刮刀磨损实时监测系统研发及室内验证试验研究

为实现复合式TBM（全断面硬岩掘进机）和盾构刮刀磨损的实时监测,研发一种新型刮刀磨损实时监测系统。系统由磨损感知模块、数据读取及发送模块、无线接收网关、上位机软件4个部分组成。其中磨损感知模块由14个等阻值耐高温碳膜电阻并联组成,为该系统的核心。系统通过贴合于试验刀具表面的磨损感知模块实时感知刮刀的磨损量,并由数据读取及发送模块将信号发出,经无线网关接收数据后传送至上位机软件。根据理论推导提出刮刀磨损量监测计算公式,并进行室内验证试验,试验结果表明： 刮刀磨损感知模块在磨损过程中信号稳定且不失真,磨损量误差控制在1 mm以内,室内环境下无线传输距离达30 m。监测系统能实现刮刀磨损的实时监测,具有较高的精度,对复合式TBM和盾构刮刀磨损实时监测工程难题的解决起到了推动作用。     

海上导航系统在管节浮运、沉放、对接中的应用

为解决内河沉管隧道水下施工时浮运、沉放、对接等的精确控制问题,引进海上导航系统并将其成功应用于红谷隧道工程中的沉管施工阶段。通过剖析海上导航系统的工作原理和测量方法,得出该系统能够在测量定位精度上满足本工程管节浮运、沉放、对接施工的要求,并结合实时监控系统,形成对内河沉管隧道浮运、沉放、对接工序的精确控制体系。通过工程实例展示该系统的控制作业流程,可为同类沉管隧道工程等提供宝贵经验和实施手段。     

纵向通风下不同坡形隧道火灾烟气温度分布特性研究

为了解决不同纵向坡形隧道发生火灾时的烟流控制问题,以宝兰客运专线渭河隧道V形坡火灾通风为例,采用三维数值模拟方法,对不同坡形下烟气温度的分布特性进行研究。通过对V形坡、单面坡和人字坡等不同坡形隧道在不同纵向通风速度下的火灾工况模拟,对比分析隧道拱顶、一人高和3.0 m高处的温度分布特征。结果表明： 在火灾发生初期,当无纵向通风时,在变坡点火源车厢附近人字坡的温度最高,但随着离火源点距离的增大,V形坡的温度逐渐达到最大;当有纵向通风时,V形坡下游沿程的温度最高,且随风速增大,温度最高区域的分布范围逐渐扩大,而单面坡和人字坡的温度变化曲线基本一致,并在离火源点较远的下游区域趋于定值;在本研究范围内的坡形、坡度条件下,当纵向通风风速达到2 m/s 时,烟控效果最好。     

大断面上新统红色泥岩（NCr2）隧道支护受力特征研究

甘肃庆阳新近纪上新统红层由于特殊的成因,其工程力学特性与南方红黏土有较大差别。为系统研究穿越该地层大断面隧道支护结构的受力特征,以银西高铁庆阳隧道为研究对象,通过现场实测和有限元模拟获得衬砌结构内力、围岩压力、5~10 m围岩深部位移、支护收敛变形的时空分布特性,对现场监测结果体现的衬砌-围岩复合结构受力状态产生的原因进行分析,并利用ABAQUS软件模拟隧道开挖过程以对比验证衬砌结构受力规律,得出该地层隧道地应力、围岩压力、衬砌结构内力特征。研究结果表明： 1）围岩各项指标属于极硬土-极软岩临界范畴。2）该地层衬砌结构围岩质量较好,水平地应力为垂直地应力的2倍,可优化为Ⅲ-Ⅳ级围岩进行设计的同时增大侧压力系数。3）未闭合的初期支护不能有效限制围岩变形,可通过设置临时仰拱等措施改善受力状态;数值模拟结果与现场实测规律相符。4）该地层变形剧烈区为洞周开挖界限向围岩内1倍洞径范围,变形区域主要集中在拱顶;延迟开挖仰拱可有效减少仰拱内衬砌结构受力。     

基于S/P值的道路隧道照明光源光谱及相关色温研究

为解决选取隧道照明光源时未考虑光谱能量分布和相关色温因素造成光源选用不当的问题,结合中间视觉模型,对道路隧道常用光源的光谱能量分布和相关色温进行测试研究,分析不同隧道常用光源的光谱能量分布与相关色温关系; 通过引入光谱S/P值的计算方法,从人眼感知角度分析不同隧道常用光源S/P值与相关色温关系。研究表明： 1）LED光源的相关色温随着蓝光比例的增加而增加; 2）不同类型光源的S/P值与光源的相关色温不是一一对应的关系,但LED光源的S/P值随着相关色温的增加而增大; 3）金属卤化物灯、白色荧光灯和LED光源适合应用于隧道照明,但从长远来看,隧道照明选用相关色温较高的LED光源更为合理。     

基于灰关联投影法的岩爆烈度分级预测研究

岩爆是高应力区开挖过程中常见的地质灾害,具有突发性和极强的破坏性,因此岩爆烈度分级预测一直是岩爆课题研究的重点。基于灰关联投影法的基本理论,综合分析影响岩爆发生的主要因素以及现有的岩爆评价指标体系,选取最大切应力与单轴抗压强度比值σθ/σc、岩石脆性系数σc/σt(单轴抗压强度与单轴抗拉强度比值)、围岩弹性储能系数Wet及岩石完整性系数Kv 4个指标,采用熵权理论确定指标权重,并运用灰关联投影法进行灰关联投影值计算和分级,从而预测出岩爆烈度等级。利用国内外多组典型工程实例对方法的可行性及适用性进行验证,将所得结果与熵权－正态云模型、RS－TOPSIS模型及实际情况进行对比。研究结果表明： 灰关联投影法用于岩爆烈度分级预测具有较高的准确性,且原理简单,运用方便,具有一定的工程应用前景。     

沉管隧道常见病害及检查维护思考

为解决沉管隧道养护规范缺乏、巡检养护盲区多等问题,在隧道养护规范的基础上,对现有相关文献进行总结。以钢筋混凝土结构沉管隧道为例,首先,将沉管隧道常见病害分为主体结构病害、接头部位病害和附属结构病害3大类,并详述不同病害的成因及外观表现; 然后,从预防性维护角度出发,提出沉管隧道巡检检查体系,巡检检查工作除日常巡查、经常检查、定期检查、应急检查和专项检查外,还应开展初始检查,并在运营期间采用健康监测系统对结构安全进行实时监测; 最后,根据沉管隧道检查维护的可能发展趋势,对标准化养护体系建设、遮挡隐蔽病害检测监测技术和少干扰快速检测技术等进行探讨。     

压缩空气泡沫系统及其产泡特性研究

为解决土压平衡盾构压缩空气泡沫系统发泡过程中气液混合参数选择盲目、泡沫浪费严重等问题,结合网式和介质填充式泡沫发生器的特点,设计了复合式泡沫发生器,研制了一种压缩空气泡沫系统,并对其发泡性能进行研究。通过开展泡沫流量、发泡倍率及析液半衰期等试验,确定出影响泡沫发生器发泡性能的主要因素,得出气体流量、液体流量、气体压力等是影响泡沫发生系统发泡的主要因素,确定在进气管道气体压力为0.3 MPa、气体流量约为230 L?min-1、气液比在50条件下时,该压缩空气泡沫系统发泡性能达到最佳。通过泡沫对红黏土进行改良,得出当含水率为26%～29%、泡沫掺入量为10%～45%、气液比为40～75时,适当调整含水率、泡沫掺量、气液比,该红黏土能达到塑性流动状态,并能满足盾构施工要求。