大断面铁路交叉隧道爆破动力响应研究

依托新建京张草帽山隧道小净距下穿既有铁路隧道工程,基于有限差分法建立三维仿真模型,对大断面铁路交叉隧道爆破荷载作用下既有隧道衬砌振速分布规律及位移特征开展研究.数值计算结果表明:既有隧道衬砌振速自交叉点断面沿隧道轴向逐渐衰减,监测断面与交叉点断面距离超过0.5D时振速衰减速率显著加快,随着监测断面与交叉点断面距离的继续增加,衰减速率逐渐放缓;随着掌子面向交叉点推进,交叉断面衬砌振速最大点逐渐从边墙转移到隧底,同时迎爆侧与背爆侧振速相差倍数不断扩大.基于现场振动监测数据,研究交叉隧道爆破振动频谱特征,发现爆破振动频率主要分布于10～110 Hz的中低频段,在10～30Hz、40～80Hz范围内能量较为集中.     

下穿寺庙隧道爆破振动影响的数值模拟与分析

合理的爆破设计方案是邻近既有建(构)筑物隧道钻爆施工振动危害控制的关键.新建商合杭铁路新大力寺隧道下穿既有寺庙,隧道下穿段爆破振动速度要求不大于2.0 cm/s;针对新大力寺隧道下穿段钻爆施工特点,结合萨道夫斯基地震波衰减公式提出了台阶分区爆破方案;通过数值模拟方法对拟定方案的振动影响进行评价,判断下穿段爆破方案的合理...     

爆破振动监测在立体交叉隧道工程的应用

某市政隧道上跨既有高铁隧道,最小净距7.4 m,所穿越围岩为含泥质石灰岩,采用钻爆法进行开挖。为保证隧道安全高效穿越交叉段,进行了爆破振动监测,并依此对爆破方案进行动态调整。结果表明,爆破振动监测指导爆破方案动态调整的方法可以满足施工要求,在实践中可行。此外,对监测数据进行了统计,并从峰值振速和主震频率两方面进行了分析。     

隧道爆破施工对既有管道影响的有限元分析

根据爆破施工方案,采用有限元分析软件MIDAS/GTS建立新建隧道和上方输气管道的三维数值模型,分析隧道爆破过程的动态时程,得到爆破过程中上方既有输气管道的振动速度、位移、应力等分布情况.数值结果表明:爆破施工过程引起输气管道最大振速为1.7cm/s,管道应力远小于材料屈服强度.按照该爆破方案施工,爆破施工对输气管道的安全影响处于可接受范围.     

新建隧道下穿既有道路爆破施工影响范围

以宝汉高速爆破施工为例,通过现场监测关键质点爆破振动速度,研究爆破振动对临近既有道路的影响范围.研究结果表明,爆破振动波的主频率在10~50 Hz内,不会使周围临近既有道路与其产生共振.从现场测试结果可知,由于垂直振速大于径向振速和切向振速,且垂直振动对建筑物破坏尤为显著,故在类似工况下爆破振动监测应该以监测垂直振速为主.爆破振动波对既有道路的影响范围为30 m,与理论值相符.当浅埋大断面软弱围岩隧道下穿既有道路施工爆破的安全允许质点振动速度小于2.0 cm/s时,可确保既有道路结构和交通安全.研究可为此类隧道工程的施工提供借鉴.     

高速铁路隧道近接施工对既有市政隧道影响分析

针时成都某新建城际铁路隧道近接下穿既有市政管线隧道的设计和施工方案,运用有限差分法和流固耦合理论,分析研究了降水以及新建隧道施工过程中,上部既有市政管线隧道的受力特性及位移变化规律,研究结果表明:既有管线隧道衬砌结构应力和位移变化及分布规律几乎一致,交叉处界面位移最大,并沿隧道纵向向两端逐渐减小且呈对称分布;交叉处30m范围内,拱顶纵向应力主要为负值即压应力,仰拱纵向应力主要为正值即拉应力;降水施工对上部市政管线隧道的影响远大于新建隧道施工造成的影响,前者所引起的沉降约占75％～80％,后者所引起的沉降约占20％～25％;降水施工所引起的纵向最大拉应力为新建隧道施工引起的1.39 ～ 3.39倍.所以,降水施工前应采取一定的特殊辅助措施,以保证降水施工时结构安全性.     

