漫谈矿山法隧道技术第十四讲——隧道涌水及其控制方法

分析制定隧道控制地下水对策的基本观点:既要考虑隧道施工对地下水的影响,也要考虑地下水对隧道施工的影响。指出控制地下水的对策必须符合3个条件:1)确保施工作业安全、顺利地开展;2)不对周边环境产生有害的影响;3)以合理的工费和工期来实现。隧道涌水视其发生位置、涌水量、发生时期、涌水量的历时变化等是各种各样的,应对隧道涌水进行合理分类,以便有的放矢地采取相应的对策。介绍了日本统计的地质构造和涌水现象的分类。涌水处理应达到3个基本目标:1)确保隧道施工在无水的条件下进行,或者是在可以接受的渗漏水条件下进行,或者是在对周边环境"可接受干扰"的条件下进行;2)二次衬砌原则上不承受水压作用,不得已时把水压控制在二次衬砌容许的范围内;3)运营中的隧道洞内不能成为地下水流经的通道,隧道衬砌背后必须形成一个纵横交错的、不易堵塞的、通畅的排水系统。达到上述目标的基本方法是:充分利用和提高围岩的隔水性能,合理地处理好"排"与"堵"的关系。针对涌水处理的3个基本目标,分别介绍了国内外相应的经验和措施。1)一些国家的指南、标准对隧道的涌水量进行了分级,认为涌水量≤2.5 L/(min·m)时基本上可以认为是在无水条件下施工;一般的线状流水、经常涌水可以用自然排水法排水;而针对突发大量涌水,则需要采取特殊的地下水对策予以解决。2)按照二次衬砌是否承受水压,隧道可分为3种情况:1衬砌不承受水压,即所谓的完全排水型隧道;2衬砌承受全部水压,即所谓的非排水型(防水型)隧道;3衬砌背后设置注浆域,分担衬砌承受的水压,衬砌只承受部分容许的水压。从目前的隧道设计实际来看,在山岭隧道中多数采用方案1,在城市隧道中多数采用方案2,在高水压和突发大量涌水的极端情况下采用方案3。介绍了日本、美国的设计经验。3)我国铁路隧道采用把地下水引入隧道,再从洞内两侧边墙附近设置的排水沟排出地下水的做法是值得商榷的;特别是在可能发生冻害的地区,更不可取。在国外,日本、德国、法国等国家的铁路、公路隧道基本上是把中央排水管设置在仰拱内或仰拱下方,而在隧道两侧只留有用于排出流入隧道内的雨水或隧道清洗水的排水沟;因此,建议立项研究取消洞内排水沟,设置中央或两侧脚部排水管的问题。最后指出,实现涌水处理的3个基本目标我们尚需努力,特别是"目标"的定位问题,尚需进行基础性的研究才能解决。在隧道施工中,涌水是不可避免的、客观存在的现象,我们积累的经验非常丰富,但缺乏系统的、认真的总结和归纳。     

斜壁结构的水动力收敛方法研究

在分析波浪中的船舶运动或者计算大型结构的水动力系数时,往往采用时域格林函数方法。时域格林函数的一个重要局限性在于它在计算具有倾斜壁面的水动力系数时,结果很容易发散。时域格林函数本身的奇异性以及高频振动特性显然是水动力发散的一个重要原因。但即使该奇异性通过增加粘性以及表面张力的方式使之消失,计算具有斜壁结构的水动力时,发散现象依然存在。因此,该文提出一种滤波方法,除去时域格林函数的高频部分,留下其低频部分,并定义滤波系数,从而使作用于斜壁结构上的水动力值收敛。通过文中结果与频域兴波格林函数法的比较来确定最优滤波系数。结果表明：最优滤波系数几乎与运动幅值无关,但会受到运动频率以及物面形状的影响。     

防空装备战场抢修保障模型研究*

防空武器装备作战任务重、遭受打击强,给装备保障工作提出了较高的要求。在分析了其战场环境下受损规律的基础上,对防空武器装备战场抢修任务组织实施流程进行了研究,并运用Ex tendSim平台进行了仿真,对进一步开展防空武器装备战场抢修组织决策的研究具有一定的帮助。     

复合材料船舶帽型加筋结构静力分析

分析不同截面形状和不同铺层方案对复合材料帽型加筋结构最大位移的影响。分别采用Beam188,Beam189,Shell99单元模拟矩形截面帽型加筋梁结构,结果显示建立整船模型时可以采用梁单元代替壳单元模拟复合材料帽型加筋梁的方法来简化建模。同时还研究不同铺层、不同铺设角、不同截面形状对帽型骨材每一层等效应力的影响,为复合材料船舶帽型加筋结构的计算和设计提供参考。     

移动式格栅除污机的应用与设计

针对大型泵站进水口设置多台并列布置的固定格栅,其工程投资大、设备利用率不高的弊端,建议使用移动式格栅除污机,并对其结构形式、主要构件设计计算及关键技术进行了阐述。移动式格栅除污机的成功应用为我国的水处理事业增添了一项新的专用设备。     

旧路改建段路基处理方案的选定

在公路建设中经常遇到把旧路改建成一、二级公路的情况,针对河北省地区的土质情况,不能直接在零填挖土基上做路面结构层,需对不同类型的土基采取相应处理措施。文中介绍了3种类型土基下路基处理方案的选定过程,并根据不同的试验方法和依据提出了具体的处理方案。     

我国桥梁的进展

该文叙述我国桥梁的发展情况,所达到的水平及今后发展方向。概论中提出考察技术进步的五个重要视点:即:1、桥型选择;2、材料选择;3、施工工艺;4、结构分析;5、方案综合。桥梁类别分三大体系,按桥面受力状态分,可分为九种桥型即:拱桥体系:斜腿刚架、拱桥、系杆拱;梁桥体系:简支梁、连续梁、悬臂梁;悬吊体系:斜拉桥、悬索桥、第九种桥。上述中八种已变为现实,唯第九种桥因找不到合适的材料去构成,尚在研究中。该文用上述5个视点去考察桥梁三大体系。考察结果是我国混凝土拱桥和钢拱桥达国际领先水平。我国梁桥体系已达国际水平,仍须总结提高。我国斜拉桥正在走向国际领先水平。我国悬索桥已达到国际先进水平。今后桥梁发展的方向是:1、各种桥型跨度的进步;2、施工工艺的进步;3、科学研究的进步。     

地铁内排水泵站的设置

介绍了地铁内排水泵站的设置原则,以及各类泵站的设置位置、泵站最大排水量、集水池有效容积大小、泵站应采取的监控方式等方面的内容。应在考虑可能的施工方法、正常运营和事故情况下可能产生的废水量、泵站失去工作能力时对地铁影响等因素的基础上,再确定泵站的能力、控制方式、设备选型等。     

既有线改造补偿措施的控制保护方案选择

通过南昆线牵引供电扩能综合补偿措施的介绍,分析了各装置的控制保护特点、系统的配合参数,提出了适合于该线的最佳控制保护配置方案及整定计算方式和选择。     

SOA在海战场综合电子信息系统中应用的构想

分析了海战场综合电子信息系统新的发展需求,提出了采用面向服务软件体系结构开发海战场综合电子信息系统软件的思想,并对之进行了分析比较,最后给出了海战场综合电子信息系统体系结构向SOA迁移的策略。