BIM辅助铁路隧道施工方案可视化设计应用

基于BIM技术的3D可视化设计环境和4D虚拟仿真环境,研究BIM辅助施工方案可视化设计和虚拟推演的方法和流程,以及施工方案的环境、结构和施工设施等三维数字模型设计原则。针对铁路隧道仰拱与仰拱填充施工特点,利用BIM辅助施工方案可视化设计,建立施工方案的三维数字模型,优化设计仰拱与仰拱填充快速施工装备与工艺,模拟方案的施工过程。结果表明,BIM辅助铁路隧道施工方案优化设计,取得了很好的效果。     

内外温差对明挖隧道主体结构内力的影响研究

明挖隧道内外温差会使其衬砌结构产生附加应力,严重时会使隧道轴线方向的衬砌产生环向裂缝。通过对温度进行现场监测,获得工程实际内外温差,对其规律进行简要分析并将其作为有限元计算的温度边界条件;采用ANSYS进行有限元计算,考虑明挖隧道主体结构修建完成和回填完成两个阶段,对隧道内部温度低于外部温度、隧道内部温度高于外部温度以及无温差3种工况进行分析,得出温差对隧道结构应力的影响规律。     

隧道掌子面施工风管布设方式对稀释瓦斯效果影响研究

以成贵铁路白杨林隧道为研究对象,对瓦斯隧道施工压入式通风效果进行分析,利用CFD流体动力学软件,建立模型并进行数值模拟计算,得到不同风管出口距掌子面距离下,隧道内风速流场和瓦斯浓度的分布规律,并与现场测试数据进行对比,优化流场分布,减少瓦斯在掌子面附近积聚的现象。计算结果表明:一定风速条件下,风管末端距掌子面距离直接影响施工通风效果和掌子面瓦斯浓度分布。风管末端距离掌子面越大,稀释瓦斯效果越差,掌子面瓦斯积聚现象越严重。单侧风管通风情况下,掌子面瓦斯稳定浓度为0.07%,瓦斯浓度随风管末端距掌子面的增加而升高。根据白杨林隧道瓦斯溢出和施工通风情况,得出其风管末端距掌子面距离为13m可使瓦斯不形成聚集,保证施工安全。     

考虑流变特性的隧道围岩变形效应分析

为了探讨考虑流变效应情况下隧道围岩和衬砌的变形情况,从而进一步确定隧道的合理衬砌时机。首先,分析围岩的流变特性对隧道变形和衬砌抗力的影响,通过理论推导得到了同时考虑黏弹塑性的隧道围岩变形计算公式,该公式包含时间参数,可确定达到不同衬砌位移及围岩位移所需要的时间。然后,以南龙铁路隧道工程为背景,针对隧道拱顶下沉、周边收敛、围岩压力和初衬内力,开展隧道二衬合理支护时机的监测分析,得到围岩变形计算公式中的待定系数,并确定隧道衬砌的合理支护时机。将得到的结果与现场监测的结果进行对比,发现二者得到的二衬支护时机基本相同,从而验证计算结果的正确性。     

时速160km以下双层集装箱运输铁路有砟轨道隧道内轮廓研究

目前运营时速160 km以下(双箱运输)有砟轨道隧道内轮廓难以满足大型养护机械(特别是大型清筛机)作业空间需求,通过对新建时速160 km以下电气化铁路(双箱运输)有砟轨道隧道的建筑限界、接触网悬挂方式及布置、大型养护机械空间需求、轨道结构形式、侧沟及电缆槽设置等内轮廓影响因素进行综合分析,确定单双线铁路有砟轨道隧道内轮廓控制性尺寸、拟定内轮廓方案,通过对各型内轮廓方案的结构安全性、经济性及施工便利性比较,给出推荐方案,为通用图编制和纳入规范奠定基础。     

