公路隧道三维无限元计算模型

无限元法是目前数值方法中较为简便、实用的模拟无限域的方法.它是在有限元基础上发展起来的一种计算方法,易为人们所熟悉与掌握.介绍了8节点单向无限元、8～12节点单向无限元、8节点双向无限元计算模型的建立.     

地下隧道问题的数值计算方法

讨论地下结构中无限域或半无限域问题的有限元、无限域单元及边界元耦合处理方法，通过对实际工程计算，有效地应用到多介质问题，非物质问题，复杂的非线性问题，以及模拟地下隧道分步开挖及施工过程等方面。     

公路长隧道纵向组合通风计算方法及应用

本文运用气体动力学的动量守恒与能量守恒方程建立隧道竖井送排式组合通风计算方法，并结合我国最长的公路隧道某工程，产井送，排风量，风速，压力，浓度比及与射通风等进行计算分析，提出优化量，提供竖井通风设计依据。     

公路隧道通风竖井温度应力三维数值模拟与分析

采用三维数值模拟的方法,对单井中隔板分离送排风一体的井筒温度应力进行分析和研究,揭示通风竖井井壁、中隔板和地层温度的季节性变化规律,并分析温度附加应力的动态变化规律,为通风竖井井壁和中隔板的应力、应变监控量测提供理论支撑,保障通风竖井的安全运营.模拟和分析的结果表明,进风筒井壁和地层中温度分布受气温季节性变化的影响而呈周期性变化,排风筒井壁和地层中温度分布基本上不受气温变化的影响;由温度产生的附加应力很大,主要以竖向温度应力为主,最大值达到12MPa左右;温度应力随季节呈周期性变化,排风筒一侧,上半年递增,在夏季达到峰值,下半年递减,而进风筒一侧和中隔板恰好相反;温度应力随着井深的增大逐渐增大,竖向温度应力峰值出现在基岩层的竖井井壁和中隔板中;进风筒一侧的温度应力远大于排风筒一侧.     

阳宗3车道公路隧道试验段施工方法的优化计算

结合昆明——石林高速公路上的阳宗隧道的优化设计和地质情况，对Ⅲ类围岩条件下的扁平状大断面公路隧道采用不同方法施工时的力学响应进行了数值模拟，分析了围岩和支护结构体非线性力学行为的地应力场、位移场，确定了适合于Ⅲ类围岩条件下大断面公路隧道的合理施工方法。     

华蓥山隧道围岩位移与边界元计算

本文通过对华蓥山隧道新奥法施工过程中Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类洞身围岩的位移时变特性分析，给出了不同类别围岩稳定位移量和平均达稳时间，并用边界元程序进行了力学模型计算，指出了隧道破坏域的范围。     

隧道三维景观模型构建方法

隧道 三维建模的关键在于实现洞口、洞身开挖过程，为此，提出了基于三实体模型的隧道三维景观模型构建方法，通过地形、洞口、洞身等实体模型之间的布尔运算来直接模型隧道开挖和修建过程，建模方法直观、简便，易于开发，从而实现隧道景观的可视分析与评价。     

公路隧道的深基础明洞

福建省的合溪甲线隧道地形复杂，一侧为陡峻的山坡，一侧为深切的山河谷，经采用深基础明洞的结构形式，达到了预测的效果，对深基础明洞的结构特点及施工方法作了介绍。     

漳龙高速公路扩建隧道围岩力学特性三维有限元分析

为分析隧道扩建过程中围岩的力学特性,确保施工期间围岩的稳定性,以漳龙高速公路后祠隧道扩建工程为依托,建立了反映实际地形的三维有限元模型,对后祠扩建隧道施工期间地表沉降、拱顶下沉、周边位移的特征以及拱脚和拱顶的应力变化规律进行计算分析。计算结果表明： 原位扩建隧道位移变化规律不同于普通新建隧道位移变化规律,隧道原位扩建施工过程中,地表沉降曲线表现出了明显的非对称性; 隧道掌子面前方12 m及掌子面后方24 m范围内变形较为迅速,为非稳定变形段; 根据隧道拱顶位移曲线,提出了针对扩建隧道位移空间变化规律的公式,该公式能预测后祠隧道的变形,从而为施工提供建议和指导; 隧道拱脚表现为压应力集中区,随着开挖的进行,拱脚主应力逐渐增大,而拱顶主应力逐渐减小并向拉应力过渡,最终拱顶呈现出较小的拉应力。     

小净距地铁盾构重叠隧道施工影响的三维有限元分析

深圳地铁三号线红岭中路站—老街站—晒布路站区间盾构隧道上下完全重叠1 045 m。为了研究重叠地铁盾构隧道施工影响规律,采用ANSYS三维有限元分析软件,模拟围岩、支护结构及开挖过程进行了计算模拟分析,论证了盾构重叠隧道"先下后上"的施工顺序的可行性,其结果可供设计及施工参考。     

数字化隧道三维建模分析

为解决既有隧道数字化三维建模的难题,提出利用构件模型库组装隧道的技术路线。整理出隧道构件模型库的分类,并完成各类构件模型的参数设计工作;提出由构件搭建三维隧道模型的具体步骤并将其固化为6个功能组,分析出每个功能组的作用、输入及输出等关键需求;提出继续开发三维隧道设计软件的构想。     

