大型水下盾构隧道结构研究现状与展望

随着我国大型水下盾构隧道的日益兴建,一系列结构问题愈发凸显,对结构的安全性提出了挑战,大型水下盾构隧道结构已逐渐成为国内外研究的热点.针对大型水下盾构隧道在设计阶段、施工阶段及长期运营阶段可能存在的结构问题,综述了国内外相关的重要研究,主要包括:隧道横向结构的力学特征与分析方法,纵向结构变形与稳定性,隧道结构及附属结构物的地震响应及抗震与减震措施.总结了近期的研究成果与新进展,包括:整环管片衬砌结构力学特征与分析方法,接头力学性能,隧道结构纵向稳定性,施工期流固耦合效应及上浮机理,施工荷载的影响,火灾的影响与评估,水环境作用下管片衬砌结构的长期耐久性及结构性能评价等.最后,讨论了尚存的问题以及相关结构问题的研究趋势.     

圆形隧道抗震分析若干近似解析方法比较研究

为避免盾构隧道抗震设计动力时程分析的复杂性和减小计算工作量,对圆形隧道抗震设计的3种近似解析方法进行了比较.第1种是基于复变函数的近似解析方法,并用成层地层振动方程获得的地层剪切力进行了改进;第2种是基于贝塞尔函数的近似解析方法;第3种是基于弹性力学的近似解析方法.分别采用上述3种近似解析方法和反应位移法对某隧道进行了抗震分析.结果表明:前2种近似解析方法的计算结果较接近,规律大致相同,因此可用二者计算结果的最不利组合进行抗震分析;第3种近似解析方法较为粗略,只可用于圆形隧道抗震设计的前期估算.     

基于残差平方和取舍常数项的地应力场反演分析

为提高地应力场的反演精度,通过文献调研发现,含与不含常数项回归模型被单独地用于反演岩体的初始地应力场,而这两类回归模型的反演结果是不相同的,因此反演结果较差的回归模型很可能被用于反演.为解决此问题,首先,结合概率统计理论提出了衡量应力实测值与计算值偏差程度的量化指标,此量化指标可以客观地选择最佳反演结果的回归模型;然后...     

轿车车窗上升过程声品质预测模型研究

针对声品质主观评价试验成本高的问题,提出一种基于车窗上升过程稳态噪声和瞬态噪声的声品质预测模型。采集24款轿车左前门车窗上升过程的噪声信号,在时域上划分为具有瞬态噪声特征的启动阶段、停止阶段和具有稳态噪声特征的平稳运行阶段,分别计算出3个阶段的客观评价参数。通过主观评价试验得到每款样本车的主观评价结果。运用BP神经网络建立了车窗上升过程的声品质预测模型,预测结果表明,此方法提取的客观评价参数能反映左前门车窗上升过程的声品质特征,BP神经网络建立的声品质预测模型具有较高准确度和泛化能力,能在一定程度上代替评测员对车窗上升过程声品质进行评价。     

基于交叉验证的XGBoost算法在岩爆烈度分级预测中的适用性探讨

为解决机器学习算法在样本较少时,所得岩爆烈度等级的预测结果存在可靠性不足的问题,采用一种基于交叉验证的XGBoost算法,并讨论其适用性。先选取岩石单轴抗压强度σc、单轴抗拉强度σt、洞室围岩最大切应力σθ、岩石弹性变形指数Wet以及岩体完整性系数KV等5个评价指标; 再以国内外岩爆实例数据为样本,通过多次交叉验证计算XGBoost算法岩爆预测准确率,与支持向量机算法、随机森林算法所得准确率比较; 最后对评价指标重要性进行分析。结果表明： 1）在样本较少时,样本划分和排序的随机性对预测结果影响较大,通过多次交叉验证求取预测结果平均值,可提高结果可靠性; 2）评价指标中KV与σθ重要性最大,σc重要性最小; 3）XGBoost算法具有较高的预测准确率,在岩爆烈度分级预测中具有一定适用性。     

苏通GIL综合管廊工程盾构隧道管片结构安全性评估#br#

为了探明高水压作用下大断面盾构隧道管片结构的安全性,依托苏通GIL综合管廊工程项目,选择5个控制断面作为研究对象,利用多功能盾构隧道结构体加载装置,对管片结构开展原型加载试验; 基于混凝土结构偏心受压极限承载力理论,推导出管片结构的M-N承载力曲线,并提出管片结构的安全性评价指标。研究表明： 管片结构的弯矩呈现出“蝶状”分布,轴力呈现出“圆状”分布,最大正弯矩和最大轴力均出现在拱顶位置; 5个控制断面管片结构的试验内力均在承载力曲线包络范围内,管片结构均处于安全状态; 管片结构安全系数沿圆周分布不均,拱顶安全系数小于其他位置,管片结构的安全系数为2.12-2.91,设计满足安全性要求。     

