基于流固耦合作用的单洞双层隧道导洞开挖顺序数值分析

为了有效地预测和控制单洞双层隧道施工引起的风险,以北京市朝阳区六里屯某商业办公项目的地下隧道工程为依托,采用数值模拟与现场监测数据相结合的方法,模拟整个施工过程。得到的主要结论有： 1）针对2种不同的导洞开挖顺序,分别在考虑渗流与不考虑渗流情况下,通过对应力场、位移场和孔隙水压力的变化进行分析,得出最优方案; 2）研究了渗流场对开挖引起的应力场和位移场的影响,并结合工程实际提出了具体的改进措施。     

动态荷载下地下深开挖岩体安全性评估模式的研究

分析探讨了地下深开挖岩体在动态荷载下的稳定性及安全性,使用有限元法,以研究区曾经发生的地震数据为基础,并考虑不同回归期的动态荷载情况,仿真各种动态荷载下岩体应力增量,配合Mohr Coulomb破坏准则评估其安全性。研究发现： 岩覆越深,初始静态安全系数越低,最低处则会出现在隧道上方拱顶位置,地震力引起的安全系数增量则随着深度的增加而减小。     

浅覆土小间距矩形顶管施工地表变形控制技术

为研究顶管施工过程中的地表变形规律,探索地表变形的的控制技术,最大限度地保证顶管施工过程的安全,依托某总部地下停车场项目,针对国内首例采用结构分割转换工法（CC工法）实施的矩形顶管工程施工地表变形影响因素进行分析,主要包括覆土厚度、施工过程地层损失、隧道小间距施工对相邻隧道土体作用等。研究分析表明： 1）通过采取控制掘进速度、控制土舱压力、控制注浆量、控制出渣量、控制顶进姿态等地表沉降控制技术措施,有效地控制了地表变形; 2）在顶推过程的各个阶段,地表变形呈现不同的特点,当出现变形过大时,通过调整土舱压力、补充注浆等控制措施,使地表变形逐渐趋于稳定变化状态; 3）通过对施工过程地表变形监测数据整理分析,进一步验证了采取地表变形控制措施的有效性和必要性。     

深埋老黄土隧道围岩劣化对支护受力影响分析

为解决围岩劣化所导致的深埋老黄土隧道初期支护破裂问题,以蒙华铁路阳山隧道深埋老黄土围岩劣化初期支护破裂段为工程依托,通过补勘、数值分析、应力监测等手段对深埋老黄土及围岩劣化工况的支护受力特征作对比分析,得到如下结论： 1）在原围岩参数工况下,喷射混凝土全环受压,上台阶喷射混凝土受力较大,最大压应力位于拱顶,同时上台阶拱脚有较大剪切应力; 2）在围岩劣化但未形成连续滑移面的工况下,上台阶的弯曲压应力显著增大,最大压应力仍位于拱顶,且上台阶拱脚处易发生压剪破坏; 3）在围岩劣化且形成连续滑移面的工况下,最大剪切应力与最大压应力位于同一位置--滑移体与衬砌接触的上部边界,此处易发生压剪破坏且位置随着破裂滑移面的变化而变化,分布范围在上台阶拱腰至拱脚处。     

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。