中日德盾构隧道衬砌接缝密封垫研究技术之比较

本文介绍盾构隧道防水技术上处于领先地位的日本，德国以及我国，在衬砌接缝防的关键材料弹性密封垫方面的试验研究的情况，阐述也以上三国，以水膨胀橡胶和氯丁橡胶两大类弹性密封垫为代表，以抗水压性试验为中心的一系列试验研究，其中包括，试验方法和试验装置（试模，试件，设备……）；研究项目及相互关系；技术关键，尤其阐明了各国试验研究路线，研究特色与重点以及试验内容与施工实践的关系，最后，根据各方的试验结果，比较异同，评析长处与不足，并试对今后我国有关试验研究内容与方法的改进和提高加以探索。     

地铁双护盾TBM隧道穿越富水断裂带管片壁后回填注浆技术研究

城市地铁双护盾TBM在富水断裂带地层掘进时易面临涌水、围岩自稳性差等问题，而对管片壁后与围岩的间隙进行同步注浆既能够起到止水，又能够起到加固和及时支护围岩的作用。基于此，设计TBM盾尾封堵板结构，提出豆砾石吹填与同步注浆回填的新型施工工艺。首先通过室内试验确定同步注浆浆液的最优配比，然后依据管片预留孔点位及围岩与管片之间的间隙体积提出“三步吹填豆砾石”和“三次注浆”的回填工艺，最后进行现场应用。结果表明：同步注浆浆液的最佳A液配比为粉煤灰∶水泥∶水=2.5∶1∶2，其结石率可达95%,A液∶B液=1∶1的双液浆初凝时间短、抗水稀释能力强；现场采用该工艺后，豆砾石吹填饱满，回填体结构完整，成型隧道结构稳定，管片沉降控制效果良好，无渗漏水现象。     

表面防水处理对机场混凝土道面耐久性的影响

文章通过抗渗、冻融、化学侵蚀试验及现场摩擦系数测试,研究了涂刷两种新型混凝土保护剂进行表面防水处理对机场混凝土道面耐久性的影响。结果表明：两种混凝土保护剂均能大幅改善混凝土的抗渗性能,降低混凝土冻融后的动弹性模量损失以及道面除冰液侵蚀下的强度损失,且不影响道面的抗滑性能。通过涂刷新型混凝土保护剂进行表面防水处理是提高混凝土道面耐久性的有效方法。     

自由面预割缝下底切滚刀铣削破岩机理研究

为提高底切滚刀铣削破碎硬岩性能、降低其破岩载荷，建立预割缝下底切滚刀铣削破碎硬岩数值模型，研究不同铣削厚度和割缝参数（割缝间距、割缝深度）组合对底切滚刀破岩性能的影响规律，揭示预割缝对底切滚刀破岩的影响机制。结果表明，割缝间距和滚刀直径相同时滚刀铣削预割缝条件下的岩石可以等效为滚刀铣削无侧限压力岩石，与无割缝岩石相比截割力减小率降低超30%；底切滚刀铣削厚度和割缝间距的匹配关系对破岩比能的影响显著，在最佳破岩比能时其组合关系为截深20 mm、割缝间距100 mm；分析岩屑分形维数和破岩比能之间的关系，比能耗随着分形维数的增加呈线性增大。     

公路隧道安全问题初探

综述国内外公路隧道安全问题，提出存在问题，采取措施：防患于未然；减灾的措施；良好的自救措施是降低人员伤亡，乃至避免伤亡的重要一环；改善外部救援的措施；消防设施；监控设施；广播设施，希望决策者和设计人员能从此得到一些启示，引起足够重视，明确如何确保公路隧道的安全。     

大直径盾构隧道双层衬砌横向抗震性能研究

为探明有无双层衬砌、双层衬砌不同施作方式（复合式、叠合式）对盾构隧道横向抗震性能的影响，以甬舟铁路金塘海底铁路隧道为工程依托，建立盾构隧道双层衬砌三维精细化模型的同时考虑了隧道材料与接触的非线性行为，采用隐式动力时程法进行了抗震性能研究。结果表明：（1）双层衬砌与管片的连接刚度越大，隧道变形越小；（2）复合式衬砌对隧道环向抗震性能提升有限，其变形、损伤及应力规律与单层衬砌基本一致；（3）叠合式衬砌能有效提升隧道抗震性能，充分利用材料力学特性，但需要重点关注隧道的损伤情况；（4）抗震设防等级要求较高的区段建议采用叠合式双层衬砌，防水、防火要求较高的特殊区段建议采用复合式双层衬砌。     

