盾构法道路隧道运营通风设计关键技术

为了规范与提高盾构法道路隧道通风运营关键技术,基于既有盾构法道路隧道的设计实践,采用调查、归纳、总结及技术验证的方法,提出盾构法道路隧道运营通风设计的主要依据和适用标准,总结出常用运营通风方式的优缺点及适用范围,并结合典型工程的通风设计阐述了正常运营通风和火灾通风设计的主要原则与关键流程,以及逃生通道和设备廊道的通风设计要点。得出通风设计应结合监控、消防等系统协调设计来保证盾构法道路隧道的整体功能,同时,指明了盾构法道路隧道运营通风实施过程中进一步降低通风机能耗及废气处理设备占地面积的发展方向。     

全断面岩石隧道掘进机滚刀磨损影响因素分析

为了有效控制和降低全断面岩石隧道掘进机施工时滚刀的磨损,较准确地预测滚刀的磨损量,通过室内实验和现场实验从地质影响因素和机械影响因素2个方面对滚刀磨损问题进行了分析。通过水泥试样实验,得出等效石英含量EQC和单轴抗压强度UCS单独对岩石磨蚀性的影响规律;通过现场岩样实验,得出两者共同对岩石磨蚀性的影响规律。通过对比进口与国产TBM的刀盘刀具布置,得出滚刀破岩面积对磨损速率的影响规律;通过统计现场掘进参数与刀具磨损数据,得出场切深指数FPI对滚刀平均磨损速率的影响规律。研究结果表明： 岩石对滚刀磨损的地质影响是岩石等效石英含量和单轴抗压强度共同作用的结果;破岩面积是刀盘刀具设计参数对滚刀磨损的敏感指标;场切深指数是设备掘进参数对滚刀磨损的敏感指标。     

盾构隧道结构纵向优化设计方法研究

目前的纵向设计方法均假定盾构隧道结构纵向刚度不变。在此基础上进行的盾构隧道纵向结构设计,无法达到结构纵向的变形受力协调,也无法实现结构纵向优化设计。在传统的纵向等效连续化模型的基础上,提出纵向刚度非均匀等效连续模型。模型最大的优点是可以实现盾构隧道纵向刚度分配的非均匀性,从而为纵向设计优化以及隧道结构纵向变形和受力协调的实现打下基础。在该等效纵向模型的基础上,建立2种优化设计模型,其一是以变形为目标、受力为约束的优化模型,其二是以受力为目标、变形为约束的优化模型。利用2种模型对盾构隧道穿过软弱夹层等工况进行分析,验证了模型的正确性。另外,利用优化的结果可以得到较为合理的隧道结构纵向刚度分布方式,以及纵向受力和变形协调的刚度取值范围,从而最终实现变形和受力协调。     

基于三维重构的隧道围岩稳定性快速分析及动态反馈

节理的存在降低了岩体的完整性和连续性,对隧道围岩的稳定具有重要影响,若支护不及时或强度不够将会严重威胁施工安全。本文依托井冈山特长隧道,提出了基于三维重构、块体理论的隧道围岩稳定性快速分析方法,动态反馈、指导设计施工方案优化。针对中风化砂岩、Ⅳ级围岩区段,通过地质素描与统计分析,建立基于节理特征的三维重构地层模型;运用块体理论,分析隧道开挖时临空面关键块体分布、失稳形式及安全系数;提出围岩稳定性动态反馈方法,并对比分析不同支护方案。研究表明:开挖后围岩稳定性较差,必须采取相应的支护措施,根据动态反馈明确在实际施工时必须严格按照原设计方案施作锚杆支护。基于三维重构的围岩稳定性快速分析及动态反馈,可以实现施工过程中地质数据的动态采集、分析与反馈,及时依据实际开挖地层条件,动态调整支护体系,确保结构的经济安全性。     

