羊八井一号隧道施工通风及供氧技术

世界屋脊青藏高原第一长隧道———青藏铁路羊八井一号隧道在内燃机械作业、无轨运输条件下,通过对施工通风方案选择、风机的改造、现场通风管理、洞内补氧除尘等的实践,加快了施工进度,为类似高原隧道施工通风供氧提供了一定的借鉴。     

四川巴朗山隧道技术研究课题通过验收

近日，由四川兴蜀公司、四川省交通运输厅公路设计院、西南交通大学共同参与，并以303省道巴朗山隧道工程为依托的“巴朗山单洞对向行车超特长隧道通风与防灾救援技术研究”交通科技项目，通过了四川省交通运输厅组织的课题验收。     

高海拔隧道施工劳动强度与供氧浓度关系研究北大核心CSCD

为研究高海拔隧道施工人员供氧浓度问题,文章通过骑行试验得到了不同人员在海拔高度为590~4000 m,氧气浓度为20.9%~29%,骑行功率为0、50 W、75 W、100 W工况下的生理指标,得到测试对象的劳动强度指数,分析研究得到以下结论:(1)在同一海拔高度、相同劳动强度工况下,提升环境氧气浓度,可以显著降低人员劳动强度指数;(2)劳动强度指数的减少与氧气浓度的增加并不是线性关系,当环境氧气浓度超过25%时,劳动强度指数的降低程度有限;(3)拟合得到了劳动负荷为100 W且氧气浓度为20.9%~25%时施工人员的劳动强度指数与海拔高度及供氧浓度的关系式。     

遮阳棚对隧道进出口明暗适应的影响规律研究北大核心CSCD

为研究隧道进出口路段驾驶员明暗适应的特性及遮阳棚对明暗适应过程的影响规律,文章依托紫荆隧道(无遮阳棚)及巴朗山隧道(有遮阳棚)进行驾驶试验,以驾驶员瞳孔直径及其变化速率为研究参数,分析遮阳棚对隧道进出口路段明暗适应的缓冲效果。研究结果表明:暗适应过程90%以上发生在洞内段,明适应过程54.61%以上发生在洞内段;在隧道进口段暗适应过程中,通过遮阳棚时间为2 s时,最大瞳孔直径变化速率下降4.84%,通过遮阳棚时间为5 s时,最大瞳孔直径变化速率下降33.58%;在隧道出口段明适应过程中,通过遮阳棚时间为2 s时,最大瞳孔直径变化速率下降38.75%,通过遮阳棚的时间为5 s时,最大瞳孔直径变化速率下降49.97%。     

秦岭特长多竖井深埋隧道气温测试研究

文章依托秦岭终南山特长隧道,对隧道洞室内外气温、风速等气候条件进行了现场测试;研究隧道位置地层温度、洞内风速变化、外界气温变化等因素影响下,隧道内自然风速及洞内气温的变化范围和变化规律,可为多竖井深埋隧道通风防灾设计提供依据.     

采用先进技术和装备确保铁路隧道施工安全与质量

近年来,铁路隧道施工安全质量事故时有发生,造成了重大人员伤亡和经济损失.文章对铁路隧道发生事故的类型作了统计,归纳为岩溶隧道突水突泥、软弱围岩隧道塌方、隧道掌子面后方塌方、洞内火灾、洞内爆炸、隧道洞口边仰坡塌方,以及洞内机械设备安全事故等七种事故类型.并对隧道工程事故产生的主要原因作了比较详细的分析,提出了预防事故的措施,以及加强隧道施工安全和质量的技术管理.针对当前铁路隧道施工安全形势,建议做好隧道选线等前期规划工作、推进隧道风险管理、提高隧道机械化施工水平和健全中国隧道修建技术体系等方面的工作.     

基于强度折减法的浅埋软弱围岩隧道掌子面稳定性研究

隧道掌子面稳定是隧道安全顺利施工的前提,文章以浅埋软弱围岩隧道为研究对象,首先,基于强度折减理论,建立了掌子面稳定性判别流程,可求解掌子面稳定安全系数;其次,分析了隧道掌子面失稳判据,认为掌子面稳定性判别时可采取位移突变判据或塑性应变能判据;最后,结合嘉禾园地下通道工程,研究了掌子面稳定性控制对策,运用掌子面稳定安全系数对单一方式和组合方式预加固措施的加固效果进行了预评价,确定了掌子面预加固方式,指导了现场施工。研究成果可为浅埋软弱围岩隧道掌子面稳定性分析及控制对策确定提供借鉴。     

长大隧道施工中干式除尘机理及应用

长大隧道施工过程中产生大量的粉尘,严重威胁着洞内工作人员的身体健康。文章在调研国内外隧道施工除尘技术的基础上,分析了干式除尘机的除尘机理,探讨了干式除尘机的除尘工艺和除尘效果;并指出施工中通过在隧道内掌子面前方30 m粉尘浓度较高部位设置干式除尘机,针对爆破、喷射混凝土等工序进行集中除尘,效果明显。研究结果表明,增设通风系统不仅可以将隧道内CO等有害气体排出洞外,同时除尘机开机运行2 min后,粉尘浓度由75 mg/m3下降至3 mg/m3,即采用联合干式除尘机和射流通风机除尘,可以成功解决长大隧道施工中粉尘浓度超标的问题。     