TBM两级螺旋式刀盘出渣机制数值模拟研究

针对现有全断面岩石隧道掘进机（TBM）两级刀盘出渣缺乏合理的结构方案和优化设计方法，采用颗粒离散元方法构建数值模型模拟TBM两级刀盘出渣过程，并进行出渣缩比试验验证数值模型的可靠性。通过数值模拟研究出渣口排布与尺寸、螺旋形式与螺距、一/二级刀盘直径比、刀盘转速等因素对出渣性能的影响规律。结果表明：螺旋式结构是TBM两级刀盘有效的出渣结构方案；各因素对两级刀盘综合出渣性能的影响程度由大到小依次为刀盘转速>一级刀盘背部出渣口长度>后螺旋螺距。对于掘进直径为8 m的两级螺旋式刀盘，建议其最优结构形式和参数为：面、背部出渣口同位且有前后螺旋，后螺旋螺距0.85 m，一级刀盘背部出渣口长0.9 m，一/二级刀盘直径比不大于0.55，刀盘转速不大于6 r/min。     

弯头曲率半径对π形管内气液两相流动影响研究

文中基于气液两相流理论，对水平放置的π形管进行丙烷-水两相混输模拟研究。通过欧拉模型以及Realizable k-ε湍流模型对不同弯头曲率半径条件下π形管管壁含气率分布、湍动能分布以及剪切力分布进行研究。结果表明：输送过程中，气相在重力作用下逐渐聚集在水平π形管顶部，聚集程度随着π形管曲率半径的增大而增大；气液两相流动在管壁产生的剪切力和湍动能随着弯头曲率半径的增大而减小。此外，气液两相流速的增大，能够改善丙烷在π形管顶部的聚集程度并增大管壁湍动能和剪切力。     

拟塑性幂律流体的掺气管输减阻的数值模拟

根据幂律流体的本构方程,采用欧拉法建立了空气-幂律非牛顿流体两相流动方程,在此基础上对拟塑性幂律流水煤浆的掺气管输的减阻效应进行了数值计算及理论分析。计算及理论分析表明,在高黏幂律流体中,采用适当方法掺入少量气体可以达到降低流动阻力的效果。减阻效应出现在输入气液体积比小于0.08的范围内,当输入气液体积比为0.012 5~0.031 3时,减阻效果最好,此时减阻率可达13%以上。此外,气泡直径也对减阻效果有一定影响,为了获得好的减阻效果,应采用适当方法将掺入流体的空气所形成的气泡直径控制在1~2 mm以内。     

海底管道凝胶封堵材料的制备与试验研究

文中设计一种凝胶配置与注入装置，进行了海底管道封堵凝胶性能研究，获得了适用于海管清管的凝胶配比，并搭建了凝胶封堵试验线，对凝胶在管道中的通过性和封堵性进行了试验研究。研究结果表明：聚合物质量分数越高、交联剂质量分数越高，凝胶成胶时间越短，黏度越大；当聚合物溶液质量分数为1.5%,交联剂溶液质量分数为0.4%时，凝胶黏度、成胶时间、流动状态等综合性能较好；成型后的凝胶能顺利通过水平管段、竖直管段和弯头，管壁没有残余凝胶，段塞前后液体没有发生串流现象，凝胶段塞封堵性良好。     

左转过饱和考虑相位均衡的信号配时优化研究

提出在保障交叉口总体效益最优和考虑驾驶员对红灯时长容忍度的前提下，设置逆向可变车道达到降低交叉口延误和提升通行能力。以各相位有效绿灯时长为优化变量，建立交叉口信号配时优化模型，并采取MOEA/D算法进行求解，结合设计案例，利用VISSIM7.0仿真软件在单位时长下对比优化前后各相位车均延误、车均排队长度和通行能力。求解的有效绿灯时长为19s、16s、15s、16s，有效验证了均衡相位绿灯时长的假设；仿真结果表明，车均延误平均下降26.15%；车均排队长度平均下降76.84%；通行能力平均提升约11.39%。提出的方法在降低交叉口延误，提升通行能力同时，能够均衡分配各相位有效绿灯时长，进而降低驾驶员等待红灯的焦虑感。     

