地热利用型盾构法隧道施工探索——以清华园隧道能源管片设计、制作及安装为例

土建工程中的隧道结构兼作浅层地热换热构件时被称作能源隧道。盾构隧道中可先将热交换管安装在预制管片中形成能源管片，现场施工时将各管片连接形成回路，这种隧道称为能源盾构隧道。文章基于国外已有的2个能源盾构隧道管片施工和安装研究实例，结合京张铁路清华园隧道3环27个能源管片的设计、制作及安装工作，从管材的选用、管片的预制、管片的现场安装等方面对地热利用型盾构法隧道的施工方法进行总结梳理，根据施工中遇到的具体问题，从管片制作和现场施工的角度对能源管片规模化施工面临的问题提出可能的解决方法。     

隧道爆破减震技术措施研究

文章以重庆市轨道交通三号线一期工程华新街-观音桥区间隧道爆破开挖工程为例,从爆破振动效应的产生及其影响因素的理论分析入手,结合工程实践中爆破振动效应实际测试结果,对隧道爆破减震问题进行系统的综合研究,得出一系列相应的隧道爆破施工减震技术措施。     

基于延迟脱体涡算法高速列车通过隧道时的绕流特性

基于延迟脱体涡算法和滑移网格技术,建立CRH380A型列车的含有转向架的三维可压缩瞬态仿真模型,模拟研究高速列车气动力、速度场和表面压力这3大绕流特性的变化规律。结果表明:延迟脱体涡算法能较好地捕捉列车通过隧道时的气动特性;当列车头部刚驶入隧道时,气动阻力迅速升高并在车头完全进入隧道时达到最大值,列车下方2侧的速度纵向分量会急剧增加,位于靠近设备舱位置的速度纵向分量会显著降低;当尾车刚驶入隧道时,隧道内壁与列车侧面之间的流场会出现回流区;当尾车全部刚驶入隧道时,气动升力和侧向力骤然增加;当列车全部驶入隧道后,气动力的波动幅值均明显升高;列车通过隧道过程中,列车侧面压力整体上呈现先增后减、最后维持周期性波动的趋势,处于尾流区的车尾部位具有更强烈的波动特征;列车裙板和车底的表面压力整体上均呈先减后增、最后维持在较高幅值波动的趋势,对列车相关结构的疲劳强度产生不利影响。     

平头方尾运输船舶开槽减阻研究

传统的平头方尾型运输船舶具有载重大、吃水浅的优点,但航行阻力大,航速低。本文针对该船型开展了开槽减阻的研究,通过在船底开设纵向槽道对艏部高压区进行引流减阻,来实现该船型高航速运输的要求。船体流场及阻力采用RANS方法进行数值模拟,并计及航行姿态的变化。通过改变槽道长度、宽度以及槽道顶板的形状,研究了减阻效果与槽道几何尺度的关系。针对某型船船的研究表明,船底槽道的引流量是影响减阻效果的主要因素,当采用纵向贯穿的槽道,且槽道顶板的折角点设在船中时,可使原船30节时的减阻率达到24%以上。     

软土地区盾构隧道下穿铁路干线引起的线路沉降规律分析

软土地区盾构隧道下穿铁路干线引起的上方铁路线路沉降规律与一般情况下盾构推进引起的地面沉降规律有较大的不同。基于某地铁隧道工程实例,对隧道下穿铁路的施工期及其后续阶段的线路沉降进行观测。根据观测数据,从沉降发展的时间历程、施工各阶段沉降量所占比例和地面沉降槽的特征3个方面进行了分析研究。结果表明:此类工程的地表沉降规律特点主要是后续沉降量在总沉降量中所占比例相当大,并且其沉降达到稳定需要的时间远比通常情况要长,最终沉降量的大小几乎完全由后续沉降决定;此外,其沉降变形槽的深度和广度也更大,而且后推进的隧道上方沉降尤为显著。     

隧道三维点云施工监测技术与应用

隧道工程作为特殊的地下工程构筑物,施工过程具有很大的难度和风险,对施工过程进行信息化监测十分重要。采用三维激光扫描测量技术,通过三维点云测量,可以进行隧道开挖过程与模型对比分析、变形对比分析和侵限对比分析,及时地掌握隧道施工过程中隧道的沉降和收敛情况、隧道结构的受力和变形情况,为及时调整支护参数、确定二次衬砌最佳时机和修改设计提供可靠的依据;并可依监测成果进行隧道施工安全风险预警预报和风险分级管理。工程实践表明,三维激光扫描系统具有速度快、精度高等优点;测量结果与Leica TPS1200全站仪对比表明,精度符合规范规定的相关要求,数据十分接近。     

探地雷达数值模拟及其在隧道检测中的应用

利用时域有限差分(FDTD)方法,对隧道工程检测中常见检测目标进行数值模拟,分析脱空、单层钢筋、双层钢筋等目标体的探地雷达反射信号图像特征,并对隧道检测中的雷达信号图像采用遗传算法进行反演,引入目标相关系数用于反演结果全局寻优,实现对多次反射的压制,降低浅部钢筋反射信号对识别深部目标体的影响。通过对数值模拟结果进行反演,证明该方法理论上的有效性,并结合工程实践中的应用效果,说明该方法的优点与局限性。     

黄土地区铁路建设项目对地下水环境的影响研究

在我国西北地区,铁路项目的隧道工程越来越多,其对黄土含水层的地下水环境影响受到关注。为减轻隧道工程对地下水环境的影响,保证当地居民正常的生活用水及生态用水,以穿越黄土地区的铁路项目南惠隧道为例,在现场调查的基础上,介绍该隧道工程线路附近区域的水文地质条件及隧道外环境现状,重点分析该隧道工程的建设对线位附近地表水库、两侧村民饮用水井及对隧道洞顶植被可能产生的影响,并结合工程的具体情况,提出相应的环境保护措施,确保工程对地下水环境的影响降到最低。并对同类隧道工程给出工程环保选线上的一些建议。     

基于隧道断面面积变化的围岩稳定性判别

随着新奥法施工技术的广泛应用,围岩的动态变形越来越受到人们的关注。目前,我国主要是通过监测典型节点的位移来判断围岩变形的稳定性。典型节点的变形并不能代表整个围岩断面的变形状况,该方法存在一定的缺陷,因此提出采用隧道断面面积变化的方法来评价围岩变形的稳定性。采用突变理论数学方法计算Ⅳ级和Ⅴ级围岩在不同埋深条件下断面面积的变化值,得出面积变化的极限值,最终以此极限值作为判定围岩变形稳定的判据。