盾构静-动态泥浆渗滤成膜及支护效率控制方法

近年来，泥水盾构在越江跨海隧道中被广泛应用，隧道开挖面“泥浆-土水”相互平衡作用是工程安全的关键。盾构泥浆能否成膜、动态掘进泥膜是否存在、动态泥膜如何发挥支护作用等问题受到广泛关注，理清这些问题是保障开挖面稳定的基础。对此，基于多相流理论提出了泥浆“渗滤-成膜-生长”瞬态力学模型，探明了泥浆的流体特性和地层的水力传导性质的时空变化规律，揭示了盾构停机静态成膜和掘进动态成膜机制，并通过静、动态成膜2个实例计算验证了理论方法的适用性。研究结果表明：盾构静态停机状态下通常为全断面泥膜，泥浆以面力形式进行支护，盾构掘进时表现为动态局部泥膜，泥浆压力可较长距离前向传递，以渗透力的形式发挥作用；盾构掘进时开挖面泥膜分布为多辐扇形的局部泥膜，可分为泥膜渐变区和无泥膜区，无泥膜区域靠近先行刀臂，随着刀盘转速的增加，泥膜的厚度和泥膜面积逐渐减小；实际工程中，可以从泥浆材料和掘进参数两方面提升泥浆的支护作用，一方面根据地层-泥浆粒径比和泥浆黏度双控指标进行泥浆配置，另一方面宜降低盾构刀盘转速，同时适当增加掘进速度，充分发挥局部泥膜的支护作用，提高泥浆的支护效率和开挖面的稳定性。研究成果对泥水盾构施工安全有一定的指导意义。     

高速铁路黄土隧道内轨道板上拱机理及整治方案

采用现场钻探、调查等方法对高速铁路黄土隧道运营前洞口段轨道板上拱现象进行分析,研究轨道板上拱机理,并给出相应处理方案.分析结果表明:中心水沟渗漏导致地基土含水率增大是轨道板上拱的主要原因;隧底湿陷性新黄土受水浸泡软化,仰拱填充层开裂,明洞段受其两侧暗洞段与路基桩板纵向挤压作用产生隆起;受水浸泡后,寒季冻涨作用使轨道板上拱.整治前隧道进口洞门段轨道板上拱最大值为12.9 mm,采用旋喷桩对隧道仰拱底予以加固并采取隧道疏排水措施后上拱现象消失,说明该措施可有效控制轨道板上拱变形.     

矿山法隧道拱部装配式衬砌结构设计研究

为解决矿山法铁路隧道施工拱部常出现的衬砌背后脱空、二次衬砌厚度及强度不足等质量缺陷问题，提出矿山法隧道拱部采用装配式预制管片结构的新思路，并基于时速350 km双线铁路隧道，采用数值计算分析研究拱部装配式衬砌结构的系列设计参数。主要研究结论有： 1）提出拱部装配式衬砌环向不分块的整体预制形式，综合考虑理论计算结果、行车安全分析、机械设备运输及拼装能力、拱部衬砌承载能力等，确定拱部管片环向弦长8.6 m、纵向幅宽2 m、衬砌厚度50 cm的结构尺寸及配筋设计参数； 2）提出拱部预制管片之间环缝采用螺栓连接、拱部预制管片与现浇边墙采用“L”型榫接头的接头形式及其设计参数； 3）为保证拱部管片的顺利安装，“L”型榫接头应考虑一定的施工误差，同时拱部预制管片与初期支护间应预留安装空间，后期通过管片背后纵向注浆填充密实。隧道拱部装配式衬砌技术成功应用于重庆胡家沟隧道，总体实施效果较好。     

地铁隧道二次衬砌钢筋网防裂性能研究

为了定量分析防裂钢筋网提高隧道衬砌结构抗裂性能的机理和幅度,以地铁双线隧道二次衬砌结构为研究对象,采用荷载结构法和杆系有限元数值模拟方案,定量分析二次衬砌结构不设置与设置钢筋网这2种情况下的开裂临界荷载。其中素混凝土结构以达到极限拉应变为临界状态,衬砌结构增设钢筋网后以达到GB 50157-2013《地铁设计规范》允许的最大裂缝宽度0.2mm为临界状态。分析结果表明,配置防裂钢筋网后,Ⅲ级和Ⅳ级围岩衬砌结构抗裂性能可分别提高22.4%和19.3%,Ⅴ级围岩衬砌结构抗裂性能提高15.2%;Ⅲ级和Ⅳ级围岩二次衬砌结构的破坏形式由脆性破坏变为延性破坏,从而提高了其安全性能。     