铁路立体交叉隧道相互影响阈值

针对铁路双线立体交叉隧道结构,通过数值模拟和回归分析等方法对不同围岩级别条件下既有隧道受新建隧道施工的影响情况进行了研究.运用数值模拟方法建立了多种净距、多种围岩条件和上跨及下穿既有隧道的工序下的力学模型,通过对48种工况下既有隧道底板变形计算结果的回归分析,得出了既有隧道围岩与道床变形预测公式,根据现有高速铁路运营期间允许的道床变形标准,对既有隧道运营不受影响的最小净距给出了建议值.同时对既有隧道围岩压力受新建隧道施工影响的变化情况进行了分析,以围岩压力变化幅度为评价准则,对铁路双线立交隧道间相互影响的净距临界值给出了推荐值.研究发现,新建隧道上跨的修建形式与下穿相比,对既有隧道影响略小.     

超近距离爆破振动下铁路隧道铁轨振动特性研究

依托实际铁路隧道工程,结合铁轨爆破振动测试与能量分析,对超近距离邻近隧道爆破施工影响下既有铁路隧道铁轨爆破振动效应及其控制进行研究。利用小波包分解及其保范性在Matlab里对爆破振动信号进行分解,并计算出铁轨爆破振动不同频带能量分布情况,得到不同频率带所占能量百分比,并拟合出能量衰减公式以更进一步量化铁轨地震波能量变化规律。通过对监测数据进行拟合得到适合琅口隧道场地条件的萨道夫斯基公式,分析超近距离下铁路隧道铁轨的爆破地震波的衰减规律,得出琅口隧道场地条件下的安全药量、距离计算公式。     

交叉隧道施工安全监测及控制技术研究

依托京张高铁某交叉隧道,本文通过现场实测及理论分析对新建隧道开挖对交叉隧道力学行为的变化规律进行了研究.并基于爆破振动速度及沉降数据,提出可实践的预留核心土三台阶爆破施工方案及隧道支护优化方案.现场试验结果证实,预留核心土三台阶爆破施工可有效减小爆破施工引起的结构振动;同时,优化后的支护方案减小了交叉隧道沉降,有利于交...     

既有铁路隧道衬砌裂损维修决策研究

既有铁路隧道衬砌裂损维修方案的合理选择,受到投资成本、自然环境和施工难易程度等因素的影响.针对这些因素,笔者利用可辨识矩阵启发式约简算法、专家评判法和多层次灰色综合评判法综合建立既有铁路隧道衬砌维修方案决策模型.该模型采用可辨识矩阵启发式约简算法对指标层进行客观定权,采用专家评判法对子目标进行主观定权,保证了求取权重的科学性.同时,该模型采用灰色理论中的多层次灰色综合评价法对既有铁路隧道衬砌维修方案进行综合决策,保证了决策结果的可靠性.实例应用表明,该方法可定量地得出所需结果,具有一定的推广价值.     

泰州公路过江通道隧道方案中技术问题研究

隧道过江方案是泰州公路过江通道工程中的一个重要方案.根据泰州公路过江通道的地理位置、工程地质条件、港口航运要求、通道工程定位以及工程的主要技术标准等,对泰州公路过江隧道方案的隧道建设方法、隧道行车速度和建筑限界等若干关键技术问题进行了分析论证.研究结果可为工程决策提供依据.     

下穿既有客运专线浅埋大跨双连拱隧道施工技术研究

在下穿既有线隧道施工过程中,核心目标是保证既有线的正常运营.石家庄隧道为下穿既有石太客运专线的浅埋大跨双连拱铁路隧道.本文从隧道支护机理出发,介绍了该隧道的施工方案,内容包括隧道支护机理认识、下穿既有线总体方案、具体方案、既有线加固、施工工序、技术措施和相应的技术参数确定等,并应用midas-gts对开挖步序进行了数值模拟.经过施工实践,获得成功,可供类似工程参考.     

隧道施工公路路面沉降规律和控制标准研究

新建铁路大量出现下穿既有公路的交叉工程,隧道施工沉降将影响公路行车安全,急需建立下穿公路隧道施工沉降控制标准.本文根据公路运营安全平整度要求,揭示了公路维修标准平整度与隧道施工路面最大沉降值的关系;应用正交数值试验方法,提出了不同等级公路路面允许的隧道施工沉降值及沉降速率.     

