基于高压水射流和机械臂的公路隧道摄像头清洗试验

为了解决公路隧道摄像头清洗高空作业存在效率低和安全隐患的问题，提出采用高压水射流方法清洗镜面，并设计了六自由度清洗装备。以隧道摄像头表面的污染物为对象，采用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）分析了污染物成分；为获得较优的清洗工艺参数组合，在陕西省玉华宫周围隧道采集了70个摄像头样本，采用单因素变量法开展了清洗参数优化试验，利用“灰度化+锐化+二值化”的方法对图像进行了处理，研究了清洗压力（0.5～2.0 MPa）、清洗距离（0.3～1.5 m）和清洗时间（0.2～2.0 s）对清洁率的影响。试验结果表明，隧道摄像头壳体表面污染物的主要成分为碳黑和多环芳烃，而镜面表面污染物主要为颗粒状扬尘；较优的清洗工艺参数组合为清洗压力0.5 MPa、清洗距离1 m、清洗时间0.4 s（以0.2 s为间隔冲洗2次），在此参数组合下清洁率在99%以上。     

远场静水压力作用下深埋隧道双层叠合衬砌合理组合形式及力学变形特性研究

针对深埋长大隧道传统复合式衬砌结构在遭遇高水头地下水威胁的问题,研究了双层叠合衬砌方案,该方案采用"结构一分为二、两道防水设防"的设计理念,既能克服大体积混凝土施工的困难,又可以解决二次衬砌结构渗漏水的弊病。文章以青岛地铁1号线过海隧道为工程依托,借助ANSYS有限元计算软件,对双层叠合衬砌的合理组合形式及力学变形特性进行了分析,结果表明:叠合衬砌内力分配与内外层结构刚度比有关,刚度越大则内力越大,当内外层结构刚度比为0.716时,t_A=0.95 m和t_B=0.85 m为最优叠合衬砌厚度组合;隧道结构各控制截面的风险排序为仰拱拱脚拱顶;叠合衬砌在外水压力作用下,内外层衬砌变形是相互协调的,仰拱结构变形对刚度比、外水压力量值均较拱顶、侧墙更为敏感;叠合衬砌组合形式是受结构承载力控制而不是受变形控制;最优叠合衬砌组合在外水压力小于1.2 MPa时,结构安全性同样受承载力控制。     

大断面隧道水雾抑制熄灭柴油池火的试验研究

文章依据Froude相似准则开展1:10缩小尺寸模型试验,研究了不同喷嘴压力下水雾抑制熄灭柴油池火过程中的物理参数变化规律,重点分析了有,无水雾作用下火源上方顶棚处温度、火羽流竖向温度、火区辐射强度以及纵向烟气温度变化规律。结果表明:弱羽流火灾竖向最高温度出现在燃料表面上方20 cm高度附近的连续火焰区,而且火灾全面发展阶段中期至后期隧道火灾危险性最大;依据试验现象及温度数据,将水雾喷嘴工作压力分为非控火水雾压力(0.2 MPa)、控火水雾压力(0.4 MPa)以及灭火水雾压力(0.6 MPa、0.8 MPa),水雾与火羽流持续作用时隧道顶部流动的水汽烟气混合物及隧道整体烟气浓度降低;隧道顶部烟气温度纵向变化可分为大幅度衰减区以及平稳衰减区;水雾控火作用下火羽流降温明显且冷却后火焰温度低于燃点温度。     

砂页岩互层隧道开挖爆破后隐藏式气雾降尘施工技术

砂页岩互层隧道爆破施工时产生大量粉尘,常规施工通风无法有效降低工作面粉尘含量。通过在贾沙田隧道开展隐藏式气雾降尘应用研究,发现喷雾降尘对快速降尘具有较好效果,喷雾压力和喷嘴直径是降尘效果的关键影响因素。喷嘴直径一定时,增大喷雾压力能提高降尘效果,当试验喷嘴压力从1MPa提高到5MPa时,降尘效率提高20%以上;喷雾压力一定时,喷嘴直径越小降尘效果越好,当喷嘴直径从2mm减小到1mm时,降尘效率提高10%左右。但喷嘴直径过小会导致喷雾流量过小,降尘率降低。贾沙田隧道在主洞四个掌子面均安装了隐藏式喷雾降尘装置,选取喷嘴直径为1.5mm,喷雾压力为5MPa,总粉尘和呼吸性粉尘降尘效率分别为91.3%和84.0%,降尘效果较好。     

