特大断面隧道支护结构现场试验与三维效应分析

与普通公路隧道相比,双洞八车道特大断面隧道的结构受力更加复杂、施工方法更为多样化。结合目前国内规模最大的四车道特大断面隧道,对特大断面隧道进行现场试验,并基于现场试验结果,详细地分析特大断面隧道双侧壁导洞法开挖引起支护结构变形及受力的三维效应。研究结果表明:在特大断面隧道施工过程中,左导洞下台阶和核心土上台阶开挖对支护结构受力及变形影响较大,是支护稳定性控制的主要工序;特大断面隧道开挖的纵向影响距离大致为1~1.5倍导洞跨度,约为8~12m。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

软土地层并行曲线隧道施工顺序对既有隧道的影响

为了研究并行曲线隧道施工顺序对既有隧道的影响,以横琴杧洲隧道工程为依托,建立了并行曲线隧道三维有限元数值模型。在此基础上,研究了不同施工顺序和曲率半径r(r=500,800 m)下新建曲线盾构隧道开挖对既有隧道变形的影响。结果表明:施工顺序对既有隧道位移影响较小,曲率半径对既有隧道位移影响相对较大; 随着曲率半径(r=500～800 m)的增加,既有隧道位移增加约15%; 既有隧道的位移主要在盾构开挖面前方2D(D为隧道外径)、后方1D范围内产生; 施工顺序对既有隧道内力的影响与曲率半径有关; 隧道曲率半径为500 m时,施工顺序对既有隧道内力变化影响规律相似,即离盾构开挖面最近的既有隧道剖面产生的弯矩最大,且最大弯矩和最小弯矩均出现在靠近新隧道一侧; 内侧隧道先开挖时,既有隧道的弯矩(绝对值)更小,此时对于并行曲线隧道施工,内侧隧道先开挖更安全; 在盾构开挖面前方一定距离内既有隧道产生的轴力最大; 隧道曲率半径为800 m时,双线隧道近似于平行隧道,施工顺序对既有隧道内力变化和大小影响较小。     

火灾场景下公路隧道人员疏散安全评估

以上海长江隧道为实例,分析火灾工况下人员安全疏散准则及其影响因素,从而讨论不同条件下人员疏散的安全评估。通过设定最不利工况的火灾场景,对火灾烟气蔓延及人员疏散进行数值模拟,得出该火灾场景下隧道内的危险临界时间和必需安全疏散时间,并进行比较分析,从而判断隧道逃生通道设计的合理性及其机械排烟系统的有效性。     

An experimental method for contaminant dispersal characterization in large industrial buildings for indoor air quality (IAQ) applications

Spatial contaminant distribution in large semi-open building areas such as sports arenas, warehouses, atriums, malls and other industrial halls, is critical to estimating exposure, health risks and building energy performance. It is considered a challenge to measure experimentally how effectively the ventilation system removes or dilutes air pollutants in a large open space, taking into consideration the usual non uniformity of the air flow created by local heat and contamination sources, geometrical obstructions and the air distribution system. An experimental method is presented in this paper which can be used for both the experimental evaluation of ventilation effectiveness as well for CFD modeling validation in large open space applications. The developed method which is based on a passive perfluorocarbon tracer gas (PFT) system has been successfully used for the experimental evaluation of ventilation effectiveness in an ice skating arena in the Boston area and for the validation of a developed CFD model for the analysis of the IAQ in ice rink facilities. The method is very easy to use, fast and fairly inexpensive and it does not interfere with human and other activities within the building environment.     

基于随机场理论的强降雨条件下花岗岩残积土边坡的稳定性分析

花岗岩残积土具有明显的空间变异性,采用随机场方法研究了土体力学参数空间变异性对强降雨条件下花岗岩残积土边坡的稳定性的影响。采用湿润锋模型模拟强降雨条件下边坡中孔隙水压力分布,采用随机场模拟土体强度参数的空间变异性,采用强度折减法计算边坡的安全系数。研究表明:土体空间变异性可改变边坡的失效模式,随着土体空间相关距离的减少,滑体体积减小;考虑土体空间变异性后,边坡的失效概率对湿润锋的增加更为敏感,忽略土体内聚力和内摩擦角之间的负相关性会高估边坡的失效概率。     