高速铁路隧道内人员安全退避距离的研究

我国高速铁路建设已经提上议事日程。当高速列车通过隧道时,由于强大的列车风的存在,隧道中工作人员的人身安全将面临危胁。本文在已知隧道断面平均风速时间过程极值的基础上,利用列车侧面风速剖面的简化模型,建立了隧道中人员安全退避距离与隧道断面底宽、风速标准等因素之间的关系,并据此提出了京沪高速铁路设计时隧道断面底宽和风速标准的建议值及与之对应的人员安全退避距离。     

西安地铁盾构隧道穿越地裂缝带的适应性与应对措施

盾构能否通过地裂缝是西安地铁建设中的难题,结构的适应性与应对措施是关键。以西安市唯一的市域环线——地铁8号线为工程背景,基于现场调查、资料收集、InSAR监测及有限元数值模拟,讨论了西安地裂缝活动趋势与地铁沿线地裂缝的活动性分级,分析了不同管片拼装方式和断面尺寸的盾构隧道在地裂缝场地的适应性,提出了盾构隧道穿越地裂缝带的二次衬砌与暗梁、钢管片、注浆加固、手孔局部加固等应对措施,并验证了其有效性。结果表明:在地裂缝活动性弱的Ⅳ级场地可采用盾构隧道,错缝拼装优于通缝拼装,且盾构最优直径D=6.2 m; 盾构隧道的纵向设防长度为距地裂缝带0.75D～1.50D的范围,并与隧道穿越地裂缝带的角度有关。研究结果可为地铁盾构隧道穿越地裂缝带结构设计与病害防治提供科学指导。     

沭水东调小断面长距离引水隧洞通风技术研究

沭水东调引水隧洞为小断面长距离引水隧洞,采用钻爆法无轨运输方式施工.小断面长距离隧道隧洞施工中,为了方便出渣一般采用压入式通风,风管直径较小,对通风造成很大困难.以沭水东调引水隧洞及三号施工支洞为背景,对小断面隧洞需风量和风压进行计算, 分析出小断面长距离隧洞施工中通风的影响因素,并且使用CFD软件对隧洞通风进行模拟,并得到通风管出口到掌子面不同距离时风流产生漩涡的大小和风速大小之间的关系,为施工通风提供提高通风效率的建议,对以后类似工程施工通风提供借鉴.     

隧底富水围岩脱空条件下重载铁路隧道动力响应

为研究隧底围岩脱空对水-力耦合作用下重载铁路隧道动力响应特性的影响,采用现场试验与数值模拟相结合的方法,分别以竖向位移、孔隙水压力和竖向动应力作为评价指标,分析了不同脱空形状(椭圆、余弦和矩形)下富水隧底结构的动力响应规律,提出了一种符合实际的脱空形状,确定了富水隧底围岩的脱空阙值。研究结果表明：随着脱空宽度的增加,隧道底部结构动力响应不断增大,且脱空宽度超过一定值后动力响应变化加剧,这种现象在脱空区域尤为明显;3种脱空形状下,以矩形脱空动力响应最大,椭圆形脱空次之,余弦形脱空最小;其中,椭圆形脱空最符合实际,该脱空下基底动力响应是无脱空情况下的4.2倍,隧道底部围岩脱空阙值为0.6 m。研究结果可为富水重载铁路隧道行车安全及脱空病害整治提供依据。     

纵向通风地下道路火区风压损失分析及应用

为了解决地下道路纵向通风系统设计中计算火灾工况下的火区风压损失问题,基于热力学平衡关系建立了火区风压损失模型,并得到了半经验计算公式,利用模型实验和数值模拟对公式的有效性做了初步验证,并以工程实例展示了火区风压损失对隧道内压力与风速分布的影响. 结果表明:在临界风速下,火区的风压损失与对流热释放速率成正比,与上游风速和隧道断面积成反比;提出的计算公式与隧道火灾实验拟合公式得出的规律一致且结果接近,具有明确的理论基础和风速取值;为使地下道路通风系统阻力计算准确可靠,进而制定有效的应急通风运行方案,有必要考虑火区的风压损失,提出的风压损失公式经深入验证后可用于设计计算.