基于分布式压密传感器的隧道衬砌防脱空主动监测

为解决二次衬砌脱空的问题,实现在浇筑过程中对衬砌脱空的主动监测,结合隧道二次衬砌衬背脱空的成因,研发基于分布式压密传感器的隧道衬砌脱空主动监测系统。该系统由分布式压密传感带、延长线、直显终端及工业电脑组成,具有原理简单、安装便捷等优点。通过在衬砌层间预埋分布式压密传感器,对浇筑过程进行主动监测,结合带模注浆技术,实现对衬砌脱空的精准注浆与快速处治,有效解决隧道衬砌脱空问题。在验证试验中,系统在浇筑过程中共发现2处拱顶空洞,证明该系统对脱空监测的有效性。同时,该系统在国内部分重点铁路线已经取得应用,现场应用情况表明,该系统对二次衬砌拱顶脱空的识别准确率可达到95.5%。     

隧道数字化火灾预警系统的在线量化评估

为检查和评价隧道及地下空间火灾预警系统的实际功能,需要一套可行的在线评估手段。根据近年来国内外全尺寸隧道火灾发展曲线的试验结果,提出隧道火情的定义依据;引用运营隧道内准分布式光纤光栅感温火灾探测器的实测数据,证明运营中隧道报警系统的个性化现象;提出合格的数字化报警系统应存在一个在统计学意义上使漏报率和误报率同时达到期望值的合理阈值取值区间;建议以该区间的尺度作为该系统功能完好性的评估指标;对日常隧道运行温度数据的统计分析可估计合理阈值取值区间的下限,对规定条件下的现场点火试验温度数据分析可估计合理阈值取值区间的上限。在隧道运营期该区间尺度可实时在线自动更新。     

爆破参数对沟谷型铁路隧道弃碴场稳定性影响研究

为探究爆破参数对沟谷型铁路隧道弃碴场稳定性的影响,以西南某铁路隧道弃碴场为例,结合已有施工资料通过现场调查、室内试验、数值模拟的方法,查明了该弃碴场工程地质条件及堆积区域地形地貌,推测出该弃碴场内部结构,得到了相关物理力学参数。基于弃碴场数值模型对其进行了应力应变分析,并对比分析了爆破参数改变后弃碴场的稳定性。结果表明:人为有意改变爆破参数可以增加该类型弃碴场的稳定性。     

基于人工神经网络的顺层偏压隧道变形预测

根据顺层偏压隧道工程实际监控量测数据,结合工程地质条件,基于人工神经网络,建立了顺层偏压大变形隧道人工神经网络预测模型,得到了顺层偏压隧道变形预测值。通过现场实测与模型计算预测变形值对比分析得出:人工神经网络预测模型在顺层偏压隧道大变形预测方面有很高的适用性能。     

隧道内横向偏置火源火灾烟气温度特性全尺寸试验研究

为了研究隧道内火灾温度分布规律和烟气运动状态,使交通隧道火灾灾害降到最低,通过全尺寸隧道火灾试验研究了热释放速率为30 MW火源位于偏离横向中心位置一个车道宽度条件下的顶棚射流的烟气温度特征,分析了烟气在各阶段的温度分布以及沿横向和纵向扩散的规律。结果表明：在火源下游一定区域内,偏置火源火灾产生的烟气在沿隧道横向和纵向扩散温度分布均呈非对称形态;烟气继续沿纵向扩散一段距离后,逐渐出现和形成温度分层;偏置火源顶棚射流的温升趋势随时间呈二次多项式关系增长,远壁面烟气沉降高度和温度衰减幅值大于相应中心火源的试验值;与中心火源的相似,火源在下游30 m内的顶棚射流温升随纵向距离的增加符合指数衰减规律,但同时还受到偏置距离的影响;可使用量纲一的偏距与量纲一的纵向距离的函数关系式描述其分布规律。     

钻爆法施工隧道噪声传播特性研究

钻爆法施工的隧道囿于半封闭环境和大功率高噪声机械分布集中的特点,施工噪声问题相比地面工程更加严峻。其中,尤以钻炮眼工序声压级最高。为研究隧道施工过程中工人接触的噪声大小和类型以及噪声在隧道内的传播规律,依托拉泽快速路圭嘎拉隧道工程,通过施工现场实测和Comsol Multiphysics软件声学数值模拟互相验证,发现掌子面工人工作区域的中高频噪声普遍达到105 dB(A)及以上,掌子面钻炮眼噪声传播至二次衬砌和仰拱区域后仍达到90dB(A),同时危害二次衬砌和仰拱区域施工人员健康。洞内空间声压级分布受洞内构筑物和边界条件影响,轴线方向衰减速率不均匀,同一断面内声能量由于拱形断面声聚焦效应,呈现同一断面内底板中线以上3～4 m局部声压级高于拱周的状态。     

盾构隧道始发与到达段环间纵向压力空间分布规律研究

现场实测数据表明,盾构隧道始发与到达段各断面纵向压力较小,可能导致环缝漏水。为解决此问题,通过求解描述隧道变形特征的微分方程,获得隧道始发与到达段纵向力的分布规律;并以此为依据,提出纵向拉结构件的设计方法。研究结果表明： 1)在不采用拉结措施的情况下,进出洞口附近纵向力最小,接近于0; 2)距离洞口越远的断面,其纵向力越大; 3)采用纵向拉结措施可以有效地增大始发与到达段断面纵向力。在对纵向拉结构件进行设计时,其最小横截面积由隧道刚度和环缝止水垫闭合压力决定,其最小长度由隧道和地层之间的切向黏结刚度决定。