盾构法施工的环境保护技术

结合上海近年来在城市软土密集区盾构穿越施工的实践,对盾构穿越危险房屋、上方及下方穿越运营地铁的施工风险,以及变形控制标准与预测分析方法、土压力、注浆等关键施工工序及参数的控制细节进行了阐述和总结.明确提出:严格的地层损失率限制标准及强有力的监控手段,是化解盾构施工中各种风险的根本;针对特殊地质及环境条件下的盾构设备选型及相关工艺水平的改进与提高,是控制风险的决定性条件.     

基于BP-PID控制器的盾构液压推进控制系统研究

为解决盾构在复杂地层施工时推进速度和压力难以控制的问题,在压力流量控制的基础上提出BP神经网络控制策略。通过AMESim建立推进系统物理模型,并利用Simulink设计出BP神经网络控制器,最后对系统进行联合仿真,分析推进系统液压缸在变流量和变负载工况下推进速度和压力的响应特性。仿真结果表明:该控制策略与常规PID控制相比,波动幅度降低,调节时间快。采用BP神经网络PID控制能够有效地提高盾构在负载突变情况下速度和压力控制精度,稳定性好、适应能力强,为盾构控制系统设计和优化提供理论参考。     

长大铁路隧道紧急救援站疏散设施设计参数研究

为了得到基于最少疏散时间和短暂聚集时间原则的铁路隧道紧急救援站疏散设施设计参数,采用building-EXODUS人员疏散仿真计算软件,考虑人员疏散的特点、速度及路径等因素,对不同横通道间距、横通道宽度和站台宽度等参数组合下的人员疏散时间进行计算。研究得到:1)紧急救援站疏散横通道的间距不大于60 m,宽度不小于3.5 m;2)17节车厢编组的普速列车紧急救援站站台的长度不小于500 m,站台高度不低于0.3 m,站台宽度不小于2.5 m。     

基于全生命周期信息和BIM的隧道运维决策支持系统

针对公路隧道运维管理对象众多、信息分散异构、时空特性复杂等导致管理决策困难的问题,从隧道全生命周期信息出发,建立隧道可视化智能决策系统。系统以标准化、可视化和智能化为设计原则,以隧道BIM运维模型为基础,通过标准化编码和信息映射表实现设计、施工和运维的多源信息集成,由感知层、网络层、数据层、分析层和交互层组成,利用智能分析技术实现结构健康评估和病害追溯、设备异常发现和故障诊断、养护决策优化等功能,通过三维图形化引擎与用户交互,帮助用户快速掌握现场情况,获取自动辅助决策结果,提高运维工作效率和质量。将该决策支持系统应用在上海大连路隧道工程中,可帮助隧道管理者更快速、清晰地了解隧道运营状况,提供运营养护的辅助决策建议,取得了很好的应用效果。     

高海拔特长隧道低压低氧环境施工控制技术研究——供氧技术标准、关键通风技术、施工人员组织、施工装备效率

为解决高海拔地区低压和低氧环境带来的隧道施工供氧、通风等技术难题,采用现场试验及测试的方法,对高海拔隧道施工人员缺氧状况、供氧效果、机械排污量等进行研究,结合理论推导及数值计算,得到如下结果:人体的缺氧危险等级分为严重缺氧(Ⅰ)、缺氧(Ⅱ)、存在缺氧危险(Ⅲ)和不缺氧(Ⅳ)4级;基于肺泡氧分压与氧气体积分数关系的不同缺氧等级下的氧气体积分数控制标准;不同海拔CO体积分数控制标准模型;基于风管开口处流量理论的风管漏风率海拔修正系数计算公式;风机风压、功率的海拔修正系数公式;考虑人体劳动的平均能量代谢率海拔修正系数的不同海拔下施工人员劳动强度指数及强度等级。     

