火灾下大直径盾构隧道结构力学特性有限元分析

对大直径盾构隧道火灾下的力学计算模型进行了分析,提出了隧道火情、衬砌结构接缝、衬砌结构爆裂的数值模拟方法,并根据热力耦合的计算方法计对衬砌结构的火灾力学特性展开了计算。根据计算结果得到了火灾高温作用下大直径盾构隧道衬砌结构力学特性。衬砌结构力学性能受高温影响严重,在火灾高温作用区域,衬砌结构的应力状态发生了明显的改变,衬砌结构中的热膨胀效应明显;衬砌结构内侧由热膨胀导致的应力水平有明显的增加,衬砌结构的弯矩和轴力也都有不同的增大,其中衬砌结构的拱顶截面弯矩和轴力增加最大,拱底截面则增加最小;在火灾下衬砌结构的接缝有明显的张开,张开量随着火灾作用时间有明显的变化。     

输水隧道衬砌管片环向接头力学性态试验

为了解管片接头的力学性态,以上海青草沙输水盾构隧道为研究背景,研制了专门的试验系统,进行了1∶1原型管片接头试验,对管片环向接头的变形规律和相关参数取值进行了研究。研究结果表明:管片接头混凝土、主筋、螺栓最大值等均满足设计强度要求;接头张角和变形规律与螺栓预紧力有关,张角较小,满足隧道防水要求;管片接头抗弯刚度与横向荷载正相关,加载过程抗弯刚度最大值为20 456(kN.m).rad-1,可作为类似工程设计和施工的参考。     

工程岩体Ⅲ级围岩相似材料配比试验研究

目前超大跨扁平地下洞室模型试验的围岩相似材料缺少合适的配制方法,以工程岩体中Ⅲ级围岩的物理力学参数作为相似材料配比目标,采用重晶石粉和石英砂作为骨料,高强石膏粉和水作为胶结剂,洗衣液作为调节剂,基于正交理论设计了3因素5水平的正交试验方案,制作了25组不同的配比,通过大量的直剪试验和单轴压缩试验分别测得试样的黏聚力c和内摩擦角φ以及试样的抗压强度σ_c和弹性模量E,并采用极差分析法进行了敏感因素分析。试验结果表明:所配制的相似材料物理力学参数变化范围广,能满足大部分岩质岩体模型试验的强度要求;材料含量的变化对物理力学参数的影响规律明显,可为配比不同模型试验的相似材料提供指导。     

大断面道路隧道火灾初期规律足尺试验研究

为研究火灾初期时大断面道路隧道内温度及烟气流动特性,在三车道大断面试验隧道内进行了足尺火灾试验。试验考虑了0.5 MW、1 MW及5 MW三个等级的火灾规模;试验纵向风速范围为0~2 m/s。试验结果表明:在火灾发展初期,火灾规模和纵向风速是影响大断面道路隧道内温度场分布及烟气扩散的重要因素;隧道火灾产生的高温烟气趋于向拱顶扩散,故隧道横截面高温区域分布于隧道上部空间,靠近地面的空间温度则较低。火灾规模越大,隧道横截面的高温区域范围越大。大断面隧道因隧道内空间较大,有利于烟气扩散和人员逃生。然而,火灾预警的角度考虑,大断面隧道需多在关键截面上设置温度传感器和摄像头,以获得更为有效的火情信息来组织灵活的疏散逃生方案。     

倾斜隧道内可燃液体连续泄漏漫流特征及其潜在火灾热释放速率试验研究

摘 要：为研究倾斜隧道内可燃液体泄漏漫流引发的潜在火灾危险性,建立了双向坡度可调试验平台,对连续泄漏漫流形态、宽度、面积等特征随隧道坡度的变化规律进行了试验研究;同时开展火灾试验,研究燃料厚度对热释放速率的影响。结果表明：当隧道仅存在纵坡时,随着坡度的增加,液体漫流宽度及面积缩小;当同时存在横坡和纵坡时,液体流向隧道侧墙,漫流长度及面积缩小。液体漫流平均厚度为2 mm,该厚度下可燃液体热释放速率为经典模型计算值的30%~50%。结合上述试验研究,可对隧道内可燃液体连续泄漏漫流潜在火灾热释放速率进行估算。研究结果表明：隧道横坡由1%增加至2%,液体漫流面积可减少约50%,大幅降低潜在的热释放速率。     

顶管同步顶进工作井稳定性三维数值分析

由于工期的需要,上海市西藏南路电力隧道工程#6工作井内两侧顶管需要同步顶进施工,运用大型非线性有限元分析软件对施工过程进行了三维弹塑性数值模拟,重点考虑了①两个方向顶管同步顶进时,后靠墙及工作井整体的稳定性;②使用顶管靠下面的4个油缸或全部6个油缸时,后靠墙产生的最大变形;③油缸顶力与后靠墙变形的关系;④后靠墙产生最大位移时,对油缸顶力合力方向的影响。计算结果表明设计方案是可行的,能够保证连续墙以及后靠结构的稳定,不会影响顶管顶进方向的精度。同时,计算结果也为方案的进一步优化提供了相关参数。     

火灾下隧道衬砌结构力学行为的热力耦合分析

结合某水下隧道实例,采用大型三维有限元分析软件建立了二维热力耦合分析模型,得到了隧道衬砌结构在火荷载高温下的温度场、内力分布及变形情况,为隧道结构的防火设计及灾后损伤修复和加固提供了参考。     

输水隧道衬砌管片接头手孔封堵性能试验研究

青草沙水源地原水工程输水隧道是我国首次采用单层衬砌盾构法修建的输水隧道,为了降低管道内的粗糙系数,减少水头损失,须将整个隧道管片上的连接件手孔进行封堵。本试验研究了管片接头在循环荷载作用下接头张角及抗弯刚度的变化规律,以及封堵构造在循环加卸载工况下的裂缝发展、脱开情况,分析添加聚丙烯纤维对封堵构造裂缝产生的影响,同时进行了手孔封堵的抗拉拔试验以确定封堵构造的安全性。     

隧道衬砌混凝土高温后力学性能试验研究

对三种隧道衬砌混凝土材料,即C50普通混凝土、CF50钢纤维混凝土和PC50聚丙烯纤维混凝土经历不同高温后的力学性能进行了试验研究,探讨了三者高温后的主要力学指标-峰值应力、峰值应变和弹性模量的变化规律,给出了相应的回归公式,同时还通过对比分析,总结了升温速率和冷却方式对三者的影响.这些结论为隧道衬砌结构抗火分析、设计以及火灾后的评价等提供了理论依据.     

隧道及地下工程专业CAD课程教学模式研究

文章借助问卷调查,对当前隧道及地下工程专业CAD课程教学现状及存在的问题进行了调研和分析。在此基础上,提出了以CAD技术为主线,融专业标准及规范、专业知识与工程实践于一体的CAD课程教学模式,并开展了初步的教学实践。