大贝尔特隧道——高水压下软土地层中隧道施工的挑战

介绍丹麦大贝尔特海峡隧道在采用隧道掘进机(TBM)施工过程中出现的各种施工难点及事故,为长距离隧道在高水压下的施工和设计提供借鉴。     

基于岩体指标和掘进参数的TBM净掘进速率预测模型

净掘进速率是TBM施工速度的主要评价指标,与围岩物理力学性质、TBM掘进参数之间存在一定相关性。文章以兰州水源地建设工程输水隧洞双护盾TBM施工为背景,基于现场实测数据,选择岩石单轴抗压强度、抗拉强度、变形模量、泊松比、岩石耐磨性CAI值等岩体指标,以及刀盘推力和刀盘转速等掘进参数,进行TBM净掘进速率与有关影响参数之间的单因素相关性分析,得到相应拟合公式;基于TBM净掘进速率与岩体指标、掘进参数之间的相关性,利用多元非线性回归方法建立了TBM净掘进速率预测模型。通过将兰州水源地建设工程输水隧洞实测TBM净掘进速率和预测结果进行对比,验证了TBM净掘进速率预测模型的合理性。研究结果表明:(1)在复杂的多种地质条件下,TBM净掘进速率与岩石单轴抗压强度、抗拉强度、变形模量、岩石耐磨性CAI值、刀盘推力以及刀盘转速呈负相关关系,与泊松比呈正相关关系;(2)干湿状态对岩石耐磨性CAI值有一定影响,饱和状态下岩石耐磨性CAI值与TBM净掘进速率之间的相关性更显著;(3)建立的多元非线性回归预测模型,预测精度较高,可为相似地质条件下TBM净掘进速率估算提供参考。     

惰性气体系统含氧量故障分析及排除

为提高油轮惰性气体系统故障分析及排除效率,有效控制货舱内部含氧量,及时规避安全隐患,对惰性气体系统的运行机制进行阐述,总结、分析常见的故障及故障排除方法,并结合实例就故障排除过程进行分析,以期为相关企业提供有益参考,为我国油轮安全远航提供有力保障。     

极端复杂地质条件下TBM隧道施工关键技术研究及应用北大核心CSCD

大瑞铁路高黎贡山隧道、引汉济渭秦岭隧洞、滇中引水香炉山隧洞等工程的相继开工建设,使富水破碎极软地层带来的TBM卡机、高地应力极硬岩地层带来的岩爆等TBM施工问题日益凸显。文章首先对比阐述了国内TBM隧道工程建设过程中常遇到的软弱破碎、极硬花岗岩等典型不良地质及其对TBM掘进所带来的影响,在总结分析辽西北供水、引松供水、引洮供水等工程建设过程中出现的隧道局部塌方、TBM卡机等案例及其影响因素的基础上,以极端复杂地质条件TBM掘进关键技术为对象进行了系统研究论述,结果表明:(1)超前地质预报技术是TBM施工应对极端复杂地质的重要手段,但目前尚无法对前方中远距离地质状况进行准确量化预测;基于微震监测分析结果,根据可能发生的轻微、中等、强烈等不同等级的岩爆,制定对应处置措施;节理发育、炭质板岩、断层破碎带等不同软弱破碎地层,应采取针对性的防卡机措施,同时可根据不良地质段的长度来选择合适的脱困方案;(2)TBM推力、推进速度、刀盘转速及扭矩等掘进参数的异常波动,是表征掌子面前方地质条件状态的重要指标,TBM掘进前,根据前期预判的全断面硬岩、软弱破碎等围岩条件,分别选择合适的掘进参数;TBM掘进过程中,应基于掘进参数异常变化,纠正地质条件预判并采取对应的调控措施,进而确保TBM处于最佳掘进状态;(3)针对既有TBM难以适应现有地质条件的情况,以引洮供水隧洞、引红济石隧洞、引汉济渭隧洞等工程为例,对TBM改造技术进行了分析论述。最后,针对极端复杂地质条件下的TBM隧道工程建设新问题及其应对措施进行了展望与探讨。     

基于支持向量机的隧道衬砌空洞机器识别方法

探地雷达是检测隧道衬砌空洞最为有效的方法之一,但检测数据的解析始终是限制其广泛应用的关键。基于支持向量机的基本理论,文章建立了一套隧道衬砌空洞探地雷达图像的机器识别方法,该方法包括图像预处理、特征提取和支持向量机识别三个步骤。首先,探地雷达图像需经过零时修正、滤波、偏移、增益等预处理以提高信噪比;其次,对图像的时域信号进行分段,在分段信号上提取方差、标准绝对偏差和四阶矩三个统计量作为图像特征;最后,利用已知数据对支持向量机模型进行训练,并用数值模拟和模型试验数据对训练好的支持向量机模型进行测试。结果表明,该方法不仅能够准确识别隧道衬砌和围岩内的空洞,还可以对空洞埋深及横向分布范围做出较准确的判断。     

基于非线性支持向量机的隧道煤与瓦斯突出危险性预测

为了有效地预测桃子垭隧道揭煤段是否存在煤与瓦斯突出危险性,文章根据煤与瓦斯突出综合假说及《防治煤与瓦斯突出规定》,确定了影响煤与瓦斯突出的9个关键因素。由于评价因子与突出危险程度之间存在着复杂的非线性映射关系,因此选择了非线性支持向量机(SVM)方法对隧道煤与瓦斯突出危险性进行预测研究。结合项目实际情况确定了各训练样本的具体参数,采用单项指标法、最优分类决策函数及MATLAB SVM Toolbox软件对选定的训练样本进行了煤与瓦斯突出危险性预测对比。通过N7和N8两个测点的预测结果表明,桃子垭隧道揭煤段存在煤与瓦斯突出危险性,必须做好相应的揭煤防突工作。     

