高海拔隧道施工供氧技术研究

高海拔隧道施工供氧是改善隧道内氧气含量、满足施工人员供氧需求、防止劳动效率降低、保障施工机械设备正常运转的重要措施。根据大气压与海拔高度的关系,采用理论公式计算得到隧道需求供氧量,利用Fluent软件模拟通风供氧与弥散式供氧方法下隧道掌子面附近氧气质量分数分布规律。研究表明:掌子面弥散式供氧方法比通风供氧方法对提高掌子面附近氧气质量分数更加可行有效;采用掌子面弥散式供氧方法时,每循环进尺隧道的供氧量32.08～96.25 m~3,通风速度越高供氧量越大,氧气质量分数分布越均匀。研究成果可为高海拔隧道施工供氧方案的制定提供依据。     

巴朗山高海拔公路隧道个体供氧实测及方案设计

巴朗山高海拔公路隧道"低气压、低氧含量"的特点,严寒影响着隧道施工人员的身体健康,也严重制约着隧道建设的工期。为获得高海拔公路隧道较好的施工供氧方案,结合巴朗山公路隧道,对个体供氧方案进行了比选,选取了25~30岁的青年男子分别携带2L、3L、4L的氧气瓶情况下的人体动脉血氧饱和度、心率和血压3项生理指标以及Borg呼吸困难的观察指标,结合各单一供氧设备的使用时间、更换的间隔时间等,确定了隧道施工个体式供氧的推荐方案,可为类似工程提供参考。     

基于模糊神经网络的隧道围岩分级系统

将模糊集和神经网络相结合,用神经网络结构来实现模糊系统,并采用神经网络学习算法调整模糊系统的参数,提出了隧道围岩分级系统模型。根据收集到的围岩分级资料作为样本来训练和检验网络模型,并与BP网络模型结果进行比较。计算结果表明该系统可方便有效地实现隧道围岩分级,为工程施工提供依据。     

高海拔隧道利用自然风节能通风技术研究

在巴郎山隧址区建立两个长期观测气象站,进行为期一年的长期观测,获取了隧址区气象参数,并计算确定巴郎山隧道洞内自然风大小及方向,取95％保证率,自然风速不大于3m/s.自然风主方向由小金吹向映秀,约占65.5％.节能控制模式有按时段控制和实时控制,按时段控制通风方案全年可平均节能9.5％.     

基于回归分析的小径距隧道围岩稳定性研究

为了更好的掌握小径距隧道的变形特点,以某市某小径距隧道为工程背景,采用指数函数、对数函数、双曲线函数三种形式对监测数值进行拟合,分析隧道拱顶及净空位移趋势,得出最优拟合函数,研究结果表明:指数函数U=Ae(-B/T)的相关系数较高,通过指数函数可以很好地预测围岩的变形趋势;围岩的变形主要分为三个阶段,急剧变形阶段,缓和变形阶段,稳定阶段,左洞的拱顶下沉以及净空收敛量均大于右洞,小净距隧道后行洞开挖对先行洞产生了显著的影响,通过对三类典型断面的分析提出二次衬砌的合理支护时机,研究结果可为类似工程提供参考。     

龙潭隧道围岩参数与地应力场联合反演

龙潭隧道是沪蓉国道主干线湖北境内一条主要隧道,它的全长近8 900 m,埋深约500 m,为典型的深埋长隧道.隧道经过地区的地质条件复杂、地应力较大.为了合理地计算围岩稳定性,利用实测位移信息,进行了围岩参数和地应力场的反演.基于实测收敛位移,采用进化神经网络法,提出了一种围岩参数和地应力场联合反演的新方法,并利用该方法对龙潭隧道多个典型断面进行了反演研究.为了验证反演结果,采用反演得到的围岩参数和地应力场进行了数值计算,其计算结果和实际情况吻合.计算结果表明,通过反演,能得到反映整个隧道围岩参数和地应力场的基本参数,反演结果能较好地反映实际情况.     