基于视频图像的公路隧道火灾烟雾检测

为有效检测公路隧道火灾烟雾并预警，针对公路隧道传统火灾烟雾探测器存在的反应慢和功能单一等问题，通过分析研究火灾烟雾视频图像的颜色和纹理特征，提出一种基于烟雾图像特征的公路隧道火灾烟雾检测方法。首先，通过改进后的Vibe算法模型提取图像运动区域；然后，在YUV色彩空间中确定疑似烟雾区域后利用颜色滤出方法分割出疑似烟雾区域；最后，用从疑似烟雾区域图像中提取的颜色矩和均匀局部二进制模式（ULBP）与灰度共生矩阵（GLCM）构成机器学习分类器的输入向量进行隧道火灾烟雾识别。为满足复杂的隧道环境，对比分析BP神经网络、支持向量机、随机森林3种机器学习分类器的烟雾识别效果，选出最优算法作为公路隧道烟雾识别分类器。通过模拟公路隧道火灾烟雾试验视频和某实际公路隧道火灾视频对分类器进行试验测试，结果表明： 基于BP神经网络算法的检测系统识别性能最优，选取的烟雾特征具有较高识别精度，能够在隧道复杂环境中识别火灾烟雾。     

秦岭马白山隧道新型紧急救援站结构型式研究北大核心CSCD

针对艰险山区高速铁路隧道的防灾救援难题,文章依托秦岭马白山隧道,提出了适合该隧道的新型紧急救援站结构型式,并利用FDS软件模拟隧道内纵向通风时列车着火后的烟气扩散,确定了规范中尚未给出的紧急救援站隔离区长度参数。结果表明:(1)秦岭马白山隧道新型紧急救援站结构型式应包括疏散区、隔离区以及待避救援区;(2)利用FDS数值模拟时,在不考虑纵向通风下,烟气沿下坡方向的扩散长度为295 m;考虑沿下坡方向通风时烟气最远扩散长度为980 m,建议隔离区长度设置为1000 m。     

盾构隧道整体道床剥离病害规律研究北大核心CSCD

盾构隧道整体道床的剥离病害已严重影响地铁的安全运营。为研究整体道床剥离病害的规律,文章以国内某运营地铁线路为工程背景,建立整体道床-管片-注浆层数值模型进行分析研究。结果表明:列车轮组作用在道床一侧靠近伸缩缝位置时会引起较大的道床剥离变形,是最不利位置;列车荷载在振动作用下引起的剥离量远大于静载作用时的,且两者间存在函数关系;伸缩缝位置是最易发生剥离的区域,剥离首先发生在伸缩缝两侧边缘,随列车动载作用时间增加,剥离区域扩展至伸缩缝1.5 m范围内;注浆层刚度与接触面黏结强度均是影响剥离量的重要因素,提升注浆层刚度和道床-管片接触面的黏结强度可有效减少剥离量。     

TBM工程适应性研究与挑战及应对思路

隧道掘进机(TBM)以其快速、优质、安全的施工特点已被我国工程领域广泛认可,且正在不断扩大应用范围甚至迎来"井喷式"发展趋势。为拓展TBM应用领域和范围,从地质适应性、支护结构、构筑物结构强度与耐久性、掘进速度、综合成洞速度、成本6个方面分析各机型的工程适应性,研究TBM发展所面临的挑战并从设备、隧道设计和施工三方面提出了初步思路,以期为相关单位和工程提供参考,促进TBM施工健康发展。     

盾尾密封全过程管理要点与实践

为解决盾尾密封损坏导致的工程安全和进度问题，通过跟踪、统计多项盾构隧道工程盾尾密封使用和更换情况，总结盾尾密封的失效形式，并分析盾尾密封失效的原因，主要表现在盾尾密封设计缺陷、盾尾刷制造与安装质量差、油脂填充质量不高、施工过程控制不严以及应急预案准备不充分等方面。提出基于全过程管理理念的盾尾密封管理方法，从盾尾密封设计、盾尾刷制造和安装、初装油脂、施工管理、应急管理5个阶段，对盾尾密封的全过程管理要点和对策进行系统研究。该方法在中俄东线天然气管道长江盾构穿越工程得到成功应用，保障了盾构施工中盾尾密封安全，为盾尾密封的科学管理提供了新的思路和举措。     

全预制盾构隧道边箱涵精细化施工分析

依托京张高铁清华园隧道工程,介绍清华园隧道工程及其隧道内边箱涵施工工法,并详细讨论边箱涵预制化施工的优缺点。盾构隧道采用全预制轨下结构有5大优点:降低施工现场环境污染,有效改善施工现场工人作业环境,有助于提高工程整体施工效率,降低施工作业风险水平,保障钢筋混凝土构件的质量水平。但依然存在以下缺点:提升构件制造及运输维护费用,构件现场吊装精度要求较高。针对清华园隧道边箱涵吊装施工精细化施工问题进行有限元分析,发现由于边箱涵重心两侧吊装孔距不同,会导致边箱涵近重心侧产生应力集中现象,同时将随着吊装误差的提高应力集中现象显著提升。为保证边箱涵的精细化施工,边箱涵吊装误差不得超过60 mm,两侧边箱涵左右交错拼装施工,建议未来类似工程中异形构件吊装孔设计应考虑吊装误差产生的影响。