适于TBM施工的HSP法实时预报技术设计与实现

为实现TBM施工隧道的实时地质预报,以TBM刀盘滚刀破岩震动作为震源的HSP法地质预报技术为基础,通过分析TBM施工工艺与机身结构特点,对HSP系统硬件和软件进行优化设计,使其小型化、自动化和智能化,并搭载于TBM上进行智能控制。在TBM掘进过程中,首先,通过隧道轮廓位置的检波器连续或高频次地采集地震反射波信号; 然后,经系统软件对数据的自动处理,实时获取掌子面前方地层反射特征参数图谱; 其次,通过智能识别技术完成对不良地质反射界面的有效拾取与判识; 最后,实现不良地质的探测。通过对适于TBM施工的HSP法实时预报技术进行优化设计,实时探查前方地层不良地质(体)位置、规模与性质,为TBM的高效施工起到一定的推助作用。     

地下工程平衡稳定理论再研究

目前,地下工程结构在计算分析方面主要采用传统松弛荷载理论（类似荷载结构法）和数值分析法;在合理结构构造、施工工法等方面主要采用岩承理论（类似地层结构法）,这些已有理论或方法隐含“变形协调控制”假定,实际应用中往往将这些假定忽视,因而需进一步发展新的理论方法以适应实际应用的需求。在大量工程实践和试验的基础上,揭示地下工程有效承载结构层与围岩荷载转移规律之间的关联性,建立地下工程平衡稳定理论,此理论既能反映传统“松弛荷载理论”和现代“岩承理论”的基本内容,又能拓宽平衡稳定性等内容,是地下工程平衡稳定性的新认识、新理念; 同时提出能量控制技术、预支护技术、受力独立性综合技术、变形协调控制技术4项关键技术。将这些技术合理地运用到实际工程施工中,将便于利用已有或新成果分类预防和控制地下工程质量和安全,为解决新型地下工程问题提供新的依据。     

基于人工势场法的车道保持系统

针对车道保持系统中的横向控制问题,采用人工势场法设计了转角控制器。选择跨道时间为势场参数,建立多模式跨道时间模型,以跨道时间为变量设计势场函数,以得到的势场力代入参考车辆模型得到理想横摆角速度和理想侧向加速度,以车速为阈值计算出理想方向盘转角,用PID控制跟踪理想方向盘转角实现车道保持。利用Carsim/Simulink联合仿真验证了该方法的有效性,还与传统道路势场法做了对比,并在实车上验证了其可靠性。     

岩溶隧道瞬变电磁三维超前探测技术研究

针对岩溶发育地区隧道开挖时现有地质预报技术对岩溶突水较难做出准确预测的问题,设计出大断面三维多匝小回线瞬变电磁探测技术。依据岩溶发育特点,采用数值模拟方法对隧道掌子面前方25 m和50 m处不同体积富水溶洞进行模拟,研究掌子面前方不同距离和规模的低阻异常体瞬变电磁响应特征。基于数值模拟结果,在张吉怀铁路古丈隧道岩溶发育段进行探测验证,结果表明： 1）溶洞模型在二维视电阻率等值线断面图上25 m和50 m处形成闭合、视电阻值小于60 Ω·m的低阻区,低阻区与设计的模拟体的位置和范围一致; 2）大断面三维多匝小回线瞬变电磁探测三维显示结果与现场实际揭露情况基本吻合,采用该技术能够准确预报掌子面前方17~30 m、隧道两侧20 m到隧道中轴线的充泥含水溶洞。     

X52管材土壤腐蚀速率测试及结果分析

根据土壤中的含水率和土壤环境中阴离子Cl-、SO2-4、HCO-3、CO2-3的浓度,通过正交设计配置了25种土壤,利用改进的电阻法,测定了X52管材在不同组成土壤中的腐蚀速率.分析了土壤组成对X52管材土壤腐蚀速率的影响.结果表明:土壤含水率是影响X52管材土壤腐蚀速率的主要因素,而且当土壤含水率小于14%时,腐蚀速率随土壤含水率的增大逐渐增大,当土壤含水率超过14%时,土壤腐蚀速率随土壤含水率的增大而下降很快;土壤溶解盐中的阴离子Cl-、SO2-4、HCO-3、CO2-3对X52管材土壤腐蚀速率的作用相对较小.     

隧道混凝土防水性能研究

从多孔介质渗流力学角度出发,研究了水在混凝土中的渗流规律,通过试验测定了混凝土的渗透系数和启动压力梯度,并结合非Darcy渗流理论分析了水在混凝土内渗透深度和时间的关系.结果表明,混凝土的渗透系数极低;水在渗透过程中存在一个平衡深度;隧道混凝土可以达到较高的抗渗等级,而抗渗等级法不适合评价高强混凝土.通过研究,提出抗收缩能力才应是防水混凝土的关键问题所在,并希望在今后的防水混凝土配合比设计中得到足够重视.     

上海长江隧道连接通道水平冻结法施工

主要介绍了上海长江隧道连接通道冻结法施工技术,包括冻土帷幕设计、冻结孔布置、连接通道开挖支护、控制冻胀和融沉的措施等,同时对连接通道的主要技术创新措施进行了分析。     

复杂地层地铁旁通道冻结孔施工技术

在复杂地层中,对地铁旁通道采用水平冻结法施工是一种有效手段,而冻结孔施工又是旁通道工程的关键工序之一.结合上海地铁十一号线祁连山-真南路站区间旁通道施工实例,介绍了含承压水的砂性土复杂地层中旁通道冻结孔的施工技术,包括壁后预注浆加固、冻结孔开孔以及夯管等技术,对类似地质条件下旁通道冻结孔施工具有一定的参考价值和指导意义.     

管棚超前支护在平顶直墙隧道中的优化设计

管棚法作为浅埋暗挖隧道的一种辅助工法在防止隧道塌方、控制地层位移方面发挥着重要作用.管棚设计需要确定两个基本参数--间距、截面尺寸.而管棚的设计理论还不够成熟.文章引入土拱原理可以计算管棚的最大间距;而对于截面尺寸.提出在弹性地基梁法的基础上,考虑隧道开挖影响并结合增量法进行计算较为合理.同时认为,两个基本参数的相互影响必须综合考虑,假定管棚直径进行间距设计,应根据管棚受力分析进行校核,通过多次循环假定、计算、校核以得到较为合理的管棚设计参数.     

基于湿度应力场理论的膨胀土边坡稳定分析

边坡土体中的膨胀力是导致膨胀土边坡失稳的主要原因之一。文章基于湿度应力场理论,采用ANSYS软件的热传导分析功能模拟分析边坡的降雨入渗以及膨胀变形,并采用有限元强度折减法对不同条件下边坡安全系数进行计算,分析了膨胀土边坡稳定规律,为膨胀土边坡处治提供理论依据。