隧道爆破及车辆荷载耦合作用下公路振动研究

针对隧道下穿环城公路爆破开挖产生的振动效应,同时考虑公路上车辆瞬时荷载耦合作用,运用LS-DYNA分析环城公路的振动规律及响应特征,并与实际监测结果进行对比分析,研究结果表明:(1)公路中部位置的峰值应力为1.7 MPa,大于两边的峰值应力,随着爆破点与路面间水平距离的增大,峰值应力也逐渐增大;(2)在0.015 s到0.02 s这段时间内,振速幅值最大,随后,幅值降低,振动频率变小,振动趋于缓和,数值模拟的结果要普遍小于实际监测的振速峰值;(3)公路左侧振动的位移响应最大,但是公路中部位置会在之后的振动过程中产生二次峰值,造成更大的位移响应。研究可为相似工程设计提供一个参考。     

基于间距折减法浅埋小净距交叉隧道安全性分析

为解决交叉隧道的安全性评定问题,类比边坡工程中的强度折减法,以既有隧道允许的最大沉降值为判据提出交叉间距折减法。应用FLAC^3D软件模拟探究了不同覆土厚度、交叉角度对上部既有隧道的影响规律。当交叉角度为90°,覆土厚度分别为15、20、24、30 m时的临界交叉间距为3、4.5、7、11 m。当覆土厚度为26 m,交叉角度分别为0°、30°、45°、60°、90°时的安全净间距为6.8、7.6、8.9、8.1、7.4 m。结果表明,新建隧道对既有隧道的影响随覆土厚度增加而增大,随交叉角度增大呈现先增大后减小的趋势。为验证方法的合理性,以盘道岭隧道为背景对3种支护方案进行了交叉间距折减检验进行安全性评估。现场监测表明,开挖前进行的管棚支护较好地控制了对上部公路隧道的影响。     

盾构隧道下穿高速铁路站场安全风险评估管理方法

为提高风险评估对工程设计的指导性,本文结合某地铁区间盾构隧道下穿高速铁路站场工程实例,尝试将风险评估、数值模拟和工程设计结合起来形成反馈机制。首先采用安全风险层次-模糊综合评价法(AHP-FE)对工程进行了初步评估,得到了初步的设计阶段风险等级“高度”和主要风险源及排序;然后采用数值模拟方法对盾构下穿铁路站场进行了施工模拟,得到了主要风险源相关指标的预测值,并提出了系列控制措施;在此基础上,再一次采用安全风险模糊评估理论对工程进行风险分析,最后得到设计阶段允许的“中度”风险等级和相应的风险源排序。本文所遵循的风险评估方法和流程可以提高风险评估的准确性和合理性。     

隧道排水系统非对称堵塞对衬砌外水压力的影响

基于目前未见对隧道排水系统非对称堵塞后的衬砌外水压力的变化规律的研究,以重庆中梁山某隧道为研究背景,建立了隧道及其排水系统的简化模型,通过模拟不同长度的排水系统非对称堵塞,研究了隧道衬砌结构受到的水压力的变化规律,并且在隧道工程中进行了现场模拟排水系统堵塞的试验,试验结果与数值模拟可相互印证。研究结果表明:(1) 隧道排水系统单侧堵塞后,堵塞侧二次衬砌背后的水压力在短时间内将上升,然后逐渐下降至稳定,但高于排水系统正常时的水压;(2) 隧道排水系统非对称堵塞长度不断增加时,堵塞侧二次衬砌背后受到的外水压力峰值和稳定值也不断增加;(3) 隧道排水系统非对称堵塞长度不断增加时,注浆加固圈承受的最大水压力绝对值不断在增加,但注浆加固圈分担水压力的能力将逐渐减小。     

基于统计和塑性区的隧道深浅埋划分方法研究

我国现行公路、铁路隧道规范中隧道深浅埋分界深度公式是基于小跨度隧道的统计资料得出的回归公式,该公式对于跨度较大的隧道的适用性存在明显的不足。笔者通过对隧道规范建议的深浅埋分界深度与对应深度的塑性区半径进行回归分析,拟合出了两者之间的关系式;将拟合出来的关系式带入圆形隧道的塑性区理论式中,获得了隧道深浅埋划分深度的新的计算公式。将本文方法计算结果与现场实测资料和模型试验进行对比,验证本文公式的科学合理性。对比结果表明:(1)在大跨度时本文计算结果与统计结果和模型试验结果十分吻合;(2)在小跨度时本文计算结果与规范计算结果十分吻合。因此,本文方法为在围岩等级较低情况下的深浅埋分界深度计算提供了新的思路和计算方法。     

