高地应力软岩隧道大变形控制关键技术

高地应力环境与低强度围岩的耦合作用,增大了隧道失稳风险。为有效控制高地应力软岩隧道大变形问题,总结丽香、玉磨、成兰铁路近10座高地应力软岩隧道施工实践经验,阐述大变形隧道变形特征和关键控制技术,结合监测数据验证了相关技术的有效性,得出以下结论:1)预留变形量是避免发生大变形后初期支护侵限的重要基础; 2)对于水平构造应力占优势的单线隧道,增大边墙曲率可有效控制隧道边墙收敛; 3)双层初期支护与锚杆共同支护可有效提高初期支护刚度,减小围岩变形; 4)初期支护仰拱快速封闭,控制初期支护仰拱与掌子面距离20 m能够起到有效抑制收敛的作用; 5)合适的二次衬砌施作时机既能有效地控制大变形又能减少二次衬砌的开裂。     

高地应力软岩隧道圆形断面扩挖施工围岩及支护受力特征研究

针对高地应力软岩隧道开挖时围岩大变形问题,以某隧道圆形扩挖段为背景,采用三台阶法施工和3层初期支护+小导管注浆+二次衬砌的复合结构支护,并通过现场监测、数值模拟和理论计算研究开挖过程中的围岩变形及支护结构受力。结果表明:上、中台阶开挖时的隧道围岩变形速率较大,在仰拱封闭和第3层初期支护施作完成后,隧道变形趋于稳定;采用3层初期支护结构可有效改善隧道周边围岩应力,3层初期支护基本都是受压结构,拱腰和边墙处竖向应力最大,拱顶处水平应力最大;二次衬砌拱腰、拱顶、拱脚和边墙处安全系数均大于规范要求,保证隧道结构安全。     

岩溶地区隧道衬砌受力及变形特征的有限元分析

运用ABAQUS有限元分析软件,结合岩溶地区山岭隧道的工程实例,建立隧道施工过程的三维有限元模型,研究了岩溶地层对隧道围岩和初期支护结构受力和变形的影响。结果表明:在岩溶地区开挖隧道,衬砌拱顶承受较大的应力而边墙部分承受较小的应力;边墙及拱顶均存在下沉现象,且位移呈直线增长趋势,隧道围岩底部存在一定程度的反拱现象。     

浅埋双侧偏压小净距隧道开挖稳定性分析

为了研究浅埋双侧偏压小净距隧道开挖后围岩变形及支护结构受力分布规律,以某高速公路隧道为依托,采用数值分析方法对小净距隧道左右洞开挖支护完毕后的围岩塑性区分布、竖直和水平位移分布,以及初期支护结构的弯矩、轴力和剪力进行研究和分析。研究结果表明:浅埋偏压小净距隧道开挖后塑性区主要分布在隧道左右洞的两侧拱脚处,拱顶处竖向位移最大,拱腰处水平位移最大;初期支护结构在边墙处的弯矩和剪力均较大,轴力在拱腰处最大。建议该类型隧道设计与施工时需加强对隧道边墙及拱脚处的支护,并加强隧道内空变形监测。     

局部软岩偏压下隧道结构及钢拱架受力状态分析

为研究局部软岩偏压隧道施工中钢拱架实际的受力特征及变形状态,采用有限元建立三维地层-隧道模型,对隧道开挖过程中偏压隧道结构及钢拱架受力状态进行弹塑性模拟分析。在建模时,通过考虑钢拱架的实际截面尺寸及沿纵向的布置方式以准确模拟钢拱架的受力状态;在考虑隧道软岩偏压时,假定4种典型工况:均质地层无偏压、拱脚-边墙软岩偏压、边墙-拱腰软岩偏压及拱肩-拱顶软岩偏压等。基于数值计算结果,对钢拱架的应力分布、变形模式及内力,初期支护最大、最小主应力等进行分析。结果表明:不同工况下,钢拱架均处于受压状态,剪力最大区域主要分布在边墙和拱脚区域,为此建议加强边墙-拱脚区域的锚杆支护。     

石膏质岩隧道新置换衬砌结构受力特征研究

为分析石膏质岩隧道衬砌结构置换施工后的受力特征,依托杜公岭隧道病害处治工程实例,在隧道病害处治施工阶段和运营阶段对6个不同病害现象的典型断面新置换衬砌结构的初期支护变形、初期支护钢架应力、初期支护-围岩接触压力、初期支护-二次衬砌接触压力等进行为期2.5年的现场测试。测试结果表明:在新置换初期支护单独承载的3~5个月时间内,初期支护的变形速率和变形量均较小,其中5个测试断面的拱顶沉降和周边收敛量最大,其分别为6.8,6.4mm;新置换初期支护钢架应力较小并且在二衬浇筑后较短时间就达到稳定状态,其中64处测点(总计72处)应力小于100 MPa;边墙芯样发现石膏、硬石膏成分的断面在二次衬砌浇筑后的26个月内,其边墙或拱顶测点的初期支护-围岩接触压力和初期支护-二次衬砌接触压力仍有明显变化,其中个别测点经过10~20个月才能达到峰值,另有个别测点在3~8个月到达峰值后受干湿交替环境影响会出现变化;综合分析认为,杜公岭隧道衬砌结构主要受到围岩中硬石膏的膨胀作用,石膏的吸水软化作用不明显,其围岩压力具有缓慢发展的特点,新置换二次衬砌承担了主要的围岩压力,新置换初期支护安全性较高;建议石膏质岩地层隧道二次衬砌不宜过早施作或者初期支护与二次衬砌间设置缓冲变形层,以充分发挥初期支护的承载力、减小二次衬砌承担的围岩压力。     

