2018年隧道与地下工程热点回眸

 2018年隧道与地下工程在工程建设和技术进步方面取得了一系列成果。本文介绍了盾构和全断面隧道掘进机、新型隧道形式重大建设和项目技术进展及新型化、智能化的研究进展,并展望了相关技术及行业应用的发展趋势。     

MSVM在汶马高速公路隧道围岩分级中的应用

通过分析国内外的多种围岩分级方法,结合SVM理论与隧道开挖现场实际情况,建立一种快速、准确的隧道围岩分级方法。采用岩石坚硬程度、岩体完整程度、岩体结构、节理风化状况、地下水状况、嵌合程度和地应力状况作为隧道围岩分级评价指标。采用一对一法构建多类分类器,将大量经过专家修正过的隧道围岩分级数据作为多分类SVM的训练学习样本,采用高斯核函数进行计算,结合汶马高速公路隧道施工期围岩分级实践,建立了多分类SVM隧道围岩分级模型,实现不同条件下的围岩分类的合理识别。汶马高速公路隧道围岩分级实际应用表明,该模型能快速、较为准确地进行公路隧道围岩分级。     

高海拔隧道施工氧含量变化及供氧方法

论文针对高海拔隧道低压缺氧威胁施工安全的问题,基于氧气质量守恒和等效气管氧分压两种方法分析了高海拔隧道施工供氧标准,并在海拔4232m的雀儿山隧道开展洞口与掌子面温度、气压和氧含量长期监测。结果表明：实测洞口氧气密度比理论分析低4.93%,而实测气管氧分压比理论分析低0.6%,等效气管氧分压方法更适用于高海拔缺氧程度预测。洞口与掌子面温度和大气压力呈夏季高、冬季低的季节性波动,隧道掘进1500m以后,在保证良好通风条件下,掌子面比洞口气管气氧分压平均低0.46kPa,随着推进距离继续增大,气管氧分压降低不明显。现场测试发现弥散式供氧方法能够有效增加施工区域的氧气含量,但供氧需求量大,施工建议采取弥散式供氧、个人携氧与移动式吸氧车供氧相结合的方式,保障隧道施工人员的氧气需求。     

基于F-AHP的地铁消防安全综合评价

地铁站内部建筑结构复杂,客流量大,机电设备种类多,引发火灾的危险因素众多,一旦发生安全事故,人员疏散和事故救援困难,可能将造成重大的人员伤亡和财产损失。为保障地铁消防安全,加强消防隐患查处力度,切实做到地铁安全事前预防,以现代安全管理理论为基础,按照人-机-管理-环境的安全系统工程原理,建立地铁消防安全评价指标体系,对影响地铁消防安全的直接原因和潜在因素进行分层,采用定性和定量相结合的层次分析法确定各评价指标的权重并对其一致性做出检验,运用F-AHP理论,利用评价指标体系构建问题的层次分析模型,并通过实例进行全面、系统的科学评价。结果表明:该地铁实际情况与评价结果比较符合,以此验证了该评价体系的可操作性和合理性。最后,在对研究结果进行分析的基础上,从安全管理、信息化等薄弱环节出发提出加强地铁消防安全工作的建议。     

隧道衬砌不密实的探地雷达数值模拟

隧道二次衬砌混凝土不密实容易导致应力集中、积水受冻融影响加大以及衬砌开裂等问题.然而,相对于隧道衬砌中其他缺陷而言,不密实属于渐变的、较隐晦的缺陷,后续处理人员难以准确判断.时间域有限差分法是探地雷达数值模拟中较为常用且成熟的方法,利用时间域有限差分探地雷达数值模拟方法,建立不密实衬砌的理论电磁场分布,总结出不密实衬砌在探地雷达探测结果中的反射特征以及判别方法,可为隧道检测人员提供借鉴.     

断层破碎带影响下隧道的震害分析

断层破碎带对隧道震害影响巨大,利用FLAC3D数值计算方法,研究了不同空间方位断层破碎带影响下隧道的地震破坏规律。研究结果表明:含断层破碎带是隧道震害发生的主要影响因素;在相交断层破碎带处,与隧道横断面大角度相交的工况比小角度相交的工况不利,且破坏的部位发生在与断层破碎带相交的位置;在非相交断层破碎带处,倾角为30°的工况最不利,且隧道破坏发生在左边墙肩部和右边墙角部,位于地震波输入的水平和竖直扰动的剪切波和疏密波的合力方向。     

Prototype test study on mechanical characteristics of segmental lining structure of underwater railway shield tunnel

Based on the first unde rwater railway shield tunnel, the Shiziyang shield tunnel of Guangzhou Zhu- jiang River, the prototype test was carried out against its segmental lining structure by using ＂multi-function shield tunnel structure test system＂. And the mechanical characteristics of segmental lining structure using straight assembling and staggered assembling were studied deeply. The results showed that, the mechanical characteristics of segmental lining structure varied with the water pressures; especially after cracking, the high water pressure played a significant role in slowing down the growing inner force and deformation. It also testi- fied that the failure characteristics varied with straight assembling structure and staggered assembling structure. Shear thilurc often occurred near longitudinal seam when using straight assembling.     

均匀风场中高层建筑平均风力的阻塞效应

以联邦航空咨询委员会协调人会议(CAARC)高层建筑标准模型为例,在同济大学TJ-2建筑风洞中进行了矩形单体高层建筑的阻塞效应试验研究.对阻塞度为4.1%、6.1%、8.4%、10.1%的建筑刚性模型在均匀风场中进行了测压试验.主要研究了阻塞效应对模型平均风力特性的影响.研究结果表明:在均匀来流中,建筑各层的平均阻力系数随着阻塞度的增加而增大,但阻力系数沿高度的分布规律没有显著变化;顺风向平均基底弯矩系数随着阻塞度的增大显著增大.最后,基于试验结果提出了平均阻力系数和顺风向平均基底弯矩系数的阻塞效应修正公式.     

涡流发生器对3/4汽车模型风洞流场品质的影响

采用数值计算的方法对3/4开口回流式汽车风洞喷口处的涡流发生器进行了研究.对比研究了三种不同片数的涡流发生器对流场品质的影响.首先采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程求解了流场的定常特性,接着采用大涡模拟(LES)方法对流场的非定常特性进行了研究.并就两种计算方法给予了相应的试验验证.对比计算结果得到涡流发生器可以在一定程度上提高流场均与性,尤其是三片式涡流发生器的工况能较好地拓宽风洞测试区的高流速区域的范围,降低测试区的静压梯度,减小试验段内的湍流度和剪切层内的湍流度,延长测试段内低湍流区的长度,分散流场内的脉动能量,降低低频颤振敏感频率区的能量聚集.     

基于盾构隧道斜交下穿的修正Peck公式法

在盾构隧道下穿导致的地表沉降计算中,通常需利用Peck公式理论计算盾构横断面的二维沉降.当盾构以斜交下穿时,盾构横断面不再平行于上部线路沿线方向,其沿线沉降的形式不符合正态分布,因此需要将Peck法推广到平面上任意一点的沉降计算中.综合考虑盾构坡角及隆起效应等影响因素,引入角度系数对Peck公式进行修正,使之可直接计算盾构斜交条件下地表平面上任一点的沉降,进而直接计算上部线路沿线沉降.通过有限元数值分析法进行验证,并在此基础上利用动力学仿真分析研究不同斜交角度所产生的不同沉降形式对脱轨系数及减载率的影响.