四车道特大断面大跨度隧道施工中支护体系力学性态研究

 以目前国内规模最大的双洞八车道高速公路隧道为背景,详细介绍四车道特大断面大跨度隧道施工过程中支护体系应力现场监测的项目、方法及手段,对不同施工工序下隧道支护体系力学性态进行监测与分析。研究结果表明：(1) 右导洞上台阶、左导洞下台阶和核心土上台阶开挖引起支护体系应力分布较大变化,是隧道主要监测控制点;(2) 封闭支护结构及对拉锚杆的使用是改善结构受力和抑制隧道变形有效途径,应尽早施作仰拱和形成封闭环。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

方形基坑尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响

为研究方形基坑尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响,以某桥梁承台基坑为依托,采用数值分析手段,通过现场实测对选用参数进行验证,依托选用参数拟定不同平面尺寸计算工况,通过地层应力与桩后土压力变化分析其尺寸效应;通过对比长短桩围护结构与等长桩围护结构的变形受力差异,探明尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响。结果表明：当方形基坑尺寸较小时,在坑边一定距离处会形成连续、封闭的“类圆形”拱区域,存在与圆形基坑中环箍效应相似的“类环箍效应”,算例表明该效应在边长大于18.0 m后环箍断开,效应消失;当拱区域封闭为环箍时,围护结构桩后土压力显著降低,当其不封闭时,土压力增长,坑边中部桩后土压力增长量大于坑角处;长短桩围护结构的支护效果在尺寸效应越强的方形基坑中降低越少,基坑的尺寸效应对其变形及稳定有利,算例中边长小于等于14.4 m的基坑可充分利用其尺寸效应,采用长短桩代替等长桩围护,做到绿色环保。     

不同围岩情况下特大断面公路隧道施工变形监测与控制

 以目前国内规模最大的广州龙头山隧道为背景,详细介绍特大断面公路隧道施工过程中变形现场监测的项目、方法及手段,对洞口边坡及不同围岩情况下的隧道变形规律进行分析,并提出控制大变形的工程措施。研究结果表明：(1) 右导洞上台阶、左导洞下台阶和核心土上台阶开挖引起围岩较大变形,是隧道施工主要控制点;(2) 特大断面隧道围岩变形与洞周半径近似成指数函数关系;(3) 封闭支护结构及对拉锚杆的使用是改善结构受力和抑制隧道变形的有效途径,应尽早施作仰拱以形成封闭环。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

地铁隧道基底饱水风化软岩动力特性试验研究

为探究在列车长期循环荷载作用下地铁隧道基底风化软岩的累积塑性应变变化规律,以南昌地铁基底泥质粉砂岩为研究对象,开展不同风化程度饱水泥质粉砂岩在动应力比、静偏应力比、围压和频率等工况的室内动三轴试验,研究在不同影响因素下饱水风化泥质粉砂岩的动力变形特性规律。结果表明：在不同影响因素下,全、中风化泥质粉砂岩累积应变分别在加载1 000、100次开始趋于稳定;全风化泥质粉砂岩的临界动应力比在0.3~0.4之间;与不同动应力比和静偏应力比情况相比,改变围压和频率对两种风化泥质粉砂岩累积应变影响不大;通过分析试验结果数据,提出考虑加载次数、动应力比等因素的累积塑性应变数学模型。     

基于无人机虚拟多目数字图像的高边坡结构面露头几何信息自动识别与聚类

高边坡地质灾害分析与防治，需要在较大范围采集结构面的几何信息。但是，高边坡(尤其是临江崖壁)，由于人员抵近接触式测量危险大、成本高，效率低，而远距离采用光学或遥感方法难以获得足够精度信息，导致结构面产状、迹线等信息难以准确、快速地获取。通过工程现场测试给出无人机采集高边坡虚拟多目数字图像的方法与步骤，以单相机虚拟多目视觉方法为基础，对临江高边坡拍摄目标进行三维点云重构，并利用K means聚类算法和特征点收缩算法进行结构面及其迹线的识别和提取。使用该方法对四川乐山金口河峡谷边坡进行测试，结果表明此法具有较高的速度和准确性，在与边坡相关的施工中有很大的应用前景。