爆破施工新建地铁隧道与既有运营地铁的相互动力响应研究

以深圳新建地铁3号线下穿既有地铁4号线为工程背景,采用数值分析方法,对爆破施工新建地铁隧道与既有运营地铁的相互动力响应进行模拟分析.结果表明:在爆破振动作用下,既有地铁隧道二衬的最大拉应力、最大竖向位移和最大振速均位于仰拱中心处,仰拱、拱脚、边墙及拱顶位置处的最大竖向位移和最大振速依次减少;开挖进尺为1m时,仰拱中心振速超过了爆破安全控制标准,因此在施工中应对既有地铁隧道二衬的振速进行重点监测,为安全计,建议将开挖进尺设计为0.5m;既有地铁运营对新建地铁隧道产生的最大位移为0.22 mm,最大附加弯矩为750 N·rn,最大附加轴力为30 kN,说明既有地铁运营对新建地铁隧道的影响较小,在新建地铁隧道设计和施工时可以不予考虑.     

隧道阻塞比对临界风速影响的模型试验研究

分析阻塞比对临界风速的影响,采用1∶20缩尺隧道模型,在火源功率为5.88kW时,对9种不同阻塞比的临界风速进行模型试验研究。结果表明:有车辆阻碍物时临界风速明显降低,并随着阻塞比的增大而减小,且减小比例略小于阻塞比;对临界风速的测量值进行数据拟合得到阻塞比修正系数为0.548,从而提出考虑阻塞比时临界风速的计算公式;对比分析本实验所得与既往研究所得临界风速减小比例与阻塞比的关系,认为火源燃烧面高度、火源位置(火源与阻碍物的相对位置关系、火源在阻碍物内/外部)和车辆侧壁开口面积是导致有车辆阻碍物时临界风速减小比例与阻塞比关系不同的主要因素。     

铁路隧道群划分标准的影响因素及其救援站设置探讨

现行规范中规定"隧道与隧道紧密相连、隧道洞口间距不超过400 m的相邻隧道统称为隧道群",根据该规定,需设置较多数量的紧急救援站和配套工程,工程投资巨大。开创性地从火灾情况下烟气蔓延时温度、可视度方面着手,采用理论分析和实际调研的方法,研究铁路隧道群划分标准及其救援站设置原则。研究结果表明:(1)隧道群中隧道口间距大于250 m时发生火灾,相邻隧道基本互不影响;(2)当隧道洞口间距小于250 m时,可以将相邻的隧道理解为隧道群;(3)隧道洞口间设置了车站的相邻隧道可不受洞口间距控制是否作为隧道群设计,可在相邻的隧道设置射流风机,控制烟雾向隧道内扩散;(4)隧道群中的紧急救援站应尽可能布置在明线上,救援站长度应依据任意车厢着火,且列车均在明线停车考虑。     

能量守恒原理在Ⅴ级围岩隧道衬砌设计中的应用研究

在围岩-衬砌这个封闭系统中,隧道的开挖和支护过程伴随着能量的传递和转化,不考虑热能散失并将围岩视为弹性体,则围岩势能的释放即为衬砌结构弹性应变能的增加。刘红燕等[1-2]利用该能量守恒原理对Ⅲ级围岩单线铁路隧道进行了衬砌厚度的计算,在此研究成果的基础上进一步研究了能量守恒原理对于Ⅴ级围岩衬砌设计的适用情况。针对Ⅴ级围岩建立FLAC3D模型动态模拟隧道的开挖过程,利用matlab语言编写弹性应变能密度函数从而得到实体模型各单元的弹性应变能,最后得到特定范围内围岩势能随掘进深度的变化曲线。由此围岩势能变化曲线可得出隧道开挖后围岩的势能释放值。此外,通过进行钢纤维混凝土(SFRC)构件的韧性试验,确定SFRC三分梁破坏与SFRC衬砌破坏时的能量消耗关系。据此建立能量方程并可得出SFRC衬砌的理论厚度,经检算,设计厚度满足安全性要求。结果表明,能量守恒原理的隧道衬砌设计方法不再受Ⅱ、Ⅲ级围岩小断面情形的限制,它同样适用于V级围岩大断面隧道的衬砌设计。     

寒区老旧铁路隧道改造方案研究

近年来,随着环境污染问题及能源短缺问题的日益突出,结合运量增长需要,我国老旧铁路电气化改造工程日益增多。受净空条件限制,隧道工程往往成为电气化改造工程中控制节点,是土建工程改造的重点和难点。改建方案的合理性对整个工程的施工风险和工程投资有着重大的影响。长图线长春至吉林段共有3座既有隧道,分别修建于1912年,1978年和2002年,修建时间跨度大,隧道限界、材料标准及施工工艺相差迥异,衬砌缺陷及病害较为典型,在我国东北严寒地区老旧隧道中具有一定的代表性。以长图线电气化改造工程为例,通过对工程改造方案的研究和比选,提出严寒地区老旧铁路隧道电气化改造设计的原则及方法。     