嘉陵江草街—河口段航道通航条件及补水需求分析*

嘉陵江草街—河口段航道枯水期存在多滩群出浅碍航问题,尤其三峡库区建成后,该河段水沙变化更为复杂。受逐年地形变化的影响,航道整治效果不能达到规划航道维护尺度标准。为探讨电站下游长河段浅滩碍航问题的改善措施,采用二维水动力学数值模拟方法,分析三峡库区回水对该河段航道尺度的影响,得到不同水位条件下嘉陵江河口航道碍航浅滩的分布特征,提出各重点滩段达到维护尺度的最小流量要求及其保证率。结果表明,嘉陵江草街—河口段不同滩段在相同流量下的水位差异明显;现状条件下浅滩碍航问题突出;在现有地形条件下满足Ⅲ级航道尺度要求的最小下泄流量约为1 620 m3/s。     

盾构隧道端头井垂直冻结加固不同冻结管间距温度场数值分析

当采用垂直冻结工法作为盾构隧道端头地层加固方式时,确定冻结管间距及加固所需范围与工艺、掌握冻土帷幕温度场发展与分布规律等是需要解决的关键问题。结合南京地铁10号线过江隧道盾构始发工程,运用有限元分析软件,在其他影响因素不变的情况下,研究不同冻结管间距对垂直冻结壁温度场发展的影响。数值分析表明： 1）用所建数值模型来模拟垂直冻结壁温度场的变化过程是可行的; 2）间距减小对温度场影响较为显著,冻结管间距每增大0.1 m,冻结壁交圈时间增加约1 d; 3）随着冻结管间距的增大,冻结壁交圈时间线性增大; 4）冻结管间距越小,垂直冻结帷幕温度越低,形成的垂直冻结壁强度越均匀。     

浅埋暗挖大跨黄土隧道下穿地下行包通道沉降分析及对策

机场地下行包通道沉降控制要求高,且不能中断运行,新建浅埋暗挖大跨黄土隧道下穿施工风险高,施工不当会引起地下行包通道沉降、变形,甚至引起混凝土结构开裂。为找出下穿隧道施工过程中引起通道底沉降的关键步序,更好地控制沉降,采用三维数值模拟方法对新建隧道下穿机场地下行包通道进行了沉降分析,并通过在隧道开挖过程中洞内采用分步开挖、大直径管棚超前预支护、初期支护和二次衬砌背后回填压浆等沉降控制措施,将通道底板沉降控制在3 mm左右,并在施工过程中加强监测,能够保证既有地下行包通道的结构安全。     

山区陡比降河段兼顾综合效益的航道整治措施研究*

老木孔电站是岷江航道梯级连通的重要节点。在建设该电站同时,其坝址至下游犍为电站库尾之间天然河段将通过整治措施提升至Ⅲ级航道。出于生态及人文环境保护目的,要求将老木孔原规划正常蓄水位降低1 m。结合航道整治,通过降低坝下河段水面比降的方式,研究兼顾补偿电站发电水头和保证通航条件的整治措施。采用数学模型进行方案比选,调整坝下流向并逐步优化分流比,提出最优的推荐方案。结果表明,优化方案3既能保证引航道连接段水流条件满足规范要求,又可以降低坝下水位、补偿发电效益。     

拟建明月峡长江大桥桥区炸礁工程整治效果分析

明月峡长江大桥建成后,桥下左岸洪庙角礁石将影响该滩段航道尺度的进一步提高。为避免这一情况,针对其河势及滩情,考虑长江航运远期发展的需求,在原3. 7 m炸礁方案的基础上提出了加深炸除方案。采用平面二维数学模型对此方案进行论证研究,并用实测水面线和流速分布验证该模型,结果表明模型验证较好、可正确模拟该滩段实际水流运动。方案实施后,设计最低通航水位的断面平均流速及沿程流速变化均小于0. 01 ms;沿程比降没有明显变化,仅在炸礁区域上游水面略有下降,最大约0. 01 m;炸礁区流场改善明显,流向与航槽夹角显著减小,改善了船舶的航行条件。     

非恒定流对长江叙渝段航道整治建筑物坝面维修的影响

叙渝段航道整治建筑物坝面维修受上游金沙江、岷江枢纽电站的非恒定流影响明显。基于近年李庄、朱沱两站逐时水位资料,分析了两站水位变化特征。根据低水位集中、日变幅最小的原则提出了宜宾—合江、合江—重庆河段航道整治建筑物坝面维修的最佳施工时间,为保证坝面的质量,可适当减小坝面厚度或采取分段施工的方法。