对高铁隧道二次衬砌钢筋设计问题的思考

为了研究高速铁路隧道二次衬砌设置钢筋的必要性及配筋设计与钢筋实际受力是否一致问题,文章对比了中国、德国和日本的规范,并依托郑州至西安高速铁路隧道工程,进行了二次衬砌配筋设计与深、浅埋隧道钢筋实际受力现场测试对比分析。研究结果表明:按规范规定的围岩荷载的50%~60%以及按最不利节点,进行二次衬砌配筋设计偏于保守,和现场实测钢筋受力值存在较大差别;现场实测钢筋只有拱顶内侧受拉,受拉值仅为19.5MPa,其余均受压,二次衬砌钢筋压力比较小,最大值在左右边墙位置,为57 MPa。分析认为,进行二次衬砌结构检算时,可适当减小围岩压力的取值;衬砌配筋应通过工程类比及结合规范公式计算综合确定。     

偏压及非均质性地层对小净距隧道安全稳定性的影响

采用大比例(1:20)物理相似模型试验和数值计算,模拟了在Ⅳ、Ⅴ级围岩中净距6 m、坡率为1:1的小净距隧道开挖过程,研究了初期支护状态下偏压小净距隧道的地中位移、洞周位移增量、围岩压力规律,对比分析了不同围岩组合对小净距隧道安全稳定性的影响;得出了不同围岩情况下偏压隧道的基本力学特性,优化了隧道开挖顺序,为小净距偏压隧道优化设计和施工提供了科学依据.     

岩溶地区下穿隧道对既有桥梁的沉降影响分析

文章依托岩溶地区地铁隧道盾构下穿既有高铁桥梁的工程实例,通过数值仿真计算分析了高铁桥梁沉降控制的影响因素,得到如下结论:(1)不处理溶洞时,在桥墩与隧道间增加隔离桩,可对桥墩沉降控制起一定的影响,但总沉降仍不满足要求;(2)对两桥墩范围内的溶洞进行注浆处理,既能满足控制高铁桥梁沉降的要求,也能合理控制施工成本;(3)综合考虑施工难度、成本及高铁桥梁沉降控制量,以盾构施工注浆压力为0.5 MPa、土仓压力为0.13 MPa最为合理。     

近接群桩盾构隧道衬砌管片变形特性研究

基于合肥地铁1号线某区间段盾构隧道施工近接群桩基础工况,文章通过Midas软件模拟盾构掘进过程,着重关注管片的变形和内力变化情况,同时模拟不同注浆压力大小或隧道是否近接群桩状态下的盾构掘进过程,对其计算结果中隧道管片的内力及变形的影响程度进行对比分析。结果表明:注浆压力在0.1~0.4 MPa范围内,随着注浆压力的增加盾构隧道掘进过程中管片的内力与变形均增大;盾构隧道在近接群桩的施工中,管片的内力与变形均受到了群桩的抑制作用,且与管片距离桩基远近相关,其中距离桩基最近位置处的管片水平位移的抑制现象更为明显。计算结果能为其他类似近接施工中研究隧道管片的内力与变形特性提供参考。     

铜锣山隧道岩溶浅埋段地表注浆试验研究

针对目前隧道地表注浆工程中出现的一些问题,以铜锣山隧道岩溶浅埋段K33 940～K34 035地表注浆为例,利用正交试验方法对3种注浆材料及36种浆液配比进行室内浆液试验研究,找到了适合于铜锣山隧道岩溶浅埋段地表注浆的注浆材料和合理的浆液配比。通过该试验得出:铜锣山隧道岩溶地区及裂隙较发育的地段,地表注浆压力应控制在1.0～1.5 MPa,注浆扩散半径约为1.0～1.5 m。同时也提出了压水试验、声波测试及取芯试验等多种注浆质量检测手段,进一步完善了隧道地表注浆的技术方法。     