基于支持向量机的隧道衬砌空洞机器识别方法

探地雷达是检测隧道衬砌空洞最为有效的方法之一,但检测数据的解析始终是限制其广泛应用的关键。基于支持向量机的基本理论,文章建立了一套隧道衬砌空洞探地雷达图像的机器识别方法,该方法包括图像预处理、特征提取和支持向量机识别三个步骤。首先,探地雷达图像需经过零时修正、滤波、偏移、增益等预处理以提高信噪比;其次,对图像的时域信号进行分段,在分段信号上提取方差、标准绝对偏差和四阶矩三个统计量作为图像特征;最后,利用已知数据对支持向量机模型进行训练,并用数值模拟和模型试验数据对训练好的支持向量机模型进行测试。结果表明,该方法不仅能够准确识别隧道衬砌和围岩内的空洞,还可以对空洞埋深及横向分布范围做出较准确的判断。     

黄土地区地铁隧道不同湿陷变形方式模型试验系统的研制及应用研究

为研究不同湿陷变形方式下黄土地区地铁隧道周围土体的沉降量变化规律,研制出一种测量黄土在均匀湿陷、不均匀湿陷时沉降量的模型试验装置。该装置由模型箱、流速控制系统和沉降量测量系统组成。通过室内模型试验对黄土在遇水后的湿陷变形规律进行总结,并对黄土地层在两种不同浸水方式下隧道围岩土体的变形规律进行分析。试验结果表明:不均匀湿陷最终累计沉降量大于均匀湿陷最终累计沉降量,说明不均匀湿陷对地铁结构物的危害更大;两种湿陷变形方式均为隧道中线附近沉降最大,因此,施工时应该重点加强隧道中线的位移监测。通过室内模型试验,分析了均匀与不均匀湿陷对黄土地铁隧道变形影响,研究结果对湿陷性黄土地区地铁隧道建设中施工把控及灾害规避具有重要意义。     

从铁路隧道工程施工质量验收标准谈施工质量控制

国家铁路局发布了2018版铁路隧道工程施工质量系列验收标准,从验收单元划分、验收程序和组织、验收内容和要求等方面进行了全面修订,突出了混凝土、锚杆等原材料的进场检验,加强了初期支护、二次衬砌等隐蔽工程的质量检查,做实了关键工序的质量把控,为铁路隧道工程建设划出了"质量红线"。本文从2018版铁路隧道工程施工质量验收标准主要修订内容、技术特点入手,浅谈铁路隧道施工质量控制,以期对使用者有所帮助。     

考虑生态环境效应的止水帷幕设计方法初探

当隧道旁穿大型水体工程时,常将隧道与水体之间的止水帷幕设计为具有一定开口的结构型式,止水帷幕开口的大小直接关系到其止水能力以及对周边地下水环境的影响程度。文章依托实际工程,采用数值模拟的方法,探讨了止水帷幕开口大小(埋深和密度)对降水效果及水位回升时间的影响。结果表明:(1)止水帷幕的开口大小对水位降深的影响可分为无影响区、渐变区和突变区三个区域;对水位恢复的影响可分为渐变区和突变区;(2)止水帷幕埋深越大,降水效果越好,但回水时间越长;悬挂部分帷幕布置密度越大,降水效果越差,回水时间越短。综合降水效果、回水时间、施工成本等因素,止水帷幕设计参数的选取应落在渐变区内;(3)结合依托工程水文地质条件,给出了该工程止水帷幕设计参数值,即埋深应在14~20 m内,布置密度在0~0.8内,并通过工程应用验证了其有效性。     

京张高铁隧道隐蔽工程施工质量控制及效果评价方法研究

铁路隐蔽工程的施工质量好坏直接关系到铁路建设工程质量,为了保证铁路隧道隐蔽工程施工质量与效果,有必要研究隐蔽工程质量控制及效果评价方法。依托京张高铁新八达岭隧道工程,对隧道建设施工过程中初期支护、仰拱及拱墙衬砌等隐蔽工程的施工质量控制现状进行阐述,提出通过施工信息化手段让隐蔽工程"去隐蔽化"是控制隐蔽工程质量的关键,针对较为重要的隧道爆破开挖和锚杆支护的施工质量效果评价进行探讨。其中,隧道爆破超欠挖质量控制通过三维激光扫描技术的点云模型达到可视化效果;锚杆支护的施工质量评价则基于现行铁路隧道工程施工质量验收标准,通过制定各评定项目的权重,对锚杆支护施工质量进行量化,该方法在保证成果数据的时效性和真实性的前提下,对隧道工程施工过程中的安全风险起到了有效预防作用。