铁路隧道全风化花岗岩地层地表注浆技术

埋深超过40 m的软弱围岩隧道一般以洞内水平注浆加固为主,但对洞内施工组织影响很大。文章基于梅汕铁路大岭隧道工程实例,对比了洞内和地表注浆加固方案的优缺点,并开展了地表深孔注浆加固地层的工艺试验研究。结果表明,采用承压钢质袖阀管注浆技术加固深埋全风化富水花岗岩地层,隧道开挖掌子面浆脉明显,浆液劈裂效果明显,掌子面稳定,为隧道实施大断面开挖作业创造了条件,实现了Ⅴ级围岩月进尺70 m的施工进度。     

大断面瓦斯隧道风筒布置对瓦斯浓度的影响研究

为优化超大断面瓦斯隧道掌子面的风筒布置,改善掌子面通风状况,文章以新凉风垭隧道为例,计算其需风量和选择风机型号,利用FLUENT软件建立流体力学分析模型,研究了压人式通风下超大断面隧道瓦斯浓度和风速的变化规律以及风筒位置对隧道沿程风流流场及瓦斯浓度的影响情况,最终确定了风筒最佳的安装位置。结果表明:超大断面瓦斯浓度和风速大小在同一断面分布极为不均匀;瓦斯隧道回流区影响范围与风筒到掌子面的距离呈正相关;随着风筒布置距离的增大,瓦斯浓度趋于稳定的位置随之增大;该工程隧道风筒出风口最佳布置位置距离掌子面约为2.5 S~(1/2)(30 m),相比其它较小断面隧道风筒距离大于15~20 m左右,瓦斯浓度最低位置在距离掌子面2 m左右区域;隧道断面的瓦斯浓度随L匕的递增呈"下降—上升—平衡"的趋势。     

浅述隧道掌子面开挖炮眼的设计要求

隧道掌子面的开挖炮眼设计是爆破开挖方式中的重要组成部分,其设计的合理是否将直接影响到开挖炮眼的施工质量及掌子面的爆破效果,对隧道的掘进效果有着关键性的影响。文章以宝石山隧道为例,从炮眼数量、药量、深度、布局等方面,详细阐述了隧道掌子面开挖炮眼设计的具体要求,为类似隧道工程项目提供参考。     

隧道掌子面地震动力响应特性及加固方法

文章以雅沪高速公路石棉隧道为工程背景,研究分析了地震动力作用对隧道掌子面稳定性能的影响及加固措施。首先,阐述了隧道震害的主要形式及隧道掌子面的力学平衡机理,并采用FLAC3D有限差分软件,针对不同地层中的隧道掌子面进行了地震动力响应分析;其次,通过对比静力和动力下掌子面的稳定状况,分析地震对不同地层中隧道掌子面稳定性的影响,总结出了掌子面挤出变形和约束压力随地震时程的变换规律,并通过掌子面平均塑性剪切应变、掌子面挤出变形、掌子面约束压力等参数评估了加固效果。分析结果表明,与隧道衬砌相比,隧道掌子面更容易受到地震的破坏;地震动力作用对不同地层条件中隧道掌子面的影响程度是截然不同的,岩质地层中隧道掌子面受到的影响较小,而土质地层中隧道掌子面所受影响则很大;锚杆的加固作用能显著提高隧道掌子面的抗震性能。     

红豆山隧道1~#斜井有害气体监测与防护技术研究

红豆山隧道1~#斜井在施工中发生了高压有害气体突出事件,经分析,高压气体主要成分为CO_2、较高浓度H_2S以及少量CO和H_2等多种有害气体,给隧道施工造成重大安全隐患。文章根据红豆山隧道1~#斜井内有害气体的特征,结合隧道工程施工条件,提出自动监控系统和人工实时检测为主的监测方案。通过对监测数据进行整理、分析,总结出有害气体的浓度、分布及逸出等特点。根据不同有害气体的特性,提出超前钻孔过程和掌子面钻进过程中对高压、高浓度有害气体的防护技术,主要包括:超前钻孔防喷、探孔气体压力实时监测、有害气体成分和浓度实时监测及风速监测等技术。     

南大梁高速公路华蓥山隧道施工通风优化研究

射流巷道式通风是一种常见的施工通风方式。为探明巷道式通风的流场及污染物分布特征,文章以南大梁高速公路华蓥山隧道为工程背景,采用流体力学软件Fluent建立了射流巷道式通风的三维数值模型,研究了隧道内的通风流场,以及隧道穿越煤矿采空区时硫化氢涌出情况下有毒有害气体在隧道内的分布情况。结果表明,现有通风风量分配不够合理,导致隧道内存在低风速区,有害气体浓度较高;其问题可通过增加对掌子面供风量和设置局扇的方式来解决;当风管风速达到26 m/s时,低风速区完全消失;在横通道前设置局扇,也可以使隧道内风速达到2 m/s,同样可以消除低风速区。     

