基于非对称贴近度的在役隧道衬砌结构健康诊断方法

为评价在役隧道衬砌结构的健康状态,文章运用层次分析法的理念建立了由目标层、因素层、指标层构成的健康诊断指标体系,确定了在役隧道衬砌结构健康状态诊断指标的4个评价等级;采用极差变换确定了各诊断指标的无量纲评价标准;运用模糊理论、灰色系统理论和信息熵理论,构建了基于非对称贴近度判定隧道结构健康状态的评价模型。工程实例应用表明,评价模型能很好地反映隧道衬砌结构的实际健康状态。采用改进的灰色关联度法和熵值法综合确定指标权重,克服了主观随意性强的缺点,提高了权重系数的可靠度;利用非对称贴近度进行决策分析,确保诊断结果更符合客观实际。     

岩溶地区隧道涌水风险的可拓评价模型及应用

岩溶地区隧道发生涌水灾害的风险大。文章基于可拓理论建立了岩溶区隧道涌水风险的可拓评估模型。在该模型中,首先建立岩溶区隧道涌水风险的多指标评估体系,并对评价指标做无量纲化处理;然后基于岩溶隧道涌水的评价指标的量测值建立待评物元;采用综合赋权法为各评价指标分配权重,其中指标的客观权重采用基于量测值的关联函数法确定,而主观权重采用基于专家知识的模糊层次分析法确定;最后推求待评隧道的物元关于涌水风险等级的关联函数值,通过最大关联度原则确定该隧道的涌水风险等级。同时,通过计算涌水风险等级的变量特征值来判断该风险等级偏向相邻等级的趋势。采用文章建立的风险可拓评价模型对某岩溶区隧道某里程段进行涌水风险评估,其评价结果与实际观测结果具有较好的吻合性,验证了该可拓评价模型的可靠性。     

基于NCM-EAHP模型的瓦斯隧道施工风险评估研究

文章以成简快速路龙泉山隧道为依托,考虑瓦斯地层环境(R1)、隧道工程环境(R2)、工程施工因素(R3)、施工设备因素(R4)4方面构建评估指标体系;搜集瓦斯隧道施工风险评估样本,构建评价指标参数矩阵;通过熵权法、德尔菲法依次确定指标客、主观权重,根据乘法原理计算组合赋权;基于修正正态云模型(NCM)计算评估指标隶属度,挖掘指标经典域、节域,构建评估系统物元可拓模型(EAHP);根据Matlab软件与样本参数矩阵,构建评估系统BP神经网络预测模型(BPNN)。经研究得出：NCM、EAHP、BPNN模型计算结果吻合度较好,NCM、EAHP、BPNN模型目标层计算结果分别为Ⅲ～Ⅳ级、3.178级、3.2472,隧道施工风险整体处于“异常～严重”状态,与现场施工安全等级相吻合。     

公路隧道穿越断层塌方预测多级模糊综合评判

针对隧道穿越断层破碎带施工中塌方事故的预测,文章较系统地总结了隧道穿越断层中塌方事故的影响因素,并确定了主要影响因素;然后根据因素的层次性、模糊性,引入多级模糊评判方法、层次分析方法(AHP)等理论,建立了断层塌方预测的二级模糊综合评判模型和方法,以及指标权重及隶属函数的确定方法;通过工程实例对评判模型进行了验证分析,结果与实际情况较为吻合,说明隧道穿越断层破碎带塌方预测的多级模糊综合评判指标体系是有效的.     

