隧道施工洞口粉尘分布影响研究及防控措施

研究景区附近隧道施工产生的粉尘对洞口周边影响及防控措施.依托黄龙景区某隧道现场施工,结合理论分析粉尘运动模式、现场实测数据和数值模拟等方法,探究隧道不同工序对洞口粉尘浓度变化和掌子面推进过程中洞口粉尘浓度演变影响.模拟隧道洞口粉尘扩散模型,对洞口粉尘浓度引起的压力以及洞口附近影响分布进行研究,结果表明:洞口排出的粉尘绝大多数为可吸入粉尘,对洞口周围造成影响较大;隧道施工不同工序对洞口粉尘排放浓度呈时间非线性变化,钻爆出渣和喷射混凝土时产生洞口浓度最大;数值模拟出洞口粉尘扩散模式,当掌子面达到800m距离后,排出的粉尘浓度大致趋于平稳.通过粒径分析发现洞口粉尘颗粒平均个数最多的粒径范围小于7×10~(-6)m,其在洞口出现的概率和频率随粒径范围的减小而逐渐增大.最后科学地设计隧道洞口粉尘防控系统,可为今后隧道施工洞口粉尘防治提供借鉴.     

城市地铁TBM隧道掘进诱发既有建筑物变形的空间属性效应

针对城市地铁全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)隧道掘进诱发既有建筑物沉降变形的问题,考虑隧道下穿城市建筑物群实际工况的复杂性,以青岛地铁1号线小北区间段硬岩地层TBM隧道掘进下穿既有建筑物群为实际工程背景,采用数值计算分析方法,建立TBM隧道掘进连续下穿多座既有建筑物的三维力学计算模型,综合研究TBM隧道单洞掘进对单一建筑物变形的空间属性效应;从工程建设实际出发,系统研究空间属性对于TBM隧道双洞掘进连续下穿多座紧邻既有建筑物过程中诱发地层与既有建筑物的应力应变状态。研究结果表明:隧道埋深越浅,则建筑物受隧道开挖的沉降速率越大;在双线隧道开挖中,埋深越浅,建筑物受横向距离较近的隧道开挖影响占比越大,隧道埋深越大受双隧道叠加影响越大。隧道下穿不规则建筑物时对建筑物转角处以及在大尺寸建筑物附近的小型建筑物影响较大,在实际施工中需要进行监测。     

TBM导洞扩挖法修建长大隧道导洞布置方案优选

岩石隧道掘进机(TBM)导洞扩挖法修建长大隧道时导洞位置的布置对围岩稳定性、支护、扩挖施工存在重要影响,为了对TBM导洞法的导洞布置方案进行了优选,采用有限元数值模拟技术,分析了在较软弱岩体中导洞处于铁路隧道不同部位时对围岩稳定性的影响,并讨论了导洞位置对后续爆破扩挖施工组织的影响。研究表明:TBM导洞布置在断面顶部略向下的位置,且导洞外轮廓与隧道最终轮廓线最小间距宜为0.5 m左右。     

基于隧道掘进机掘进过程的岩体状态感知方法

针对现有技术无法预先、实时获取隧道掘进机（TBM）掌子面岩体状态参数的问题,提出基于TBM掘进过程监测的岩体状态感知方法. 以吉林引松供水工程TBM施工隧道为依托,分析TBM掘进过程中掘进参数的变化规律,建立TBM掘进参数与岩体参数数据库,研究TBM设备参数和在掘岩体参数之间的相互关系. 分别采用分步回归和聚类分析的方法建立岩机关系模型,利用监测TBM掘进参数实时感知岩石强度、体积节理数和围岩等级等参数. 以石灰岩和花岗岩地层为例,对TBM在掘岩体参数的预测值与实际值进行对比. 结果表明,利用提出的岩体状态感知方法预测的岩石抗压强度UCS和体积节理数与实际值的误差小于18%,预测当前围岩等级与实际岩体状态基本一致,验证了研究结果的准确性.     

