洞中线挑顶的施工方法,快速、顺利地完成了该区的施工,确保施工安全。供类似工程参考。     

大连市石葵路西隧道施工对原隧道及民居影响的控制分析

该文以大连市石葵路西新建隧道为实例,从多个角度阐述了新建隧道施工对既有隧道结构的影响。     

机场滑行道下方以NATM排除地锚之潜盾施工案例探讨

桃园国际机场联外捷运CU02A标穿越WC滑行道路段,其潜盾机到达端遭遇二期航厦开挖施工残留之地锚障碍,上下行隧道预期至少遭遇约20条残留地锚,其钢腱将增加潜盾机钻掘之风险及影响滑行道营运,此为潜盾少见遭遇之特殊障碍情况。为将影响滑行道营运风险降至最低,经评估以NATM隧道方式事先去除残留地锚,并于NATM隧道外衬砌施作完成后,再将土方回填,以便潜盾机直接驶入,于既有端墙弃壳,降低潜盾施工风险。遭遇地锚障碍路段,先由局限地面空间施作垂直双环塞止水灌浆及抽水井降水外,并由航厦地下层之既有侧壁破镜后,进行NATM隧道开挖,前已成功穿越滑行道与完工。本文首先介绍本工程方案评估及对策发展思维,接续由施工阶段NATM隧道施工结果,探讨其开挖安全稳定及沉陷管控,最后就潜盾隧道穿越WC滑行道至到达之施工成效进行检讨,以期供工程界参考。     

硬岩掘进机在长大隧道工程中的应用

通过介绍硬岩掘进机的设备性能和施工特点,以及其在长大隧道施工应用带来的优势,突出说明了隧道掘进机先进的设备功能对隧道修建技术水平的极大推动,阐明了掘进机在地下工程建设领域广阔的应用前景,对掘进机的推广使用具有指导意义。     

基于发光反光高性能涂料的隧道照明安全与节能技术应用研究

为解决公路隧道照明节能压力和品质提升之间的矛盾问题,采用新型发光反光高性能涂料用于隧道涂装。通过模拟分析不同涂装方案对路面亮度、亮度均匀度及目标物亮度的增益作用得到适用于工程的应用方案。依托工程应用效果表明,采用发光反光高性能涂料涂装后,隧道行车安全性和舒适性程度更高,所用方案可降低隧道照明年运营能耗在20%以上。本技术对提升隧道照明安全和节能水平、推动隧道提质升级具有促进作用。     

一种特殊型式公路隧道洞门的设计

为了满足隧道洞口景观设计的要求，设计了一种特殊型式的公路隧道洞门，制作了计算机3D效果图和动画，指出了这些特殊型式隧道洞门的优点和特点，并用ANSYS5．6大型有限元软件对该结构的稳定性和结构内力进行了计算分析，该种型式隧道洞门受到建设单位和有关专家的一致好评，可为今后公路隧道洞门的设计提供参考和借鉴。     

复杂条件下城市隧道改建设计

以沈家门海中洲隧道为例,通过对隧道改建方案进行详细比选,在结构设计、原隧道塌方地段处理方案、开挖方案及监控量测中采取相应的技术措施,顺利完成隧道改建。得出以下结论： 1）针对海中洲隧道实际情况,改建方案采用扩洞方案更具优势; 2）设计采用比一般隧道适当加强的结构支护参数及地表注浆锚杆加固、塌腔处理、塌腔回填等塌方综合整治措施,对条件复杂的海中洲隧道是适用的; 3）对于扩挖的隧道,应在老衬砌的掩护下进行开挖及支护,保持初期支护紧跟,并尽快实现封闭成环,施工中应加强监测,保证施工安全。