基于BP神经网络法某公路隧道围岩稳定性研究

如何简单、高效、准确地对工程岩体进行分类是一个具有挑战性的研究课题,也是现场施工的迫切需求,特别是某些特定的地下工程。以江西某公路隧道为研究对象,结合该地区实际所处的地质环境,选取不连续结构面状态及充填情况、岩石单轴抗压强度Rc、岩石质量指标RQD、地下水渗水量W和洞轴线与层状岩石的夹角θ这五个指标作为评价因子,建立了基于BP神经网络的公路隧洞围岩分类模型,成功地对公路隧道围岩等级进行了评级,取得了良好的评价效果,为公路隧道围岩的快速分类提供了依据。     

富水全风化花岗岩隧道变形规律与力学特性

用地质钻机在隧道中心线上方钻取原状土进行土工试验, 采用电子水准仪量测地表和拱顶沉降, 采用JSS30A数显收敛仪进行隧道水平收敛监测, 采用JTM-V2000D型振弦式土压计量测围岩与初期支护间压力、初期支护与二次衬砌间压力, 通过对寨子岗隧道围岩变形及压力进行量测, 得到了富水全风化花岗岩地区隧道围岩变形规律与力学特性。分析结果表明: 深浅埋隧道的划分界限为2倍洞径; 隧道洞口段洞顶土体同时存在竖向位移和水平位移; 围岩的水平收敛稳定时间及拱顶沉降的稳定时间和隧道埋深关系不大; 浅埋隧道的埋深越大, 水平收敛值及拱顶沉降值越大, 深埋隧道的水平收敛值及拱顶沉降值和隧道埋深关系不大; 围岩与初期支护间压力分布比较均匀, 浅埋隧道各量测点压力值差异较小, 压力随着隧道埋深的增加逐渐增加; 深埋隧道各点压力分布的不均匀程度有所增加, 各点压力值随着隧道埋深的增加变化很小; 围岩与初期支护间压力均大于初期支护与二次衬砌间压力, 初期支护与二次衬砌间的最大压力均不大于100kPa。     

基于时间序列与神经网络的软岩隧道变形预测模型及其应用

针对软岩隧道具有变形量大、变形分析困难和稳定性差等特点以及传统的变形分析方法过于单一和精度低等问题,分别运用时序分析和神经网络方法对软岩隧道变形进行了预测,以单个方法的预测结果为基础,结合IOWHA算子,根据各方法的预测精度计算出它们在组合模型中的权重,建立了组合预测模型．通过工程监测获取原始数据,运用组合预测方法得到相应的预测结果,并将其与单个方法的预测结果进行了对比分析．研究结果表明：新的组合预测方法能够综合时序分析和神经网络方法的优势,预测结果精度明显提高,该方法的应用对具体软岩隧道的稳定性评价及隧道工程的施工与维护具有一定的指导意义．     

基于位移反演的隧道初期支护可靠度分析

为研究龄期变化和围岩应力释放对隧道初期支护强度和可靠度的影响。采用白阳山非机动车隧道的数据,对其支护可靠度进行计算及对比分析。先考虑实际隧道开挖过程中应力释放和混凝土硬化的影响,根据现场监控量测数据,基于BP神经网络算法进行反演,得到围岩力学参数和开挖过程中隧道监测点的位移量,并将反演计算得到的位移值与现场实测值进行对比验证,并据此对围岩应力变化情况进行分析。再根据衬砌极限抗拉与抗压方程,计算得到隧道开挖过程中隧道初期支护可靠度的变化规律。研究结果表明：衬砌应力增长主要发生在施加完成后的初始阶段,完成施加衬砌2～7 d后可靠度最低,该期间衬砌最有可能遭到破坏,且最小可靠度出现在拱腰位置;如果考虑应力释放及混凝土硬化过程的影响,衬砌可靠度会更低。该分析结果可为隧道安全施工提供借鉴。     

双线盾构隧道近距离下穿既有隧道道床变形规律研究

依托西安地铁5号线下穿既有2号线运营隧道工程,采用数值模拟以及现场监测的方式,分析了双线盾构下穿施工过程中既有隧道道床变形规律,并将数值模拟计算值与现场监测值进行比较,验证了数值模拟的准确性。分析结果表明：盾构下穿施工过程中,既有隧道道床沉降最大值为4.08mm、隆起值为1.26mm,远小于规范规定的最大变形量,验证了施工过程中参数选取的正确性以及施工中采用保护措施的合理性。     

基于时间序列与神经网络的软岩隧道变形预测模型及其应用

针对软岩隧道具有变形量大、变形分析困难和稳定性差等特点以及传统的变形分析方法过于单一和精度低等问题,分别运用时序分析和神经网络方法对软岩隧道变形进行了预测,以单个方法的预测结果为基础,结合IOWHA算子,根据各方法的预测精度计算出它们在组合模型中的权重,建立了组合预测模型.通过工程监测获取原始数据,运用组合预测方法得到相应的预测结果,并将其与单个方法的预测结果进行了对比分析.研究结果表明:新的组合预测方法能够综合时序分析和神经网络方法的优势,预测结果精度明显提高,该方法的应用对具体软岩隧道的稳定性评价及隧道工程的施工与维护具有一定的指导意义.     