雷达图法在复杂地质下岩溶隧道风险评估中的应用

诱发岩溶隧道风险的因素复杂多样。针对复杂地质条件下岩溶隧道风险评估中存在主观性与客观权重单一片面性的问题,文章采用定性和定量相结合的思想,选取主要影响因素,建立岩溶隧道风险评估体系,利用熵值法确定指标权重并对指标进行归一化处理。在此基础上,建立数值与图形相结合的雷达图法评估模型,引入四个风险等级对应的参考样本,定量并直观地得出各等级综合评估范围,从而实现岩溶隧道风险评估。评估结果验证了雷达图法岩溶隧道风险评估模型的可行性和准确性,可为岩溶隧道风险评估提供理论依据。     

麦积山特长公路隧道施工期衬砌结构可靠度分析

为了解麦积山特长公路隧道施工期结构可靠性,确定影响结构可靠性的主要因素,基于连续介质模型,运用PFEM、Latin hypercube MC、可靠度灵敏度等方法和手段,研究了衬砌结构可靠度。计算结果显示,麦积山隧道右线衬砌结构可靠指标为3.8,结构失效概率小;现场测试也表明,支护及衬砌结构安全。文章论述的将一般工程结构可靠度理论与衬砌结构特点相结合、定量计算与定性分析相结合、现场测试与理论计算相结合,可全面反映衬砌结构可靠性水平;可靠度、灵敏度分析有助于确定影响可靠度的主要随机变量,从而针对可控因素,可合理确定提高结构可靠度的措施。     

隧道二次衬砌合理施作时机确定方法研究

隧道二次衬砌合理施作时机的确定关键在于分析评估围岩变形何时达到稳定状态,现场监控量测蕴含整个围岩发展演化过程的所有信息,是其应力、变形状态最直接的反映。文章构建了一种基于监控量测的隧道围岩变形状态动态综合评估模型,克服了传统综合评估方法仅在某一时间截面下进行静态评估的缺陷。该模型基于离差最大化原则对监控量测指标进行动态赋权,监测指标权重随其在评估时域内的稳定度而动态变化,时域内指标值离差越大赋予权重越大。同时,模型通过引入加速度修正系数概念,将监测指标变化速度状态和趋势进行融合考虑。并且模型引入了时间权重向量和时间度的概念,对采集的监测数据按不同时期合理地赋予不同时间权重(近期监测数据时间权重高于远期监测数据)。该模型的有效性通过在杭州紫之隧道设置试验段进行了验证,为确定隧道二次衬砌合理施作时机提供了一种新的可靠方法。     

山区公路涵洞质量综合评价方法

本文基于模糊理论中模糊综合评判法研究公路涵洞安全质量体系.首先确定影响因素的层次结构模型和评价指标体系;然后建立模糊综合评判的数学模型,计算各层因素权重和隶属度,得出单因素评判矩阵,进行公路涵洞安全质量模糊综合评判.     

一种随机数学方法预测隧道涌突水量研究

涌突水灾害是隧道工程中常见的灾害,准确预测涌水量的大小对于保证隧道施工、降低隧道施工风险具有重要意义.通过实例研究,分别利用理论计算法和层次分析一模糊综合评判方法预测隧道涌水量.与实际发生的涌水量对比,理论计算法操作简单,但预测不够准确.随机数学方法考虑影响隧道涌突水多方面因素,并用权重来控制各因素对隧道涌突水的影响程度,预测结果和实际发生的涌突水能较好地吻合.由此证明了层次分析一模糊综合评判方法的适用性.     

地铁结构安全评估指标体系的初步研究

按照指标体系中评价指标的选取原则,在对影响地铁结构安全的因素进行充分分析的基础上,确定了适于上海软土地区的、能够全面反映盾构隧道结构受力特点的、并综合考虑使用功能的评估指标;确立运营期地铁结构安全评估指标体系;利用模糊综合评判、层次分析法和模式识别理论,建立了地铁结构安全评价模型;并通过典型实例进行定量化综合分析评价。通过运营期地铁结构安全评估指标体系和评价方法的研究和探索,对正确评价地铁结构运营安全现状、修正偏差、提高地铁系统安全总体水平具有十分重要的意义。     