双护盾TBM施工隧道中的综合地质预报案例分析

为了分析双护盾TBM施工隧道超前地质预报技术的应用效果,通过对双护盾TBM的施工环境的分析,明确TBM施工隧道地质预报工作的难点。采用被动源HSP法、主动源ISP法和RTP法进行西藏DXL隧道的综合预报,并结合案例,分析了综合预报技术在双护盾TBM中的探测效果。结果表明,通过被动源HSP法、主动源ISP法探测掌子面前方地层构造界面分布位置与规模,辅以RTP法探测异常区富水特性,能较好地实现双护盾TBM施工隧道前方不良地质体的预报,有效地指导施工。     

TBM引水隧洞瓦斯处理方法研究与应用

科学的瓦斯处理施工技术是保障隧道(洞)安全高效开挖的重要前提.目前在公路铁路隧道、煤矿巷道等领域瓦斯处理技术已相对成熟,然而在TBM引水隧洞施工中尚缺乏有效可靠的瓦斯处理方法.文章通过参照煤矿、铁路及公路等瓦斯隧(巷)道的处理方法,结合水利工程TBM施工隧洞的特点,系统地研究了适用于TBM施工隧洞的瓦斯处理方法.总结形...     

隧洞掘进机开挖的围岩-支护系统联合承载数值分析

对隧洞掘进机(TBM)开挖过程围岩-支护的联合承载特性进行了数值分析.首先详细分析了在TBM掘进时,围岩和支护的相互作用过程和各种荷载的属性.然后,提出了TBM施工围岩稳定和支护受力的计算方法,主要考虑了施工作用力、开挖荷载和外水压力荷载.提出了确定TBM施工过程中围岩单独承担开挖荷载比例的计算方法.最后结合某大型供水工程,采用上述方法分析了TBM掘进段II—V类围岩稳定和支护受力特性.计算结果既符合一般规律,也提供了定量评估围岩承载能力的方法,能够充分反应不同岩性下围岩-支护系统的联合承载特性,并从数值分析角度论证了衬砌设计的合理性.     

岩石隧道掘进机在城市轨道交通工程中的应用

目的 验证岩石隧道掘进机(Tunnel Boring Machine 简称 TBM)在城市轨道交通施工中的效果及其技术和经济上的可行性.方法 TBM利用回转刀具开挖,同时破碎洞内围岩及掘进,使用多种高新技术对全部作业进行制导和监控.从掘进机选型、施工阶段规划、掘进关键技术和监控测量系统等进行了分析.结果 TBM运用于城市地铁具有埋深浅、掘进精度高、环境保护要求高、工期衔接紧等特点;TBM需多次过站,合理可靠地过站方式,有针对性地加强初期支护和提前进行二次衬砌施工是过站成功的关键;超前地质预报和超前加固围岩是决定TBM能否快速、顺利通过不良地段的关键;TBM远程监控系统是隧道动态设计和信息化施工的可靠依据.结论 TBM应用于重庆地铁六号线技术上是可行,经济上是最优的.     

开敞式TBM衬砌技术浅议

随着我国国民经济的发展,隧道及地下工程施工技术日新月异,特长隧道采用TBM施工也越来越普遍。目前世界上每年开挖的隧道有30％-40％是由掘进机完成的,我国从20世纪80年代末,水电部门开始引进国外先进的TBM进行水工隧洞施工,     

隧洞工程中TBM法在不良地段施工要点探析探究

本文以乌尉高速公路项目节点工程天山胜利隧道为例,首先对TBM法和钻爆法的主要适用情况进行分析,再对TBM机选型情况进行分析,最后以此为基础,对不良地段中TBM法施工要点进行分析,旨在为今后隧洞施工提供借鉴.     