高海拔地区隧道总造价预测——基于粗糙集-支持向量机模型

利用粗糙集理论对5个影响隧道总造价的初始因子进行属性约减,筛选出影响隧道总造价的核因子集,然后基于所筛选的核因子集建立支持向量回归模型,最后通过该模型对高海拔地区隧道总造价进行预测。通过实例验证,结果表明测试样本的预测值与实测值相差不大,即证明本文所构建模型是一种有效的隧道总造价预测方法。     

高海拔地区高速铁路隧道空气动力学特性

为了获得高海拔地区隧道空气动力学效应随海拔高度的变化规律,针对我国中西部及西南部艰险困难山区高海拔低温的气候特点,给出了高速列车进入隧道时产生压缩波的三维可压缩、粘性、非定常流场数值模拟方法,对高速列车进入低气压隧道时产生的气动效应进行研究.研究结果表明:隧道所处海拔高度的变化对隧道内压缩波及隧道出口微气压波的影响较大,随着海拔的升高,大气压的降低会导致隧道内压缩波及隧道出口微气压波的最大值及最小值呈线性降低,降低幅度分别为70%和71%,而大气压的变化对测点压力波形无影响;随着温度的降低,隧道内的压缩波及隧道出口微气压波的最大值及最小值均降低,降低幅度分别为34%和36%,基本呈线性效应;海拔高度的变化对隧道内及隧道外气动效应的影响比温度的大.针对我国高海拔地区的气候特点,根据旅客的舒适度准侧,提出了CRH380B型高寒列车在列车速度为350 km/h、气压为75.99 kPa及气体温度为250 K时的隧道净空断面积约为96 m2,可为下一步高海拔低温条件下高速铁路隧道净空断面积的设计提供参考.      

隧道围岩拱顶与周边位移规律研究

为降低隧道发生大变形和垮塌的风险,保证隧道施工质量和隧道作业人员的生命安全,以实际工程为例,对各断面拱顶、周边部位实测的监控数据进行回归分析,总结拱顶与周边部位位移的规律,并据此归纳出适合台阶法隧道开挖的普适公式。通过该普适公式,可根据拱顶的监测位移值推算出周边位移值,从而结合拱顶、周边位移值的大小及时调整开挖方法和支护方式。     

隧道施工期间桥桩变形规律分析

通过跟随隧道施工现场进行爆破监测数据采集与盾构施工监测采集获得大量数据,并根据爆破振动安全控制标准与桥梁监测标准,对比研究监测数据,从而对隧道施工期间桥桩变形有了更加深入的了解,为建模分析与后续理论研究提供了理论依据。     

基于先验知识和BP网络的隧道爆破参数计算

为克服当前隧道爆破参数选取受人为因素影响的不足,以围岩普氏系数、隧道断面积、实际进尺和炮孔直径等为网络输入参数,以设计进尺、炸药单耗、周边孔距和掘进孔孔距等为网络输出参数,建立了含输入层、输出层和隐含层的神经网络模型,并给出了模型学习算法,提出了基于爆破先验知识的可加快模型求解收敛速度的网络学习约束条件.隧道爆破参数的实例计算结果表明,给出的网络模型及其算法能在借鉴已有爆破资料的基础上准确、快速计算爆破参数,并且获得理想的爆破效果.     

基于DIALux的隧道遮阳棚透光率优化设计与效益分析

针对隧道内外明暗差异引发的驾驶员视觉障碍及照明高能耗问题,基于DIALux软件开展隧道遮阳棚设计与优化研究。以营尔岭隧道为实例,构建100 m模拟隧道模型,设定沥青路面、钢制拱形框架等材质反射率参数,对比分析3种透光率方案（60%+20%、70%+30%+10%、70%+45%+25%+10%）在不同季节正午时段的路面照度、均匀度及照度渐变率。结果表明,方案3(70%+45%+25%+10%)综合安全效益与能耗效益最优,可作为隧道遮阳棚的优化设计方案。     

侵入岩蚀变带软岩隧道大变形规律与稳定性研究

以安定隧道为工程背景,采用三维离散元方法对侵入蚀变岩破碎软弱围岩段隧道开挖大变形进行了数值模拟计算,分析了开挖进尺、台阶长度、台阶高度、裂隙密度等对隧道变形的影响规律,确定了台阶法施工时开挖参数的合理范围：开挖进尺为0.5～1.0 m、台阶长度为4～6 m、台阶高度为0.3H～0.4H。通过芬纳公式和卡斯特耐方程对隧道极限容许位移公式进行了修正,实践证明改进后的方法对隧道围岩稳定性判别更合理。