基于地质横剖面的隧道工程三维地质建模方法研究

为直观准确地表达地质与隧道工程之间的相互关系,对三维地质与隧道的建模方法进行研究。首先,提出一种基于地质横剖面轮廓线的归一化三维地质体模型重构方法; 然后,以已建立的三维地质模型为基础,对基于隧道横断面的三维建模及隧道与地质模型合并过程中的模型切割、分层进行研究; 最后,开发基于断面的三维隧道地质建模及可视化系统。通过建模实例显示: 采用本文的方法能够取得良好的三维地质及隧道建模效果,直观展示隧道与地层间的相互关系,较为丰富地展现隧道的内部细节。     

公路沉管隧道的发展及其关键技术

为使隧道工程建设者们对沉管隧道工法的历史、关键技术及发展等有更全面的认识与了解,便于作出较科学合理的判断,按照建设时序、地域和主要技术特点等因素对世界范围内既有的公路沉管隧道事例进行分析梳理,总结出目前沉管隧道所历经的3个主要发展阶段及其典型技术特征,并对公路沉管隧道的纵断面、结构横断面、地基基础及隧道接头等关键技术进行探讨与归纳。最后,以我国在建的超大型港珠澳沉管隧道工程为例,分析了我国外海首座公路沉管隧道设计中的关键技术问题及其解决对策,可为我国公路水下隧道的方案制订及设计研究提供有益借鉴。     

公路隧道内交通噪声预测

为合理预测公路隧道内交通噪声传播状况,界定了公路隧道内的长空间声场特性,系统阐述了3种基于像源理论的交通噪声预测模型,通过在实体隧道中测定声源分别为低频和高频、接收者在不同位置时的噪声值,并将其与三种理论模型预测值进行对比,结果表明:相干模型在低、中、高频范围内比不相干模型和ASJ模型能更精确地预测隧道内噪声传播状况,其预测值与实测值误差在2dB左右;而不相干模型和ASJ模型仅可用于预测高频段时噪声的平均值。可见,相干模型是预测以中低频为主的公路隧道内交通噪声传播的合理模型,该预测模型可用于进行公路隧道内降噪优化设计。     

模糊物元模型在公路隧道运营安全性评价中的应用

鉴于公路隧道运营安全评价中各指标的不确定性和模糊性,将熵值理论与模糊物元建模相结合,建立基于熵权的模糊物元综合评价模型,提出基于该模型的公路隧道运营安全性综合评价方法,并以广昆高速公路粤境河口至平台段隧道为例进行工程实践应用分析。结果表明:该方法步骤清晰,易于理解,计算简便,能够定量地评价隧道运营安全性结果,为隧道运营安全管理决策提供理论和技术支持。     

高海拔公路隧道火灾烟气控制临界风速研究

为了探究高海拔与低海拔公路隧道火灾燃烧特性的差异,掌握高海拔隧道火灾烟气控制临界风速计算方法,给高海拔隧道防灾通风及人员疏散设计提供参考,建立1∶16的缩尺寸移动式水平模型隧道试验台,对海拔高度为504、3 297、3 544、4 103、4 446 m的5个地点开展隧道火灾热释放率试验研究,并采用三维数值计算方法和量纲分析,对不同海拔高度、不同火灾热释放率工况下水平隧道内烟气控制临界风速进行研究和分析。结果表明：在油盘尺寸相同的情况下,随着海拔高度的增加,火灾热释放率明显减小,燃烧时间显著增长,当海拔超过3 000 m时,高海拔地区隧道稳定段火灾热释放率仅为海拔504 m隧道火灾稳定段热释放率的60.9%。隧道火灾临界风速随着海拔高度的增加而增大,其表现出2种典型变化规律：火灾热释放率大于30 MW时,海拔高度对临界风速影响较小,同一火灾热释放率下,海拔5 000 m时隧道内临界风速较海拔0 m时提高了不到2%;火灾热释放率小于30 MW时,海拔高度对临界风速的影响显著增强,且随着热释放率的减小影响不断增大,当火灾热释放率分别为5.73、12.67 MW时,海拔5 000 m隧道内临界风速较海拔0 m时分别提高了26%和13%。基于高海拔隧道火灾热释放率及隧道火灾临界风速的变化规律,提出了典型双车道高海拔隧道火灾烟气控制临界风速的计算方法。     

公路隧道复合式衬砌结构数值计算及分析

针对榆树沟隧道工程实际情况,选取了3种不同的复合式衬砌结构类型进行数值计算,对初期支护和二次衬砌的内力、安全系数及洞周位移、拱顶下沉、围岩塑性区的分布等进行了分析,评价了衬砌结构的安全性。结果表明:对于Ⅱ、Ⅲ类围岩,上台阶及下台阶中央区的开挖为施工的关键工序;对Ⅳ类围岩,上台阶开挖为施工的关键工序;在Ⅱ类围岩浅埋条件下,拱顶下沉主要是由上台阶的开挖及下台阶中央区的开挖所引起;在Ⅲ类以上围岩条件下,拱顶下沉绝大部分是由上台阶的开挖所引起;洞周位移较小,最大值为18 mm,发生在Ⅱ类围岩浅埋拱脚处;围岩塑性区发展深度最大者,连通到地表,属于Ⅱ类围岩浅埋;Ⅲ类围岩墙脚处塑性区较大;Ⅳ类围岩塑性区较小。