隧道掘进机支撑推进系统振动特性

为了研究全断面隧道掘进机（tunnel boring machine,TBM）支撑推进系统掘进过程中的振动问题,基于多体系统动力学仿真平台,对TBM掘进过程进行动力学仿真研究,得到TBM支撑推进系统各部件的振动加速度,进行时域和频域分析.对比不同方向的加速度有效值和不同部件的加速度有效值,分析TBM支撑推进系统掘进方向的载荷传递规律.结果表明：TBM支撑推进系统的振动以低频为主,其中主梁二振动频率集中在20~30 Hz和46~56 Hz.TBM支撑推进系统的振动集中在掘进方向,主梁二掘进方向加速度最大值达到11.80 m/s².部件距离刀盘质心越远,振动加速度有效值越小.掘进方向载荷从刀盘传递到主梁一均值减小了42.7%,变化幅度减小了58.3%.对吉林引松工程的TBM进行了振动测试,测试结果一定程度上验证了仿真结果.     

燃料电池客车高压舱氢气泄漏扩散

为了探究通风面积和通风格栅的布置方式对燃料电池客车高压舱氢气泄漏扩散的影响,建立三维高压舱氢气泄漏扩散模型. 利用数值模拟方法进行研究,结果表明,针对所提到的燃料电池客车高压舱,当总通风面积为0.096 m²时,从氢气开始泄漏到舱内氢气摩尔分数降至安全值以下,所需时间为25 s;当总通风面积为0.128 m²时,所需时间为21 s. 通风面积的增加可以显著加快舱内氢气的扩散. 当通风总面积一定时,相对于增大单个通风格栅的面积,在垂直方向上增加通风格栅的数量能够更加快速有效地使泄漏出的氢气排至舱外. 研究揭示了高压舱内氢气的泄漏扩散过程. 当高压舱内部发生氢气泄漏时,泄漏出的氢气沿舱室两侧向顶部扩散,并在左右两侧最高处聚集,应将氢气浓度传感器布置在舱室左右两侧最高处.     

破碎硐室粉尘质量浓度分布的数值模拟及实验

为了改善破碎硐室粉尘质量浓度超标的现状,获取合理的通风除尘参数,根据相似原理,结合气固两相流的运动方程,导出了模拟破碎硐室粉尘运动的相似准则数,建立了破碎硐室相似模型,运用Fluent软件对破碎硐室相似模型粉尘质量浓度分布进行数值模拟,并与相似实验数据对比分析,模拟结果与实验数据基本吻合.研究结果表明:捕捉壁面条件下粉尘质量浓度较之反弹壁面要低;入口风速为0.2~0.5 m/s时,粉尘质量浓度随风速的增大逐步降低.安装抽风除尘系统后,粉尘质量浓度基本保持在2 mg/m3以内,平均除尘率高达90%以上.     

交叉隧洞施工通风流场特性研究

施工通风贯穿交叉隧洞施工全过程,是确保施工进度、保障工程安全的关键。针对现有通风方案设计主要依靠经验,缺乏相应的理论支持,常常造成资源浪费等问题,构建交叉隧洞的三维模型,采用基于流体力学理论的数值计算方法模拟交叉隧洞通风流场,通过对隧洞中通风流量占比、风速大小分布的比对,可定量分析交叉角度、施工顺序、串联风机位置等因素对通风流场的影响特性,并提出减小交叉角度、协调施工进度、合理安置串联风机等改善不同情况下通风效果的合理建议。为交叉洞施工通风方案的优化设计提供参考。     

珠江河网典型横向汊道水面线演变及成因

以珠江河网中下游腹地的“四横两纵”横向汊道体系为研究靶区,采用余水位曲率、潮波衰减率公式及双累积曲线法,分析1960—2016年洪枯季的水面线演变过程及其与余水位曲率变化的对应关系,探究与之密切相关的人类活动影响机制. 结果表明,1993年前人类活动以联围筑闸为主,此时水面线在中下游“南沙-容奇”洪季呈下凹型,枯季呈微上凸型（洪季曲率为正,均值为1.50×10^?10 m^?1,枯季曲率为?6.64×10^?12 m^?1）. 在中上游“板沙尾-南华”洪枯季均为下凹型（曲率均为正,洪季均值为1.92×10^?10 m^?1,枯季为5.37×10^?12 m^?1）. 1993年后,中下游河道受人为采砂和航道疏浚的影响,导致水位降低. 围垦叠加海平面上升影响导致口门水位抬升,使得水面线在洪季的下凹程度增大（曲率为正,均值为3.98×10^?10 m^?1）,枯季由微凸变凹（曲率为正,均值为1.85×10^?10 m^?1）. 中上游由于强烈的河道采沙和疏浚,导致中游来流量增大,另叠加桥梁建设对径潮流的阻滞作用,因而水面线在洪季和枯季均转为上凸型（曲率均为负,洪、枯季均值分别为?6.87×10^?10和?0.55×10^?10 m^?1）.     