泥质粉砂岩地层隧道支护结构受力行为研究

掌子面岩体节理特征和支护受力行为是隧道修建过程中的关键问题。该文以贵州松河隧道为依托,现场量测泥质粉砂岩产状,并建立离散元数值力学模型,研究泥质粉砂岩大断面隧道变形特性、力学响应。依据赤平投影,得到岩体优势节理面(组数及倾向、倾角)。裂隙岩体失稳由节理面剪切破坏引起,锚杆设置可有效地改善围岩受力特征,避免拱部岩体沿竖向节理面发生整体下滑破坏。初期支护轴力主要集中在边墙,锚杆对于初期支护起到"减压"作用。建议拱部60°范围内锚杆参数不变,减小边墙锚杆长度,可加快施工进度,提高整体稳定性。     

考虑岩体蠕变特性的片岩大变形隧道初期支护力学效应

以某隧道V级围岩试验段为工程背景,采用现场测试和数值分析手段,对比支护形式进行基于黏弹塑性的三维变形、受力分析,获取了锚杆、喷射混凝土及钢支撑等初期支护结构的受力特征以及围岩变形规律.分析表明:在云母片岩地层隧道中,大变形主要表现为剪切破坏特征,3种支护形式对围岩的变形都有一定控制作用,但顶部系统锚杆对控制塑性区的影响作用甚微;锚杆及其他初期支护受力最大的区域均位于边墙下部和拱脚位置,提高喷层厚度和钢架刚度能减缓变形速率,但过大的刚度也使得结构内力大大增加.因此,为控制云母片岩隧道过度变形,应增强边墙与锁脚锚杆以提高初期支护成环效应,适当的提高钢架的刚度,必要时提前施作二次衬砌.     

基于图像点云空间测距算法的隧道初期支护整体变形监测技术研究与应用

为快速、准确获取施工隧道初期支护整体及局部变形信息,基于计算机视觉算法获取的隧道初期支护图像稀疏点云和密集点云数据,结合基于Hausdorff 距离的整体模型和基于最小二乘拟合平面的局部模型各自的特点,提出将两者相结合的图像点云空间测距算法。该方法可为每个点保留整体模型和局部模型分别计算的距离值中的较小值,解决前者对点云密度要求高以及后者局部拟合平面存在较大偏差问题,实现多期隧道图像点云直接比较分析,简化计算步骤和后处理过程,提高隧道初期支护变形监测速率和精度。通过对云南香丽高速公路白岩子隧道进口左线ZK61+990~ +994 段初期支护整体变形的监测分析,结果表明: 该技术能直观、可视化反映隧道初期支护整体变形情况,计算结果准确、可靠。     

丽香铁路黄山哨隧道下穿岩堆段设计施工关键技术

以下穿岩堆段的丽香铁路黄山哨隧道为工程依托,对岩堆段地表开裂及洞内初期支护边墙严重变形的问题进行研究。地表埋设6根测斜管监测地表位移情况,洞内布置3个断面进行围岩压力、钢架内力、二次衬砌内力、初期支护与二次衬砌间的接触压力、锚杆轴力量测。在分析现场岩堆段洞内外受力机制及原因的基础上,根据数值计算结果优化二次衬砌断面型式及进一步加大二次衬砌厚度及配筋。采取以下措施控制隧道岩堆段变形： 1）地表岩堆土石接触面开裂处增设截排水措施; 2）加大隧道初期支护钢架型号及加长岩堆侧边墙径向系统锚杆; 3）加大隧道边墙轮廓曲率并优化隧道二次衬砌型式为圆顺型; 4）隧道预留变形量加大至30 cm; 5）隧道二次衬砌内净空预留50 cm补强空间; 6）隧道拱部设置42小导管超前支护。现场岩堆段采取以上措施后已顺利施工通过,根据洞内外监测结果显示,结构在安全可控范围内。     

桥梁结构状态健康监测系统差错控制研究

数据可靠度问题是制约桥梁结构健康监测系统进一步发展的瓶颈。而数据通信领域利用差错控制思想来保证数据的可靠性,已获得成功应用。目前的桥梁结构健康监测系统尚无数据差错控制的思想,也无相关的理论和模型。从系统的角度提出桥梁结构健康监测系统差错控制的基本思想和模型,以及针对信息获取环节、数据传输环节、安全评价环节的差错控制机制,从而彻底解决桥梁结构健康监测系统的数据失真问题,提高系统的可靠性,有效降低虚/漏报警率,并在具体实践中得以成功运用。     

桥梁位移三维模拟分析方法及实现

研究了桥梁监测中桥梁位移变化的三维模拟分析方法及实现,目的是将抽象的桥梁位移数据通过三维模型变形直观地显示出来.采用的桥梁模型渲染技术是以ACIS-HOOPS平台为基础的,介绍了模拟分析的算法及其实现,包括网格划分、位移值计算、位移变形模型渲染等等.该技术已成功应用于重庆石板坡长江大桥健康监测系统中.     