基于海明距离-TOPSIS法的山区公路隧道扩建方案直觉模糊优选

为了解决山区高速公路隧道改扩建方案选取决策困难而又缺乏理论依据的问题,基于直觉模糊数的海明距离,结合TOPSIS方法,增加专家权向量修正,进而得到处理具有优先级别关系的多属性问题的决策方法。分析山区高速公路隧道改扩建的影响因素,建立隧道扩建方案影响指标体系。从依托工程实际出发,邀请指定的专家对指标优先级别排序,然后利用已建的数学模型实现扩建方案寻优。该方法在厦蓉高速公路隧道改扩建施工方案优选中得到有效运用,说明该方法实用可行,对隧道改扩建施工方案以及类似工程方案优选问题具有重要的指导意义。     

盘形滚刀刀圈轧制数值模拟研究

盘形滚刀工况条件差、换刀成本高,生产厂家对刀圈的性能要求越来越严格。为了提高刀圈质量,针对TBM中43.2 cm(17英寸)盘形滚刀刀圈,采用轧制成形工艺,运用塑性成形软件,建立盘形滚刀轧制过程数值模型,通过有限元仿真分析滚刀成形的应力场和应变场,并对不同参数对成形过程的影响进行研究。研究结果表明:1)轧制过程应力较小,应变分布较为均匀,但整体应变较小,随着主辊转速及芯辊进给速度的增大,等效应力逐渐减小,应变基本不变。2)匹配仿真参数进行刀圈轧制试验,并对刀圈质量进行检测,刀圈流线与外形轮廓相符,分布连贯不被打断,且与主应力方向一致,流线合理。     

软土大断面类矩形组合顶管暗挖车站长期沉降预测分析

为确保软土地层中施工的大断面小间距顶管隧道及车站运营期的安全稳定,针对其工后的长期沉降进行预测分析。采用二维数值分析方法,选用软土蠕变本构模型,建立组合顶管结构长期沉降的预测分析模型,分析地表、组合顶管结构、地层内部土体的长期沉降随时间的发展规律。结果表明: 1)地表和组合顶管结构的长期沉降发展趋势均为前期增长较快,随着时间的发展增长速率减慢,但达到稳定所需的时间较长; 2)地表长期沉降分布为中间大两边小,20 年时间内最大沉降值为28. 4 cm; 3)东线站台层顶管和西线站台层顶管的长期沉降比较统一,沉降值为8. 9 cm,西线站厅层顶管相比之下沉降显著,沉降值达到22. 4 cm。     

隧道不同级别围岩监测与数值模拟分析

依托谷城至竹溪高速公路小漩隧道,针对不同围岩段的特点,对隧道地表沉降、洞内收敛变形及拱顶下沉等项目进行了现场监测与分析,研究不同级别围岩变形时程曲线和纵向分布曲线的基本规律。并利用有限元分析软件ABAQUS模拟不同围岩级别隧道开挖过程,将数值模拟结果与现场监测数据结合,分析围岩级别对隧道围岩稳定性的影响。结果表明： 围岩级别越高,隧道开挖过程中地表下沉和洞内变形越大,变形稳定的时间也越长。     

临近铁路坑中坑偏载基坑开挖支护结构受力与变形规律研究

为了研究坑中坑偏载基坑开挖支护结构性状,以某临近铁路的坑中坑基坑工程为依托,基于实测数据分析基坑的变形规律,并运用有限元软件对不同的设计方法进行计算分析。实测表明,坑中坑偏载基坑的超载侧墙体变形呈悬臂形,而欠载侧墙体上部为朝向坑外的逆向位移,下部朝向坑内位移。有限元分析表明： 忽略边坡开挖过程将边坡等效为分布荷载进行计算,将高估超载侧墙体内力,低估欠载侧墙体内力和第1道支撑轴力;按超载侧荷载进行对称计算将高估欠载侧围护结构内力;建议坑中坑偏载基坑支护结构设计考虑基坑整体性状和外坑开挖对内坑围护结构内力的影响,对两侧围护结构区别设计。