粤赣高速公路隧道工程防排水综合治理方法

文章介绍了粤赣高速公路隧道工程的防排水设计与施工工艺。粤赣高速公路通过采取将隧道初期支护防水和二次衬砌防排水体系相结合,采用新材料,新工艺,按照“以排为主,防、截、排、堵相结合”的综合治理原则,取得了良好的治理效果,为山区高速公路隧道的防排水设计与施工提供参考。     

新建高速公路上跨运营高铁隧道结构安全分析

在新建高速公路上跨运营高速铁路隧道的施工中,线路的交叉必然会引起既有隧道结构的受力改变,从而影响铁路隧道的运营安全。基于此,文章结合工程实例,针对上跨交叉段,采用MIDAS GTS/NX有限元分析软件进行数值模拟分析,研究高速公路荷载施加前后高速铁路隧道结构受力和安全系数的变化情况。结果表明,高速公路荷载施加后,既有隧道应力增加和结构安全系数降低的幅度较小,对隧道结构的安全性能影响很小,隧道处于安全状态。     

高速公路路堤下暗挖隧洞施工引起的路基沉降实例分析

在高速公路路堤下进行暗挖隧洞施工将不可避免地对围岩产生扰动,从而引起地层位移和路基沉降,过大的路基沉降将影响高速公路的正常运营,因此分析和控制路基沉降是高速公路路堤下隧洞设计与施工的难点和重点.以黔东火电厂排洪及供水隧洞为实例,采用FLAC3D软件分析了隧洞施工对高速公路路基沉降的影响特点.计算结果表明,加强超前支护是控制地层位移和路基沉降的有效手段,采用大管棚及超前小导管注浆技术能有效控制路基沉降并保证高速公路正常运营.在隧洞施工过程中对路基沉降进行了详细监测,监测结果表明隧洞开挖对高速公路路基有一定扰动,但对高速公路正常运营基本无影响.     

隧道局部欠厚衬砌对结构受力影响 与加固技术研究

某高速公路隧道存在衬砌局部厚度小于设计值的情况,利用数值计算对局部欠厚衬砌进行了结构受力分析与验算,结果表明衬砌局部欠厚会造成其内力分布左右不对称,衬砌截面翼缘应力极值出现在缺陷位置。经综合比选,采用粘贴钢板方案进行了加固补强,有效避免了欠厚衬砌对结构安全带来的潜在威胁。     

地质顺层偏压隧道围岩压力及其分布特点的试验研究

结合渝怀铁路渔塘湾隧道所处的地质顺层偏压特点,按照相似理论,对地质顺层岩体作用于隧道衬砌结构上的偏压载荷进行了模型试验,初步得出了地质顺层偏压隧道围岩压力的分布特点及其与不同顺层倾角之间的变化关系,并就顺层岩体隧道结构的形式和支护措施进行了探讨。     

公路隧道二次衬砌纵向裂缝非线性数值模拟研究

已建隧道普遍存在衬砌开裂现象,裂缝的存在会降低隧道衬砌的承载能力.文章为研究带裂缝隧道衬砌的力学性能,提出了塑性地压、松弛土压、偏压等三种受力裂缝数值模拟的荷载施加模式;分析了几种常见裂缝模型的原理及适用性,并且基于钢筋混凝土有限元非线性分析理论,利用分布裂缝模型进行不同荷载模式下隧道二次衬砌开裂至破坏的全过程分析;通过计算得出了不同加载方式下裂缝的发展及分布规律.研究结果可为隧道衬砌裂缝成因判断及二次衬砌加固改造提供理论支撑.     

