氯盐渗透下钢拱架锈蚀与喷射混凝土间锈胀力研究

为研究海底隧道初期支护中工字钢在氯离子渗透下严重锈蚀时对结构耐久性的影响，采用室内试验研究工字钢在不同混凝土保护层厚度下锈胀力与锈蚀率的关系以及锈胀的发展过程，再通过数值模拟研究锈胀力作用下的混凝土裂缝、混凝土应力、应变分布规律及胀裂应力变化情况。研究结果表明： 1）相同保护层厚度下，锈胀力随着锈蚀率的增加而增大；锈蚀率相同时，锈胀力随着保护层厚度的增加而增大； 2）工字钢混凝土构件锈胀开裂，裂缝集中于翼缘中部和2个角点区域，翼缘中部的裂缝由外向内发展，2角点区域的裂缝由内向外发展； 3）数值计算得出的混凝土胀裂应力大于试验得到的混凝土胀裂应力。     

高海拔隧道施工通风风管漏风率研究

隧道施工通风的风管漏风量大小不仅与风管本身的长度、破损度等因素有关,还与外界的大气压、空气密度等外界环境相关。目前,风管漏风率的研究主要是在平原地区,对于高海拔隧道施工环境下通风风管的漏风率变化规律的研究还比较少。为了得到高海拔地区隧道施工通风风管的漏风率,利用风管开口处流量理论和能量守恒原理对高海拔地区风管漏风率修正系数进行推导,并通过现场实测数据进行验证。结果表明:得到风管漏风率的海拔高度修正系数计算公式;高海拔地区风管百米漏风率约为平原地区的1.5倍,且在高海拔地区风管漏风率随风管长度增加而增大较快;实测高海拔隧道风机风管百米漏风率约为3%,与理论计算结果较吻合。     

TBM隧道管片-豆砾石组合支护特性研究

在满足一定假设的条件下,利用厚壁圆筒弹性应变理论推导了管片-豆砾石组合支护刚度公式,为收敛约束法应用于护盾式TBM管片结构设计提供了理论基础。为了深入研究豆砾石填充层在组合支护中发挥的力学作用,文章定义了豆砾石填充层的应力分担比U_P、变形比U_u和组合支护刚度折减系数K这三个分析指标。通过工程实例及参数分析表明:(1)注浆后的豆砾石填充层不能有效地分担围岩压力,也不能有效地吸收变形,其主要功能是在管片与围岩之间传递围岩压力、传递变形;(2)填充层弹性模量存在一临界弹性模量,能使组合支护刚度性质产生突变;而填充层厚度的增加则具有对组合支护刚度性质进行强化的作用。     

变坡条件下浅埋偏压隧道围岩压力解析法

目前浅埋偏压隧道围岩压力主要采用隧规计算方法,而对于左右洞隧道洞门不在同一里程,一侧需要开挖路基边坡,使隧道从自然放坡状态转为邻路基变坡状态的工况,隧规不适用于计算其围岩压力. 依托安徽某高速公路,运用极限平衡原理推导了邻路基变坡条件下浅埋偏压隧道围岩压力解析解. 计算结果表明:由于变坡的存在,深埋侧修正算法计算竖向围岩压力小于规范法,相对误差为15.98%,水平围岩压力保持不变;浅埋侧修正算法计算竖向围岩压力及水平压力均小于规范法,其竖向压力相对误差为24.93%,水平压力相对误差为5.50%,变坡的存在对浅埋侧影响较大;对比围岩竖向及水平偏压率,有变坡围岩偏压率更大;围岩位移、应力及等效应力,有变坡约为无变坡的1～5倍,围岩及结构更加偏于不安全.      

公路隧道光伏薄膜遮阳棚的透光率选型及光伏效益估算

在隧道洞口设置遮阳棚可以有效减弱车辆进出隧道时出现的“黑洞”“白洞”效应,并且节约电能。光伏薄膜材料具有光伏发电的功能,并具备一定的透光率,可以很好地结合遮阳棚达到洞口减光和光伏发电的双重效果。针对光伏薄膜遮阳棚的设计,根据光伏薄膜材料透光率的特点以及光伏发电规模的需求,通过DIALUX 数值模拟对视觉照度适应曲线进行对比,探讨在不同季节、不同行车速度下光伏薄膜遮阳棚透光率的不同组合形式及遮阳棚长度。研究发现: 1)行车速度为120、80、40 km/ h 时遮阳棚最佳透光率组合分别为初始段透光率0. 3+末尾段透光率0.15、初始段透光率0. 2+末尾段透光率0. 1、初始段透光率0. 15+末尾段透光率0. 05,对应的最佳长度分别为100、0、60 m。2)光伏薄膜遮阳棚对隧道洞口的减光效果良好。     

铁路路堑型明洞顶部垂直土压力的研究

由于受到地形限制或平山造地政策的影响,浅埋明洞回填深度可能较大。而规范中的土柱法仅适用于回填高度较低的情况且并未对回填土高度做出明确规定,所以简单使用土柱法已经不能满足工程安全与经济的要求。为明确明洞回填土荷载,基于Marston理论考虑明洞拱部上方内外土柱变形差异以及偏压回填情况,建立路堑型明洞拱顶垂直土压力计算模型和计算公式,给出不同埋深土压力系数的取值,理论计算与有限元结果相吻合。研究结果表明:路堑型明洞拱顶垂直土压力变化趋势为先增大后减小;埋深大于10 m时,路堑对称型明洞拱部垂直土压力的分布规律不再随埋深改变而发生变化;路堑偏压型的分布规律则随埋深变化而变化,埋深增大两侧土压力分布系数差值越小。     

虹梯关特长公路隧道施工通风节能技术

为研究长大隧道施工通风节能技术,以虹梯关特长公路隧道为工程依托,通过CFD商业软件FLUENT建立三维模型进行有限元分析。通过调研方式计算确定特长公路隧道中施工通风控制标准及需风量,制定特长公路隧道联合式通风方式并在风管长度、风机选型数量和风机位置等方面对通风方案进行优化。对比分析不同工况下的有无排风机的通风效果。研究结果表明:在特长公路隧道的施工通风中,独头式通风不能达到良好的效果,需要采用满足污风回流要求的联合式通风方式。该方式能够快速将隧道掌子面及附近区域的CO浓度稀释至规范要求,改善洞内通风条件,保证施工进度,节约大量人力和财力。     

岩溶随机分布对围岩等效抗压强度的影响规律研究

岩溶发育程度不同，形态各异，其大致可分为4个等级；运用有限元软件ANSYS的参数化设计语言APDL，生成溶洞大小不一、空间位置随机的三维计算模型。对具有不同岩溶发育程度的不同等级围岩进行数值模拟，分析了18种工况下岩溶对围岩力学性质的影响。计算结果表明:岩溶对围岩等效抗压强度有明显的降低作用，并在此基础上提出了等效抗压强度折减系数的计算公式。     

隧底与围岩接触面积对接触压力影响的有限元分析

隧底脱空将影响隧底围岩与仰拱之间的接触压力大小与分布，而列车轴重的增加将放大这种影响。为获得重载条件下隧底结构与围岩之间的接触压力受接触面积影响的因素与作用规律，运用数值模拟对隧底不同接触面积下的接触压力进行计算分析。结果表明:围岩级别、隧底和围岩接触面积的大小对隧底接触压力影响显著。表现为:围岩级别越高、列车轴重越大，隧底脱空对接触压力的影响越显著；接触压力与脱空率之间呈近似线性相关；在脱空率相同时，脱空位置离拱底越近，接触压力越大，其最大、最小值分别出现在拱底以及仰拱与拱脚连接处。