基于洞壁实测信息的FA-PP岩爆预测模型应用研究

为了给岩爆隧道提供更加符合现场实际规律的岩爆预测结果,针对岩爆预测评价中应力判据界限值的多样性以及单一判据预测结果准确性低的特点,提出采用投影寻踪（PP）与萤火虫算法相结合的方法进行岩爆预测评价,解决了岩爆预测中采用多种应力判据时多项指标的模糊性和不兼容性等问题。此方法根据岩爆等级划分标准,构建了以实测数据、现场岩爆信息为基础的能够根据各项指标判定岩爆等级的投影指标函数,选取σ_θ/R_c,σ_t,σ₁三个岩爆评价中常用的指标,并采用萤火虫算法（FA）优化投影指标函数,寻求投影指标函数的最佳投影方向并求得最佳投影值,保证了此方法的精确性。研究结果表明：采用萤火虫投影寻踪算法（FA-PP）进行岩爆等级预测可避免传统预测方法中由于主观原因造成的误差,判定精度高,也免去了利用多项判定指标与现场实际情况进行对比而选择一个相对接近实际情况判据的繁杂过程;此方法可利用目标隧道的已知岩爆发生信息掌握其岩爆发生特点及对3个评价指标的敏感度,构建出符合目标隧道岩爆发生规律的FA-PP岩爆预测模型;以拉林铁路桑珠岭隧道为研究对象,将此方法应用到岩爆预测中,得到的预测结果与现场实测结果较为符合,验证了该方法的可靠性。     

公路隧道洞口景观的构造与分析

在对公路隧道洞口景观的构造进行分析总结的基础上,结合大量典型实际公路隧道工程的洞口景观案例,分别从乡土人情、人文精神、周边景色与洞门的交融、洞口边仰坡的稳定、洞口亮度调整、景区主题强调,以及个性彰显等角度,分析阐述公路隧道洞口景观构造方式及实际效果,从不同视角、不同侧面,分析洞口景观效果.分析研究结果表明:隧道洞口景观艺术的构造手法、形式以及乡土人情、人文精神、周边景观、环境因素、稳定因素、景观主题等,乃至设计者本身对美的理解和发挥,都可以成为隧道洞口景观设计和表现的立足点;隧道洞门的安全功能和景观功能本身并不矛盾,把隧道洞门的安全作用和景观作用结合起来,实现洞门结构"稳"与"美"的统一,是未来公路隧道规划设计的重要内容;与此同时,公路隧道洞口景观艺术作为一门涉及众多学科的系统工程,跨学科、跨领域的合作研究将是未来隧道洞口景观艺术研究的必然趋势.     

均匀设计和遗传操作并行的遗传算法

针对简单的遗传算法稳定性较差，容易发生早熟收敛的不足之处，提出了将均匀设计和遗传操作相结合的遗传算法，通过编码在问题的解空间和算法的搜索空间之间建立一个映射，对其进行交叉操作，变异操作和均匀设计操作，用典型的测试函数进行测试，证明了该算法是可行的，与单纯遗传算法相比，计算精度和收敛速度更高。     

砂土地层盾构隧道稳定性三维离散元研究

为探明砂土地层盾构隧道掌子面的稳定性,以Chambon和Corté开展的模型试验为基础,采用三维离散元方法研究了隧道埋深对隧道掌子面稳定性的影响规律,并从细观角度解释了开挖面失稳机理.离散元模型引入了三维柔性应力边界,将模型试验中空气或流体压力对掌子面的支撑效应抽象为作用在掌子面颗粒上的指定支护压力,逐步减少该压力,结合地层变形精确得到极限支护压力.通过删除进入隧道轮廓内的砂土颗粒模拟盾构开挖,以考虑该施工力学行为对掌子面稳定性的影响.研究结果表明:隧道埋深与隧道直径之比小于等于1.0时,掌子面极限支护压力随埋深增加而增加,此后趋于稳定,砂土地层中极限支护压力比随埋深增加而减少,地表沉降突增点对应的支护压力小于掌子面极限支护压力,失稳区直接发展到地表,工程中应同时关注地表沉降与仓内支护压力以保证开挖面稳定;隧道埋深与隧道直径之比大于等于2.0时拱顶上方形成了稳定的塌落拱,延伸高度分别约为0.7D（隧道直径）~1.3D与0.9D~2.3D.