城市浅埋隧道的病害整治

结合南京鼓楼隧道工程实例,重点论述了复杂地质条件下浅埋城市隧道大规模维修加固的工程概况,分析了隧道的病害及原因,开展了隧道加固方案、结构的力学计算及渗漏水的综合治理研究工作,提出了有效的设计方案和加固措施.该隧道竣工后使用三年以来的实践表明:采取增设钢筋混凝土壁板拱的措施有利于加强隧道结构的受力,使其长期变形趋于稳定,提高了结构的安全及耐久性;新增壁板拱起到结构防水壳及防水通道的作用;对隧道原初期支护和二次衬砌间隙采取注浆充填及其他防渗漏、抗裂缝措施,其效果显著.这次维修加固设计与施工的成功经验对今后类似工程具有一定的借鉴作用.     

轴对称解对隧道衬砌水压力计算的适用性研究

文章根据渗流理论推导了隧道衬砌水压力的轴对称解,并利用数值分析方法研究了轴对称解对不同形状隧道断面与浅埋隧道的适用性.研究结果表明:轴对称解适用于非圆形隧道断面衬砌水压力的估算;隧道断面形状对衬砌水压力折减系数的影响较小,可以忽略不计,其影响大小主要由衬砌与围岩的渗透系数比值决定.对于浅埋低水头隧道,用轴对称解计算的毛洞流量Qm与数值解比较,其误差较大,最大误差为36.5％;但用来计算衬砌水压力p1以及衬砌后水流量Q1时,误差相对较小,最大误差为6.3％,特别是利用轴对称解得出的衬砌水压力值与利用数值解得出的衬砌水压力特征值最大误差仅为3.4％.     

青藏铁路昆仑山隧道冻胀压力计算

隧道衬砌的冻害一直都是人们密切关注的问题,但对作用在衬砌上的冻胀压力大小及模式很少有人进行较深入的研究.文章试图以青藏铁路昆仑山隧道为例,分析隧道衬砌冻胀压力的作用规律,旨在为冻土地区隧道的设计及施工提供参考.     

高水压条件下钢顶管管节密封性试验及数值模拟研究

钢顶管是大部分超大型顶管管幕施工的基础和关键技术。在复杂地层条件和高地下水压力环境下,钢顶管管节密封结构的密封性能至关重要。文章以港珠澳大桥拱北隧道曲线顶管管幕工程为背景,针对钢顶管管节密封性能进行了室内模型试验和ABAQUS有限元模拟。结果表明,采用两道鹰嘴形橡胶密封圈的管节接头可以满足现场抵抗0.3 MPa水压的施工密封要求;在0.1~1.0 MPa水压力作用下橡胶圈与插口的最大接触压力均大于施加的水压力,橡胶密封圈不会失效。     

高速铁路隧道内外压力脉动数值模拟用边界条件的研究

高速列车通过隧道将诱发隧道内外的压力脉动,其中包括隧道内压力波和隧道进出口波。在对这两类空气动力学现象同时进行数值模拟时,会产生有关开放边界和隧道出口端边界的选用问题。文章基于三维可压缩非定常湍流流动模型,采用CFD软件中的滑移网格技术,模拟高速列车穿过隧道的全过程。通过改变两种计算区域隧道远场开放边界条件以及隧道出口边界条件,考察了其对隧道内压力波以及进口波计算结果的影响特性,得出了开放边界对进口波影响较大,出口边界对隧道压力波影响较大。研究进出口波时,开放边界采用黎曼边界条件较合适;研究隧道压力波时,出口边界采用压力边界条件较合适。     

新大瑶山隧道砂岩区高压突水的注浆技术

新大瑶山隧道穿越砂岩段揭露一高压出水点,出水点压力为3～4 MPa,流量为430 m3/h左右,水头喷射距离达47m,在突水治理中采取了引排水、施作止水墙、顶水注浆和全断面帷幕注浆综合技术措施,成功地封堵了高压突水,取得了理想的技术经济效果.文章介绍了新大瑶山隧道的工程概况、工程地质及水文地质条件,以及涌突水情况和治理措施.     

