某铁路明洞拱部裂缝成因分析

某双线铁路明洞结构拱部产生纵向裂缝,为分析该明洞拱部裂缝产生的原因,对裂缝分布情况及裂缝形态进行分析,拱部裂缝宽度与回填土石厚度存在正相关性,裂缝宽度随回填土石厚度增加而增大;当回填土石厚度为15 m时,裂缝宽度为0.55~1.00 mm。通过对明洞施工数值计算分析认为： 当回填土石厚度小于5 m时,随着拱顶回填土石厚度的减小,拱顶拉应力增大,此时施工动载对明洞结构受力影响较大;边墙回填密实度对拱顶拉应力影响显著,密实度为60%时,拱顶拉应力值为完全密实时的1.44倍,且已超出结构极限强度。综合分析认为,回填土石施工时机不当及边墙回填不密实是导致该明洞拱部产生裂缝的主因; 提出明洞结构设计计算应纳入施工动载,施工应严格掌控回填土石施作的时机,同时应加强建设管理等。     

双缸式混凝土输送泵泵送机构的有限元分析

为解决单线铁路隧道由于断面小、通道狭窄而造成的施工机械与混凝土输送泵互通不顺畅的问题,设计一种窄体双缸S阀混凝土输送泵,该混凝土输送泵泵送机构采用液压油缸带动混凝土输送缸的结构模式和双缸往复式工作原理,双缸并列设置,在不减小输送量的前提下降低整机宽度(整机宽度为1.49 m)。采用Ansys软件对混凝土输送泵的关键部件力学性能进行分析,并计算S阀体的疲劳寿命。结果表明： 在静载荷作用下,活塞杆、主油缸和混凝土输送缸的最大等效应力均小于材料的屈服极限,满足结构强度要求; S阀体在动荷载作用下的最大等效应力小于材料的屈服极限,且疲劳寿命在疲劳敏感曲线的50%～90%内,满足结构强度和疲劳寿命设计要求。     

基于D-H法的隧道锚杆安装机械手机构设计

为解决隧道锚杆安装过程中效率低、阻力大、不易完全装入等问题,采用D-H法建立锚杆安装机械手坐标系。通过对机械手结构的齐次坐标变换建立机械手运动学方程,并结合工程施工参数,得出推进机构运动与机械手爪运动之间的关系,理论计算出锚杆安装机械手相关设计参数,从而设计一种新型的隧道锚杆安装机械手。该机械手安装速度为38.9 mm/s,与传统钻杆推进安装方式相比,单循环节约工时约2 h,经济优势突出。     

拱北隧道超大管幕顶进横向地面沉降及管间作用分析

为研究小间距圆周群管顶进时的地面沉降规律及顶管间的相互作用,结合港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道管幕工程,对群管顶进引起的地面沉降进行分析,确定小间距圆周群管顶进时地层损失率的取值,提出沉降槽宽度系数的经验公式,并通过数值模拟分析先顶管群对后顶管引起地层损失及最大沉降的影响。研究结果表明： 拱北隧道管幕工程群管顶进引起的地表沉降满足控制标准要求。随着顶管埋深的增加,单根顶管引起的沉降槽宽度系数随之增大,地表最大沉降量随之减小,顶管顶进时的初始地层损失率为1.5%。由于顶管顶进技术熟练程度的提高以及先顶管群对土体的加固作用,地表沉降得到有效控制,管幕所有37根顶管顶进结束后的平均地层损失率减小至0.8%。     

基于小波降噪的地下连续墙弯矩估算方法研究

基坑地下连续墙侧向位移监测过程中不可避免地存在误差,以往利用侧向位移估算地下连续墙弯矩时忽略了对监测数据误差的处理。为解决监测数据误差带来的问题,引入小波降噪方法对侧向位移监测数据进行降噪处理,基于降噪后数据实现地下连续墙弯矩估算。以福州地铁2号线上街站基坑工程地下连续墙典型测点的侧向位移监测数据为研究对象,选择db3小波基函数、硬阈值函数、heursure 阈值对其进行5层小波降噪处理,采用6次多项式对降噪后的监测数据进行拟合并确定拟合曲线曲率半径（挠度）,结合材料力学受弯构件相关理论实现地下连续墙弯矩估算。结果显示： 1)小波降噪可以有效去除侧向位移监测数据误差,监测数据误差主要分布在-0.6~0.6 mm; 2)利用降噪后的监测数据进行多项式拟合可以有效提高拟合精度; 3)地下连续墙最大估算弯矩为635.1 kN·m,约为设计值的40%,施工过程中地下连续墙安全状况良好。     