基于支持向量机模型的深基坑变形预测研究

支持向量机是近年来在统计学习理论基础上发展起来的一种新的模式识别方法,在解决小样本、非线性及高维模式识别问题中表现出许多特有的优势.将支持向量机用于基坑变形预测,根据基坑位移的实测时间序列资料,建立基坑位移与时间的关系模型.将实际基坑工程监测资料作为学习训练样本和测试样本,将模型计算结果与实际监测值进行对比分析、研究....     

基于VS平台的引水工程可视化监测系统研究

针对引水工程中安全监测项目多、监测仪器分布范围广、运行工况复杂、需要实时对监测数据进行分析处理等特点,利用ArcGIS强大的地理信息处理能力和C#语言高效的编程功能,实现对引水工程地理信息和监测信息的可视化管理,利用VB语言构建灰色模型对监测数据进行建模分析预测,基于Visual Studio平台构建可视化监测系统。工程实例证明,该监测系统较好地实现引水工程的可视化、监测数据的查询及对数据的分析预测。结合数学相关理论建模能够有效地对监测系统进行分析预测。     

基于Cesium的边坡可视化监测平台研究

针对目前边坡监测信息管理系统灵活性差、可视化程度低的问题,运用BIM软件搭建参数化传感器模型,利用倾斜摄影技术采集边坡地物影像数据进行三维边坡模型重构,基于Cesium.js框架搭建边坡可视化监测Web平台,融合了监测数据、传感器模型及边坡三维模型。结合某工程实例,验证监测Web平台实现边坡监测项目的可视化、监测数据的分析预警及动态统计查询的功能,可为相关边坡监测项目可视化技术应用提供参考。     

重庆菜园坝长江大桥健康监测系统差错控制技术研究

重庆菜园坝长江大桥健康监测系统是一个多参数、包含数百种传感器的复杂系统,其数据可靠性问题是工程实践中必须解决的现实问题。结合数据通信领域的差错控制思想,从系统的角度提出桥梁结构健康监测系统差错控制的基本思想和模型、差错控制机制,从而有望彻底解决重庆菜园坝长江大桥健康监测系统的数据失效问题,提高系统的可靠性,有效降低虚/漏报警率。     

基于PLAXIS深基坑支护设计仿真数值分析

采用PLAXIS大型有限元计算程序,对成都某高楼深基坑分步开挖过程中支护结构的变形、受力及周边地表的沉降进行了有限元分析,得出了分步开挖各个阶段围护桩的变形、预应力锚索的锚固力及周边地表沉降的变化规律。结果表明:有限元计算结果与监测数据较为吻合;有限元分析能较好地预测基坑开挖过程中支护结构的变形规律和周边地表沉降的分布规律。     

配气机构动变形随转速及气门间隙的变化规律

为确定N次谐波凸轮配气机构动变形响应的精确变化规律,将二阶微分方程全解的解析解法转用于配气机构动力学微分方程。根据这种解法编制了计算机程序,对某发动机配气机构的动变形响应随凸轮轴转速和气门间隙变化的规律进行了仿真计算。计算结果表明,配气机构的动变形规律主要取决于当量气门运动加速度的大小和形状;凸轮轴转速的变化,在气门开启阶段对配气机构的动变形影响较小,在落座阶段对配气机构的动变形影响较大。气门间隙在设计值附近变化不大时,仅在气门开启阶段对配气机构动变形稍有影响。     

基于碰撞相容性因素的车辆追尾事故深入数据分析

为详细了解北京市追尾事故车辆的分类对比情况,基于车辆碰撞相容性因素构建了追尾事故的深入数据分析模型,包括追尾事故车辆的基本类型、结构形式及几何特征对比、车辆碰撞损坏特点、车内乘员伤害情况及其相关性等方面内容。利用真实交通事故案例对车辆碰撞相容性相关因素进行统计分析,为车辆追尾事故的预防与伤害减轻等项研究提供参考,指出今后研究的侧重点。     

对沥青路面破损状况极限值的研究

通过对路面状况指数PCI同其他路面使用性能指标如平整度、弯沉的相互关系的分析，提出综合考虑各因素的路况指数PCI的极限值，并应用马尔可夫过程预测模型结合专家意见对比对该极限值进行了验证。