结构面空间组合关系对隧道围岩稳定性影响研究

隧道围岩变形破坏与岩石强度、结构面空间组合关系、地下水和地应力等因素关系密切。为研究结构面空间组合关系对隧道围岩稳定性的影响,文章基于郑万铁路向家湾隧道工程地质条件,采用UDEC离散元软件对全断面开挖下的围岩稳定性进行数值模拟,重点分析了两组结构面的空间组合关系对结构面剪切滑移、围岩塑性破坏及位移的影响,同时根据开挖后围岩变形的差异——完好、掉块、塌方,定性统计整理得到了结构面空间组合对隧道开挖稳定性影响统计表,并给出了相应的施工建议。研究结果表明,隧道围岩变形破坏主要发生于结构面间距小于1.5 m,且J1倾角为45°～75°、J2倾角为103°～133°的空间组合条件下。     

薄壁钢管自密实混凝土支架在隧道中的应用

针对隧道支护结构承载力发挥不充分、耐久性差等问题,文章以理论计算为基础,提出了以薄壁钢管混凝土支架为主的支护方法。首先较为准确地计算出隧道所需支护力、支架在原岩应力作用下的结构内力,并且支架始终满足支护力大于结构内力;然后设计了薄壁钢管混凝土支架支护方案;最后对薄壁钢管混凝土支架的压力和位移进行监测分析。监测结果表明:支架所受最大压力不超过1.50 MPa,所受最大位移不超过60 mm,满足隧道支护要求。     

复杂地应力红层泥岩隧道持续底鼓原因分析北大核心CSCD

为揭示复杂地应力红层泥岩隧道持续底鼓特征及底鼓原因,以某隧道为研究对象,通过长期变形监测、地下水位监测、隧底围岩位移监测等方法对底鼓变形特征进行了统计分析,并结合钻孔取芯岩样分析、地应力测试、围岩膨胀力测试、岩石蠕变试验、数值模拟分析等手段对可能导致隧道底鼓的因素逐一进行了分析。结果表明:受控于近水平层状泥岩以及复杂地应力,隧道部分段落呈现出底鼓时间“不收敛”、底鼓段落“不连续”、底鼓程度“不均衡”的三大特征;隧道岩层产状近水平,岩性为粉砂质泥岩,属于软质岩,未达到膨胀岩判定标准,具有中—低蠕变特性,隧址区地应力场以水平构造应力为主,水平应力在9.5~13.73 MPa之间;隧道开挖后,局部应力集中导致围岩发生蠕变,当蠕变产生的形变压力过大时,仰拱局部进入塑性状态,隧道即产生底鼓。     

盾构接收钢套筒内填料压力主动调控试验研究

地铁隧道工程盾构钢套筒接收施工中，钢套筒内填料与地层之间的压力平衡控制是保证工程安全的关键。为实现主动调控钢套筒内填料压力，将常规钢套筒的固定盖板改进为可沿套筒纵向自由滑动的活塞式盖板，并提出相适应的液压调压法和机械调压法。按照1∶5的比例设计钢套筒模型试件，针对注水增压、泄水减压、低内压水平下的机械增压、高内压水平下的机械增压和机械减压等工况开展模型试验，研究填料压力随外接液压、机械推力的变化规律和影响机理以及千斤顶反力和钢套筒筒身变形规律。研究结果表明：液压调压过程钢套筒内填料压力随外接液压呈线性、等比例变化；较低填料压力（≤0.15 MPa）条件下的机械增压，填料压力随千斤顶压力变化展现出多段非线性特征；较高填料压力（>0.15 MPa）条件下，填料压力随机械调压过程稳定变化。两种方法均可达到可控的钢套筒内填料压力主动调节效果，需根据调控方法特点、工程施工能力和调控技术需求进行灵活选择。     

基于缓解视疲劳的特长公路隧道侧壁装饰研究

为了改善隧道交通的安全性,以特长公路隧道侧壁装饰为研究对象,对公路隧道侧壁装饰方案进行研究,包括图案设计风格、图案间距以及色彩组合等,并采用模糊评价法对新设计的公路隧道侧壁装饰方案进行评价,验证新设计的公路隧道侧壁装饰方案对于缓解驾驶员在公路隧道内驾驶时容易出现视疲劳现象的良好效果,对相关研究具有一定的指导意义。