基于改进的可拓学模型的城市道路隧道交通安全评价

为提高城市道路隧道的交通安全性,克服运营隧道安全评价难以进行定量分析的不足,根据改进的物元可拓学模型和变权理论,建立城市道路隧道交通安全评价模型,基于相关规范和已有研究成果,构建评价指标体系和指标定量分析标准。运用该模型进行实例分析,结果表明： 实例隧道1的交通安全等级为“低/3级”,偏向等级“较高/2级”; 实例隧道2的交通安全等级为“较高/2级”,与2座隧道的实际运营状况比较相符。将所建模型与其他常用评价模型进行对比分析,验证其实用性。从指标综合权重可以看出,路面亮度的均匀性和车型混杂率对评价结果影响较大。     

大倾角斜反井导孔定向钻进应用研究

为解决中粗粒花岗岩地层中反井法施工大倾角斜井时偏斜精度低的技术难题,采用高精度斜导孔轨迹控制技术、定向钻具组合技术以及钻孔孔壁泥浆保护技术,研制出新型TDX-1500斜导孔专用钻机,研发出一套大倾角反井法斜导孔的快速、高效、精确地钻孔定向控制技术。以河北丰宁抽水蓄能电站1#引水系统高压管道下斜段为工业性试验工程,使用TDX-1500斜导孔专用钻机、新型7LZ120短螺杆钻具以及SMWD-76无线随钻测斜仪等新型钻孔施工设备,利用钻孔泥浆进行护壁钻进,施工一条斜长302 m、倾角53°、偏斜率为0.42%的导孔,钻孔实际轨迹与设计轨迹高度拟合,斜导孔轨迹平缓圆滑,并精确进入靶域,技术参数上完全满足反井法施工的技术要求。     

探地雷达钢筋正演模拟及偏移成像研究

探地雷达（ground penetrating radar,GPR）在工程检测领域应用广泛,特别是应用于隧道衬砌结构检测。利用时域有限差分方法（finite difference time domain,FDTD）和完全匹配层（perfect match layer,PML）吸收边界条件,采用900 MHz天线,模拟了不同间距、不同深度、不同对应位置的单、双层钢筋混凝土结构,并运用频率-波速域（F-K）波动方程偏移技术分别进行了成像处理。研究表明： 1）有效探测范围内钢筋间距、埋深越大时,干扰信号越少,钢筋的反映越明显; 2）F-K偏移可较好地分辨出单层（上层）钢筋,斜对双层钢筋的分辨率比正对高。     

数控伞钻控制系统开发及Unity3D的应用

为提高钻爆法竖井施工的安全性,实现伞钻自动化施工,开发伞钻控制系统。首先介绍伞钻功能、结构等被控对象背景,之后分别从控制系统硬件、运动控制算法及人机界面软件、Unity3D功能应用等3方面进行描述。搭载该控制系统的伞钻装置进行多次钻孔试验,结果证明： 该系统整体功能、效率、精度达到设计目标,能实现凿岩过程的自动化,提高施工的安全性;Unity3D的应用可方便主司机获取伞钻各动臂位姿信息,也能从软件上降低各动臂机械干涉概率。     

广深港客运专线福田站及相邻区间隧道通风系统研究

广深港客运专线福田站及相邻区间隧道为单洞双线隧道,具有时速高、断面大、阻塞比小、活塞效应弱和散热量大的特点。为保证隧道内人员舒适性要求,必须解决隧道内温度和新风量控制等关键技术问题。从区间和车站活塞风井设置、风井面积及车站排热风量3个方面进行研究,主要结论如下:1)隧道内共需设5处活塞风井,分别为益田路1#风井和2#风井、福田车站两端活塞风井、皇岗公园风井;2)福田车站两端活塞风井面积均为60 m~2,其余3处活塞风井面积均为40 m~2;3)福田车站排热风量为540m~3/s;4)优化后隧道最高温度为39.3℃,人均新风量为76 m~3/h,均满足设计标准要求。