基于计算机视觉技术和深度学习的隧道掌子面岩体裂隙自动识别方法研究

对掌子面图像的裂隙识别和特征提取进行研究，首先根据隧道中光照不足和光线不均匀的特点，对掌子面图像集进行包含多种光照处理措施在内的数据增强；通过Unet网络识别掌子面轮廓，其平均交并比和平均相似度为91%和93%；利用形态学操作使掌子面轮廓边缘平滑，消除噪点。然后利用拆分-拼接策略处理高分辨率掌子面图像，通过DeepCrack网络模型迁移学习识别岩体裂隙，其平均交并比和平均相似度为61%和75%。利用Zhang-Suen算法和8邻域标记算法进一步对识别结果进行细化、骨架化和连通域分析。最后，通过控制点标记和腐蚀标记法计算每条裂隙的像素级长度和倾角。     

裂缝数量对隧道衬砌稳定性的影响研究

为研究裂缝数量对隧道衬砌结构承载性能及安全性的影响机理，基于断裂力学理论建立带裂缝衬砌内力计算模型，推导双裂缝情况下应力强度因子计算公式，并分析开裂衬砌结构内力和稳定系数的变化规律，不同数量裂缝对衬砌结构内力的影响规律以及开裂部位拉应力的变化情况。结果表明：与拱顶存在1条裂缝相比，存在2条裂缝时承载能力仅降低1.35%，稳定系数降低6.9%；存在3条裂缝时承载能力降低2.26%，稳定系数降低8.1%。拱顶存在多条相近裂缝时，其中一条裂缝对其他裂缝有一定闭合作用，不会加速裂缝的扩展。     

基于独立覆盖等几何壳的盾构隧道虚拟接头试验方法研究

针对工程类比、物理试验、数值模拟在深埋、大断面、异形盾构隧道接头抗弯刚度获取与性能研究时的局限，建立了基于独立覆盖等几何壳的虚拟接头试验方法与平台。研究讨论了虚拟试验实现的关键理论、算法与技术，对照物理试验分析了虚拟试验的可行性与优势，并采用虚拟试验分析了某大断面深埋隧洞的接头抗弯性能及其影响因素。研究结果表明：在虚拟试验平台中输入非敏感参数即可获得与物理试验吻合的接头抗弯曲线，其计算代价仅约为实体有限元模型的0.75%；在研究范围内，大断面深埋隧道接头刚度取值范围为2.98×10⁵～2.57×10⁶kN·m/rad，接头刚度随管片变形缝长度增大而明显减小。     

山岭隧道爆破效果神经网络评价模型及爆破参数优化决策方法研究

针对山岭隧道爆破开挖普遍存在的超欠挖过大、渣体块度不适等问题，分析了造成这些问题的主要因素，确定了隧道爆破开挖效果评价指标体系，建立了以爆破块度和超欠挖量为预测目标的隧道爆破效果神经网络评价模型，提出了基于深度学习的隧道爆破渣体块度实例分割算法，形成了山岭隧道爆破参数优化决策方法，进而开展了工程应用与验证。结果表明：（1）基于深度学习的隧道爆破渣体块度实例分割算法检测出的块体大小与真实值误差小于6.9%（置信度为95%），实现了隧道渣体块度样本数据的快速获取；（2）经148组工程实践样本数据训练后的隧道爆破效果神经网络评价模型能够较为准确地预测出爆破渣体块度与超挖量；（3）爆破参数优化后试验断面的平均线超挖量均在10%左右，较原方案降低了50%以上；实测得到的渣体块度与超挖值与模型预测结果一致性良好，偏差小于20%。     

单线路半自动公交编组与调度模型

基于半自动公交能够实现多辆公交单元协同行驶的特点，本文提出半自动公交编组与调度模型。考虑编组公交动态运行特性、乘客特性等因素，以公交公司运营成本与乘客出行时间成本为优化目标，优化发车间隔和编组规模，并采用改进的遗传算法进行求解。最后基于成都市116路公交线路对本文提出的模型进行评价，结果表明：与非编组模式相比本策略能降低35.9%的乘客出行成本与20.0%的运营成本，证明了本文提出的半自动公交编组模型的有效性。     