隧道断层涌泥整治技术研究

南冲隧道团山1号断层为全新世活动断层,断层带以断层角砾为主,隧道施工过程中发生了地表塌陷和洞内涌泥灾害。文章详细阐述了地表塌陷和洞内涌泥灾害发生过程并提出了针对性的整治措施。包括:对地表陷坑进行反压回填,洞内分阶段清淤以及利用硫铝酸盐水泥单液浆对涌泥体进行注浆加固。这些措施达到了良好的整治效果,可为今后隧道涌泥体的处理提供参考。     

富水流砂地层中下穿立交桥及燃气管线隧道围岩变形控制技术

深圳地铁四号线里程K9+125～K9+255段为富水流砂地层,该段隧道穿越立交桥群,与摩擦桩最小近接距离为5.46 m,且多条管线穿越隧道上方,隧道围岩变形控制要求极高,施工风险大.结合该隧道施工研究.总结了袖阀管联合钢管注浆加固桥桩技术、地面旋喷分仓止水帷幕结合洞内管棚和小导管注浆控制围岩变形技术、掌子面封堵技术、CRD法隧道开挖技术和排水技术等施工技术体系.其研究结果对国内同类施工条件下的工程施工具有一定的借鉴意义.     

典型不良地质体地质雷达探测正演试验研究

地质雷达(GPR)作为一种常规探测方法已经被广泛应用在隧道超前地质预报中。由于隧道空间狭小,受洞内施工器具及探测结果多解性的影响,准确预报隧道不良地质体具有的一定的复杂性和难度。基于此,文章利用二维时域有限差分法正演模拟隧道典型不良地质体地质雷达剖面记录,分析了隧道空间不良地质体雷达剖面特征,获取了实测雷达资料解译的理论依据。通过在安江高速公路3座岩溶隧道施工中进行大量地质雷达探测现场试验,并结合施工现场掌子面地质素描资料,成功预报了含水溶洞、空腔溶洞、溶蚀破碎带等不良地质体。该研究提高了地质雷达法在隧道空间内探测不良地质体的精度,为隧道工程施工提供了安全保证。     

基于双段求解的高精度浮尘离散模拟方法与应用

对掌子面爆破后隧道内浮尘时空演化特征进行动态模拟求解时引入数值逼近模型拟合出浮尘的初始排放量，在此基础上根据隧道实际工况提出了双段离散求解的数值模拟方法，解决主观赋值及精确求解的问题。以贵州某在建隧道为研究背景，利用有限元Ansys-Fluent软件离散模式对浮尘的动态时空浓度场进行双段求解计算,一阶段对静风状态下浮尘浓度梯度上的弥散进行模拟，二阶段对机械通风条件下浮尘的随流扩散进行模拟。研究结果表明：通风试验周期内沿程采样点模拟数据与实测数据的最大误差百分比为13.67%，随机采样点最大误差百分比为12.39%；采用双段模拟求解法对其他两座风筒拱顶布局、台阶法开挖的在建隧道进行了浮尘动态模拟，各随机采样点上误差百分比均控制在11%以内。相关数据表明双段模拟求解法具有普遍适用性，不同工况下均可有效保证模拟数据的低误差百分比，双段模拟求解法可作为掌子面爆破后浮尘动态演化的一种新型高精度模拟应用方法。     

基于深度学习的隧道工作面岩石结构自动化判别

从掌子面图像中快速准确获取建设阶段隧道工作面的表观岩体结构特征对于掌握待开挖围岩的稳定性及跟进阶段的施工决策意义重大。文章结合自研数字照相设备获取云南蒙屏高速公路13条隧道在不同工况、温湿度、照度、粉尘浓度环境下的150余个掌子面42 100张图像样本,选取现场数据集出现的块体、层状、碎裂、散体、镶嵌等5种主要结构类型,以训练及测试损失率、准确率、召回率等为主要评价指标,建立基于TensorFlow-GPU的岩石隧道掌子面结构的卷积神经网络Inception-ResNet-v2模型,对模型进行训练并实现岩体结构类别的自动识别与分类。研究表明:(1)采用训练集和测试集中的掌子面图像对模型进行分类研究,训练、测试集的准确率分别达到98.21%和94.61%,召回率达到96.14%;(2)测试可视化结果显示Inception-ResNet-v2模型对复杂的现场条件具有较好的鲁棒性,而局部的错检现象需要通过进一步提高样本丰富性和纹理多样性来规避。     

超前预加固大断面隧道施工参数系列化研究

论文以武广客运专线浏阳河隧道为工程背景,根据铁路隧道围岩分级和断面尺寸为主要影响因素,提出新的掌子面稳定性分级方法及分级数;对影响大断面隧道掌子面稳定性的影响因素进行序列化及参数敏感性研究,得到超前预加固大断面隧道围岩稳定性影响因素序列及掌子面超前加固参数敏感性;然后在掌子面稳定性分级及超前预加固大断面隧道影响因素序列基础上,提出超前预加固大断面隧道施工参数系列,为浅埋大断面隧道施工提供指导.