Research on a Calculation Method for the Damage Evaluation of the Existing Urban Tunnel Lining Structure北大核心CSCD

The operation safety of the public transport is seriously threaten by the occurrence of defects and damages in existing urban tunnels, which affects the quality of traffic, and will shorten the service life of urban tunnels. Therefore, it is of great significance to evaluate the damages of the tunnel lining structure quickly and accurately. The damage evaluation methods of the existing urban tunnel lining structure are investigated and analyzed in this paper, and a combination method of the macroscopic evaluation of the existing damaged urban tunnel and the damage mechanism of the lining structural material is proposed. Among them, the assessment method specified in the national criterion is selected to evaluate the damages of the lining structure for the macroscopic evaluation, and the classification of tunnel health levels is optimized. Meanwhile, the damage modulus based on the elastic modulus is selected, and the concept of elastic modulus reduction rate is introduced for the mechanism of damage. Furthermore, the assumed function relationship between the health level and the damage degree of existing urban tunnels is proposed and established, which provides a new idea for structural damage assessment of existing urban tunnels. © 2018, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.     

基于PHA-LEC-SCL法公路隧道施工安全评价研究

为了制定科学的公路隧道施工安全评价的基本模式,针对公路隧道施工的危险、有害因素的危害程度及特殊工艺,将公路隧道施工系统分为隧道开挖、爆破、施工用电、施工通风、出碴与洞内运输、支护衬砌等6个主要子系统.运用预先危险性分析法(PHA)对公路隧道施工的危险、危害因素进行辨识和定性分析,结合作业条件危险性评价法(LEC)对公路隧道施工系统中各子系统进行危险性评价,定量分析计算PHA中的子系统各个危险因素的危险等级,并采用安全检查表(SCL)对公路隧道施工现场进行安全综合评价,建立了安全评价方法之间的内在联系.PHA-LEC-SCL法确立了公路隧道施工安全评价的基本模式.     

输水盾构隧洞复合衬砌结构设计计算研究

软土有压输水盾构隧洞采用管片外衬和整筑预应力内衬作复合式衬砌的设计计算中,为能较好考虑内衬与外衬管片的相互作用,以及内衬预应力荷载在隧洞施工和运营各阶段对复合衬砌结构受力的影响,本文提出了一种新的实体叠合计算模型。由于确定管片纵缝接头抗弯刚度的复杂性,文中建议对用数值模拟管片纵缝接头刚度采用了一种非线性耦合弹簧＂接触对＂的模拟系统。在采用实体单元建模的条件下,由于计入管片接头刚度的力学处理困难,文中研究了一种能以模拟管片接头刚度的简化计算方法。根据内、外衬砌接触界面处理方式的不同,文中提出了5种适合不同界面条件内、外层衬砌的相互作用模型。此外,本文还研制了内衬预应力荷载的一种转化程序,以解决采用等效荷载法施加预应力时的前处理问题。上述各点创意构思已在南水北调中线一期穿黄隧洞的结构设计研究中得到了具体反映和成功应用。     

百丈隧道穿越流塑状富水破碎带施工措施及其安全性评价

百丈隧道左洞ZK152+433~ZK152+463段穿越流塑状富水破碎带施工时反复出现变形侵限、塌方等情况,给工程施工带来前所未有的挑战。文章详细阐述了施工过程中采取的各种处治措施,总结了不同处治方案和效果,并采用数值分析方法对隧道结构安全性进行了分析。结果表明:(1)对于流塑状富水破碎带,加密超前支护是防止开挖时围岩出现较大变形或者坍塌的最有效措施。百丈隧道流塑状富水破碎带最终采用了每榀钢架(钢架间距50 cm)都打设一环3.5 m长?51自进式锚杆的超前支护方式,即每个断面都有7层超前支护,最终有效控制了开挖后围岩变形,避免衬砌侵限与塌方;(2)对于流塑状富水破碎带,加固围岩尤其是边墙与基底处围岩非常重要,可有效减少开挖过程中衬砌的整体式下沉。采用抛石挤淤+注浆的方式进行边墙与基底围岩加固,其效果比采用单纯注浆方式好得多;(3)对于外部荷载较明确的隧道,采用计算分析结合工程经验的方式确定衬砌支护参数,既能保证隧道结构安全,又使其经济合理;(4)在双车道隧道施工中,采用三台阶法施工,应尽量缩短台阶长度,使初期支护及时封闭成环,从而可以较好地控制围岩变形。