机械法联络通道施工自动导向及监测技术

机械法施工作为当今联络通道施工的发展方向,一方面因测量通道空间狭小和测站不规则位移等原因,其施工导向测量手段仍然停留在人工测量阶段,降低了机械法的施工效率;另一方面为掘进面附近受力管片的位移监测也多为人工方法,难以满足监测时效性的需求。为了同步解决机械法联络通道施工导向测量和监测的问题,开发了一套机械法联络通道自动导向系统。该系统基于高精度光纤陀螺的指北原理,采用光纤陀螺与双轴倾斜仪和目标棱镜组合构成导向靶,通过巧妙布设的基准棱镜和监测棱镜,在自动导向的同时也能够实现管片位移监测。     

水下隧道合理覆盖层厚度的有限元模拟研究

水下隧道覆盖层厚度目前基本上是凭经验确定的,采用不同的经验公式得到的计算结果差异很大。文章针对目前情况提出了采用有限元的求解方法,并结合公路隧道施工规范,模拟了拟建的重庆朝天门两江隧道在不同隧道覆盖层厚度时的拱顶位移和拉应力的分布及大小。通过与标准隧道的比较,得出了该隧道的合理覆盖层厚度,对同类工程有一定的参考价值。     

岩溶富水区深埋水沟排水隧道注浆圈参数研究

为合理确定深埋水沟排水方式下隧道注浆圈特征参数,以某岩溶富水区隧道工程为依托,采用FLAC3D软件建立流固耦合计算模型,针对其注浆圈参数进行合理探讨,研究注浆圈厚度、注浆圈渗透性对隧道涌水量、衬砌水压力、结构安全性的影响规律。研究结果表明： 增加注浆圈厚度或降低注浆圈渗透性可降低衬砌水压、控制涌水量、保障结构安全,但并不代表实际工程中注浆参数需要追求最值,而应兼顾安全性和经济性,选取相对合理的注浆参数;结合模拟计算结果与同类工程案例,建议依托工程注浆圈厚度以5～6 m、渗透性比值以注浆前的1/50（渗透系数为2×10-6 cm/s）为宜,并应结合实际进行技术经济对比,合理确定现场注浆参数。     

基于岩溶分布分析的突水风险评估模型研究

为实现岩溶突水风险评估的全过程动态修正与管理,一以岩溶发育分布规律为基础,采用半定量分析方法,估计溶洞与隧道在剖面图中的相对位置距离值,二将防突水岩层安全厚度的预测划分为初步估算、二次估计和动态测算3个阶段,每个阶段均采用有效的修正方式,不断获取更加准确且适用的防突岩层安全厚度预测数值。然后,综合考虑防突岩层安全厚度以及爆破开挖扰动深度影响,提出岩溶突水风险概率等级评价标准;通过划分突水量和溶腔高水头压强的等级,提出岩溶突水风险后果等级评价标准;并以二者为基础构建岩溶突水风险等级评估矩阵。最终,构建基于岩溶分布态势与防突岩层厚度的岩溶突水风险评估模型。通过具体工程实例检验,理论结果与实际情况相对比,验证所构建岩溶突水风险评估模型的合理性与可行性。     

斜拉桥箱形主梁斜腹板的合理厚度分析

针对斜拉桥中双箱式主梁,采用三维有限元分析方法,建立具有不同斜腹板厚度(18 cm,24 cm,30 cm,35 cm,40 cm)的5个箱形主梁有限元模型,分析其空间应力分布特点,归纳出斜拉桥中此类双箱单室倒梯形截面的薄弱环节及斜拉桥箱梁在不同斜腹板厚度下的应力变化。考虑到梁段以外附近区域的作用,在其两端截面上施加由平面杆系结构分析所得的端面内力,另外,索力和预加力(梁纵向、横隔梁横向、斜腹板竖向)也施加在相应的位置,分析了不同工况下箱形主梁在自重、索力和预应力作用下的空间应力效应。通过对以上工况计算结果的静力分析,归纳出斜拉桥中此类双箱式截面的应力分布特点,并提出斜腹板厚度的合理化建议。分析表明:斜腹板厚度为30 cm左右时,主梁的应力分布比较合理。     

水下冲击波作用下大缩比异化模型的数值模拟

以双层加肋圆柱壳结构为模型,采用数值方法对结构在水下爆炸冲击载荷作用下的动响应相似性进行研究,在完全几何相似的条件下,在弹性范围内,应用相似规律可将模型实验的结果推广到原型。但由于所有构件尺寸都按同一比例作几何相似,尤其是大缩比时,将导致某些构件(如型材等)的尺寸过小,模型实际建造难以实现,为此,将相似模型作为基础标准形式,根据实际情况对模型进行一定程度的变异,并分别采用了材料等效法和摊板厚法对相似模型进行变异。研究结果表明:材料等效法能较好地通过变异模型反映相似模型结构振动响应特性,但不适合模拟相似模型结构的应力变化;摊板厚法简单易实施,但由于变异模型局部刚度与真实情况不同,将导致实验结果误差过大。     

管道壁厚计算公式改进探讨

通过输油管道及注汽管线壁厚的选择等应用实例来说明传统的管道壁厚的设计公式过于保守,没有相应的壁厚修正标准或公式。这个问题在美国已经得到重视。可参照美国的做法,改进管道壁厚的计算公式,即引入最小壁厚设计因素,完善环向应力公式计算并研究确定管道壁厚与温差之间的关系。     

隧道防冻隔温层厚度的计算

提出利用斯蒂芬公式计算围岩最大冻结深度,利用等效厚度换算法计算防冻隔温层厚度。以西北地区某隧道工程为例,分别采用现场实测与斯蒂芬公式计算得到的围岩最大冻结深度和防冻隔温层厚度,计算结果与实测结果的绝对误差为133 %,表明:在没有实测最大冻结深度的情况下,可通过斯蒂芬公式计算围岩最大冻结深度和防冻隔温层厚度。     

衬砌劣化对水下盾构隧道变形的影响分析

针对目前世界最大直径水下盾构隧道的工程背景和劣化环境,通过分析衬砌劣化机理和行业规范标准确定了以有效厚度考量衬砌结构劣化,采用强度折减原理对强度参数进行逐步地折减,建立了考虑地层土性和覆土厚度影响的水下盾构隧道衬砌劣化模型,运用数值计算方法分析了衬砌劣化的多种组合工况,从而对衬砌劣化引起上海长江隧道（崇明越江通道）变形的特征表现和趋势规律进行了研究和探讨。研究结果表明：基于有效厚度折减的衬砌劣化分析方法能够有效地反映劣化后隧道结构的整体变形状况,且计算结果可靠合理,可为盾构隧道健康状态诊断与分析提供理论依据和技术支持,也可为运营管理部门正确及时的养护维修提供借鉴和指导。     

舰艇防护等级的等效厚度研究

简要回顾了舰用装甲结构形式的发展历程,提出了不同防护等级所对应的装甲结构形式应有不同的设计理念。为了更加规范化和方便评价防护效果,通过数值仿真将破片统一为10g或26g破片模拟弹,并将防护等级表示为均质钢板厚度,新的防护等级标准的概念更清晰、更简捷。