天山胜利隧道隧址区污水处理全过程碳排放特征和碳减排模式研究

为揭示超长隧道建设过程中污水处理全过程碳排放特征，以乌鲁木齐至尉犁段天山胜利隧道隧址区污水处理为例，采用全生命周期法、过程分析法、污染物参数归一化方法，建立污水处理全过程新型混合生命周期碳排放计算模型。根据污水处理工艺流程碳排放足迹，将污水处理全过程产生的碳排放分为直接排放和间接排放，并进行定性、定量分析。结果表明：2021—2022年天山胜利隧道隧址区污水处理全过程总碳排放量为4 242.43 tCO₂eq，排放量强度约为1.17 kgCO₂eq/t；其中，电耗、去除BOD₅、物耗、去除TN、污泥外运处置等过程碳排放量占比分别为85.3%、11%、2.1%、1%、0.6%；通过提升出水水质标准、污泥再利用为土壤肥料开展节能减排，年均碳排放量下降约15.6%，碳减排效益明显。     

聚脲喷膜材料在隧道衬砌掉块病害整治中的试验研究

针对传统掉块病害整治工艺施工工序复杂、劳动强度大、施工速度慢、工效低和费用高等缺点，提出采用聚脲喷膜材料对隧道衬砌掉块病害进行整治。通过对聚脲喷膜材料承受掉块自重和空气动力学荷载的理论分析，以及现场建立隧道衬砌模型的实测试验，重点研究了聚脲喷膜材料的粘结强度和拉伸强度。试验表明，在试块自重和空气动力学效应约14 t荷载的共同作用下，厚度为5 mm的聚脲喷膜材料未发生拉伸断裂破坏，能够承托住衬砌掉块；加载过程中试块周边一定范围内的喷膜材料发生了剥离，表明剥离范围内喷膜聚脲材料与隧道衬砌混凝土表面之间粘结强度逐步降低。为防止隧道衬砌拱部掉块，可采取增加喷膜材料与混凝土之间的粘结强度或增加喷膜材料厚度等措施。     

泥岩隧道仰拱长期稳定性分析——以新疆达坂地质区某隧道为例

以新疆达坂地质区某隧道为例，分析泥岩隧道仰拱的长期稳定性。通过基于隧道岩体结构、岩块强度和长期变形监测数据的分析，运用H-B强度准则和BP神经网络算法获取监测隧道岩体的力学和蠕变参数。借助FLAC 3D软件内置的CPOWER模型，建立典型断面的数值模拟模型，以分析泥岩流变效应下不同衬砌支护强度和仰拱曲率半径对隧道仰拱运营期稳定性的影响。结果表明：考虑泥岩流变时，隧道的主要变形是仰拱中心的隆起。初次增大支护强度或减小仰拱曲率半径对改善隧道结构的受力、控制围岩变形以及加快围岩的稳定都产生显著效果；然而，随着支护强度持续增大或仰拱曲率半径持续减小，这种控制效果逐渐减弱。当将支护强度从I16工字钢逐渐增大到双层拱架时，仰拱中心的隆起量仍然有11.14 mm；而将仰拱曲率半径从16 m减小到14 m时，仰拱中心的隆起量从33.7 mm减小到3.37 mm，最终的位移满足隧道后期运营的要求。减小仰拱曲率半径比增大支护强度更能有效地从根本上控制仰拱中心的隆起，同时使围岩和支护结构的受力更加均匀；在施工阶段适当减小仰拱曲率半径后，隧道已处于相对平衡状态，流变效应对隧道的应力状态影响不大。     

特长公路隧道运营通风多模式转换及节能研究

为降低多竖(斜)井复杂运营通风系统的能耗，将运营通风多模式转换系统应用于特长公路隧道分段纵向通风中。基于隧道内回路风压平衡和通风网络理论，提出隧道通风模式初拟、极限交通承载量计算、动态化通风模式选择、射流风机台数确定及通风能耗对比优化的通风设计流程，研究多模式通风转换系统的运作方式，对比分析常规分段纵向通风方式和多模式转换通风方式的运营能耗。结果表明，隧道远期设计高峰小时交通量达到最大值3 137 veh/h时，需开启29组射流风机，此时隧道各段风速小于8 m/s；一天中31.25%的时段通过模式1即能满足通风要求，52.08%的时段需要通风模式4才能满足通风要求，多模式转换通风较仅通过模式4进行通风总功率减少20.71%；交通量小于1 726 veh/h时，3#竖井排风量可降低为93 m³/s，隧道内风机总功率可减少37.57%。