复合地层TBM隧道管片受力特征

在复合地层中, 全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)在施工时由于隧道埋深较大, 开挖后的隧道周围土体应力重分布, 导致周围岩石会产生向洞内挤压而使管片受到破坏。利用大型有限元数值软件ANSYS和有限差分软件FLAC^3D对下穿地层段进行模拟, 综合分析隧道施工管片的应力、应变等, 提出合理的监测方法和保护措施。研究表明: 在仅考虑双隧道施工后地层应力重分布对衬砌管片的影响时建议双隧道同时施工, 管片位移受隧道施工的方向影响较小; 在施工过程中双隧道管片两相邻侧会发生较大水平位移, 必要时需要对管片内侧进行监测和加固等措施。     

水泥炉窑SNCR-SCR联合脱硝中试实验研究

以水泥炉窑氮氧化物（NO_x）脱除为研究对象,分析烟气温度、入口NO_x质量浓度、氨氮摩尔比（NSR）、催化剂装载量和积灰时间等对选择性催化还原脱硝技术(SCR)性能的影响,研究水泥炉窑SNCR-SCR联合脱硝工艺. 依托浙江省某水泥熟料生产线,通过在已配套的SNCR脱硝装置后端引入SCR反应器深化烟气脱硝过程,建立体积流量为10 000 m³/h的SNCR-SCR联合脱硝系统. 结果表明,在烟气体积流量为10 000 m³/h,入口温度为340 °C,入口NO_x质量浓度为200~320 mg/m³的条件下,选择NSR为0.85~1.00、催化剂用量为8.1 m³时,SCR处理系统出口NO_x排放质量浓度为23.4 mg/m³,氨排放质量浓度为0.98 mg/m³,SCR系统脱硝率可达90.4 %. 中试实验NO_x的排放质量浓度、氨排放质量浓度均远优于《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915—2013）的规定,证明可实现水泥炉窑烟气氮氧化物的超低排放.     

深埋交叉隧道动态施工力学行为研究

分离式独立双洞之间的横通道开挖,再一次引起主隧道围岩和支护结构的应力释放与重分配,引起交叉段附近岩体与支护结构力学行为发生变化。结合高地应力区深埋隧道工程,通过3D弹塑性有限元数值仿真模拟,分析横通道不同施工方案和动态施工过程对主隧道围岩与初期支护结构力学行为的影响。分析结果显示,横通道的开挖对围岩应力和位移影响较大,对交叉侧主隧道侧壁初期支护应力及交叉对侧主隧道侧初期支护3σ和XY平面的剪应力影响较大。为深埋隧道交叉段监控量测系统的设计、施工方案优化及安全控制提供了依据。     

超近距双线隧道旁穿建筑群的信息化施工风险控制

为减轻双线盾构隧道旁穿引起的建筑物沉降,采用FLAC^3D对不同施工方案的双线隧道旁穿建筑物引起的地层沉降进行数值模拟,对实施的右线隧道变线+左线钢环内支撑+双线花管注浆加固方案的施工参数进行优化,并进行相关的工程实测分析。 结果表明:原方案造成的建筑物差异沉降为26.5 mm,远超其10 mm的控制标准;采用排桩加固或右线变线后左线钢环内支撑和双线花管注浆加固方案均能使建筑物差异沉降满足要求;优化右线盾构参数可减轻对建筑物影响;施工荷载和注浆压力是后行右线影响先行左线受力状态的主要因素,采用实时监测的信息化施工是必要的。超近距离双线盾构顺利旁穿建筑物群,相关结果可为类似工程提供借鉴。