平行双孔水工隧道相互作用的时效解答

地下工程中常遇到流变岩体中双线近距离隧道施工问题。隧道施工位移的预测和控制,特别是新建隧道的施工对既有隧道产生的影响,是工程中面临的重要问题。针对流变岩体中深埋双圆形水工隧道的问题,笔者采用复变函数方法和Laplace变换技术建立了考虑施工过程时黏弹性应力、位移与弹性复位势之间的关系,然后运用黏弹性叠加原理得到了整个施工过程各个阶段围岩应力和位移全量和增量理论解答,并据此进行新建隧道对既有隧道的影响分析。为验证解答的正确性,对一算例进行了有限元解答和理论解答的比对,两者吻合很好。与数值与实验方法相比,本文解答可以较为便利地对岩体应力、位移进行参数分析,进一步可以指导工程的初步设计。     

高家坪隧道地下水系统识别及涌水量预测

以宜保高速高家坪隧道为研究对象,重点剖析高家坪隧道工程区的地质条件,在此基础上,综合采用地下水示踪试验、地下水化学组分测试、降雨量与地下水动态长期观测等多种技术手段对高家坪隧道区域岩溶发育特征、岩溶隧道突涌水条件进行了分析和探索,查明了各岩溶水系统的边界及之间的水力联系,分析了岩溶系统与隧道的空间关系及其对隧道安全的影响,揭示了岩溶系统的水文响应特征,并采用分布式TOPMODEL流域水文模型模拟流域的流量过程,预测了隧道的正常和最大涌水量。结果表明:隧道ZK45+500~ZK46+900段涌水最大峰值流量可达3.56 m³/s,滞后降雨3 h,最大涌水量47 984.7 m³/d,与实测值吻合较好。本文工作可为我国岩溶地区类似隧道工程的突涌水灾害预防提供参考和指导。     

基于强度折减法的地铁车站交叉段稳定性分析

基于有限元强度折减原理,分别以特征点位移突变、等效塑形应变贯通和计算收敛等方法作为地铁车站隧道交叉段整体稳定性分析的失稳破坏判据,进行整体安全系数计算,通过实例分析,提出适合地铁车站隧道交叉段整体稳定性分析的强度折减判据。研究结果表明:有限元强度折减法可以定量地得出地铁车站隧道交叉段的整体安全系数;收敛判据计算得出的安全系数明显大于其他两种判据的结果,单独使用任何一种判据都不能真实地确定安全系数;采用特征点位移突变与等效塑形应变贯通两者相结合的综合判据可以较好的得到地铁车站隧道交叉段的整体安全系数。     

超近距离基坑施工对交叠地铁的影响及响应

随着城市发展,既有地铁车站及隧道结构不可避免地会与邻近新建工程相互影响。针对此问题,本文以北京某邻近地铁6号线车站及区间隧道的超近距离基坑工程实测资料为基础,运用MIDAS/GTS软件建立了三维数值分析模型,对基坑施工进行了全过程动态模拟。通过数值分析和实测分析等手段,研究了既有交叠地铁车站及隧道对超近距离基坑施工的影响及响应。结果表明:由于既有结构刚度大于土体刚度,会影响基坑开挖产生的土体位移场,使既有结构侧土体隆起明显小于无结构侧、隆起减小速度明显大于无结构侧;既有结构的存在同样会影响围护桩的变形,使既有结构侧的桩侧移量小于无结构侧;随着平面内与基坑距离和平面外与基坑竖向距离的变化,既有结构的位移响应会有所不同;平面内与基坑距离和截面刚度变化,既有道床和轨道也会有不同的响应。研究成果可为类似超近距离施工及交叠隧道工程提供参考。     

大型水下隧道实验技术与系统研发

针对国内水下隧道建设数量日益增多与技术难度越来越大的现状,在对国内外文献、实验水池及相关实验研究广泛调研的基础上,提出了水下隧道实验系统的功能要求,并对大型水下隧道实验技术与系统进行了全面的研究与设计。利用该实验系统,沉管、盾构、钻爆、悬浮等各种工法水下隧道模型实验均可开展,填补了目前国内实验水池只能进行沉管、悬浮工法模型实验的不足,可为解决国家重大、难点水下隧道工程的建设和行业内的主要技术瓶颈提供技术支撑和服务。