基于Hoek-Brown模型的铁路隧道围岩分级研究

铁路是一种典型的带状交通工程,山区铁路往往穿越多种复杂的地质条件,地质勘察工作量大。为基于常规的地质调查,快速分析出沿线岩层的物理力学参数和围岩分级结果,基于Hoek-Brown强度准则,对岩体宏观物理力学参数进行反演预测,建立基于常规调查和室内试验的围岩宏观力学参数分级模型。同时,采用C#编制岩体宏观力学参数估算软件,应用该软件可以便捷地对岩体的多项宏观物理力学参数进行分析。通过模型各参数的敏感性分析,发现GSI的取值是影响隧道围岩物理力学参数的关键性指标,并重点对道扎子隧道围岩的宏观物理力学参数进行取值研究,基于分析结果对道扎子隧道混合岩地层的围岩进行快速分级,有效地指导工程设计。     

牡绥铁路双丰隧道辅助坑道设计研究

双丰隧道是牡绥铁路最长的隧道和重点控制工程,其辅助坑道设置对隧道建设本身及牡绥铁路整体建设都具有重要的意义。隧道开工后因施工组织受客观条件影响,先后将设计的2座斜井由单车道变更为双车道;在2号斜井工区率先进入第三系泥岩后,开挖变形大,易发生涌水涌泥,施工受阻,通过对比研究斜井、迂回平导方案,推荐增加迂回平导辅助1、2号斜井工区施工;详细介绍斜井断面的拟定及新增迂回平导平、纵断面设计及优化和内轮廓拟定等,最终有效保证了隧道的施工安全和顺利贯通。     

双线公路隧道下穿铁路隧道不同施工工法理论研究

针对新建隧道下穿既有铁路隧道施工安全性问题,基于有限元摩尔库伦原理对不同施工工法的三维隧道交叉模型进行模拟分析。对比分析CD法、CRD法和双侧壁导坑法的新建公路隧道下穿既有铁路隧道引起的公路隧道施工不同部位稳定性演变和运营铁路隧道沉降变化,以期为类似工程提供借鉴作用。研究结果表明:对于自身隧道开挖,双侧壁导坑法在控制拱顶沉降具有一定优势,但在水平收敛上CRD法效果最好,其次是双侧壁导坑法。不同工法对既有铁路隧道的沉降影响不同,采用双侧壁导坑法公路隧道施工对既有铁路隧道的沉降影响最小,且不建议在交叉隧道处采用CD法进行施工。     

铁路隧道震害评估中标度法及权重值的确定研究

基于层次分析法原理,建立了铁路隧道结构构造和常见震害形式的层次模型,通过采用1-9标度法、9/9-9/1分数标度法、10/10-18/2分数标度法、20/2~28/2指数标度法、90/8~98/8指数标度法等5种方法分别构建判断矩阵,借助Matlab软件求最大特征值λmax后,运用计算一致性指标(CI)和平均随机一致性指标(RI),得出计算一致性比例CR指标值,对5种常用权重值计算方法的适用性进行检验。研究表明:在铁路隧道地震灾害损失定量评估时,采用9/9~9/1分数标度法计算权重值较为快速、准确、合理、便捷,可作为铁路隧道灾害定量损失评估权重值的计算依据。     

高地应力软岩隧道围岩压力及二衬受力特征研究

为研究高地应力条件下软岩隧道围岩压力作用规律及二衬受力特征,依托兰新铁路第二双线大梁隧道,分别对隧道围岩与初期支护、初期支护与二次衬砌之间的接触压力进行现场监测,得出上述压力随时间变化规律和沿隧道横断面分布特征,基于实测围岩压力对隧道二次衬砌结构内力进行计算。研究结果表明:初支围岩压力和初支与二衬接触压力随时间发展呈不同变化规律;围岩压力在空间分布上表现出"两侧大、拱顶小"的侧向挤压特征;二次衬砌围岩压力分担比例平均值在45.0%~70.3%;实测围岩压力较规范围岩压力计算出的二衬内力更符合实际。