广巴高速某隧道不同岩性围岩变形特征分析

通过对某隧道右线典型断面监控量测数据的回归分析,结合该隧道围岩性状的变化,阐述了泥岩和砂岩两种不同岩性围岩变形随时间变化的基本规律,并建立模型分析了其动态变形特征。根据该隧道围岩具有急剧变形和缓慢变形两个明显阶段的特点,在分析和评价围岩稳定性的基础上,预测了与实测结果基本吻合的二次衬砌的施作时间,并通过ANSYS进行了验证。结果表明,应力对岩体稳定时间的影响与模型稳定时间吻合。     

隧道掌子面与溶洞安全距离分析

岩溶地区隧道开挖掌子面前方存在的大型溶洞对施工的威胁非常大,如何确定开挖掌子面前方合理的岩盘安全厚度,并及时进行超前支护或对溶洞进行处理,是岩溶隧道施工中必须解决的一个关键技术问题。文章通过数值模拟和理论计算,对隧道掌子面与溶洞安全距离的影响因素进行了分析研究,建立了预测隧道掌子面前方岩盘安全厚度的计算方法(经验类比法、理论计算法、数值分析法)及计算图式,给出了安全距离计算公式并进行了工程实例分析。     

TBM盘形滚刀受力分析

研究盘形滚刀的受力状况可以改善滚刀的设计,提高其使用寿命。文章通过ABAQUS分析软件建立了盘形滚刀切割岩石的有限元模型,并进行了动态模拟和动力学分析;模拟结果很好地解释了TBM掘进过程中,液压千斤顶需要不断地增加压力才能保持掘进速度的现象,并且验证了盘形滚刀最大瞬时接触力值为接触力平均值的2~3倍,同时发现ABAQUS可以很好地模拟出岩石被切割时出现岩碴飞溅的现象;研究结果为盾构机盘形滚刀刀具的设计及研究其寿命提供了一些理论依据。     

雪峰山隧道涌水规律与特征分析

隧道建设过程中往往会遇到涌水的情况,给施工带来困难和不安全因素。文章通过对雪峰山隧道施工过程中洞内涌水的长期观测,总结出隧道施工涌水的一些规律和特征,为今后类似隧道的施工涌水的预测和防治提供参考。     

“一带一路”中老泰铁路运输风险评价及保费研究

随着“一带一路”设施联通建设的不断推进,作为泛亚铁路中线工程的中老泰铁路也是其中重要的一部分。为研究一带一路中老泰铁路货物运输风险以及相关保费计算,本文首先采用层次分析法得到铁路货物运输过程中存在的政治因素、气候因素、运维因素和自然力因素的风险以及不同风险因素组合的权重;其次基于N-K模型对风险进行耦合,并且结合权重计算风险耦合值,根据风险耦合值划分风险区间,不同风险区间对应的附加费率不同,最后利用保费计算公式可以得到保险费用。本文末以中老泰铁路运输水果为例,基于不同风险因素的耦合得到15个风险耦合值,并计算保费,得出不同风险下的保费结果。     

拱肩裂纹对隧道稳定性影响的数值分析与试验研究

文章利用Abaqus软件,分析了拱肩裂纹对直墙拱形隧道整体稳定性和强度的影响,归纳了模型的破坏规律;数值模拟计算出了隧道周边各点的Tresca应力和裂纹尖端的应力强度因子YI和YⅡ,并采用模型试验对模拟结果加以验证。结果表明,拱肩处的贯通裂纹会降低直墙拱形隧道的整体稳定性及强度,随着裂纹与侧壁夹角θ的变化,裂纹对隧道的影响程度有所不同,当θ=130°时,裂纹对直墙拱形隧道的整体稳定性及强度影响最大,裂纹尖端的无量纲应力强度因子YⅡ也最大,应力集中现象最为明显。     

高烈度地震区隧道洞口段地震安全性分析及评价

目前,有关高烈度地震区山岭隧道地震安全性分析与评价的研究尚不多见。文章以国道318线黄草坪2#隧道为工程原型,在数值模拟计算和振动台物理模型试验结果分析的基础上,分别从洞口边坡、洞门建筑、洞口段衬砌及围岩三个部位对该隧道洞口段进行地震安全性分析,并结合各部位拟设抗、减震措施,对其进行了整体地震安全性评价。结果表明,该隧道洞口段在设计地震作用下是足够安全的。     

断层与隧道相对距离对围岩稳定性影响的试验研究

目前关于断层破碎带破坏围岩完整性方面的研究已取得不少成果,但断层对隧道围岩稳定性的影响程度及其机理仍是一个模糊问题.文章以石吉高速五峰山一号隧道为背景,采用室内模型试验对有无断层、断层与隧道距离变化情况下的围岩破坏特性进行了研究.结果表明,断层与隧道距离在一倍洞径以内时,围岩不能形成完整的压力拱,断层的存在对围岩的稳定性影响较大;隧道开挖对隧道周线两侧围岩稳定性的影响具有不对称性.