沉管隧道多尺度方法与地震响应分析

针对目前沉管隧道多质点-弹簧抗震简化分析模型的不足，如无法合理模拟沉管接头的细部构造及力学特征，提出了一种同时表征沉管隧道宏观整体响应和细观接头构造的多尺度分析方法，其中宏观多质点-弹簧-梁耦合模型用于描述沉管隧道结构与地层的动力相互作用以及宏观整体地震响应特征，细观精细化模型用于捕捉沉管接头的张合量、剪力键受力等动态演化规律。以广州某沉管隧道为应用实例，建立了相应的地震响应多尺度分析模型，综合考虑地震动输入方向、运营期环境温度变化等工况组合，研究了沉管隧道管节受力、接头变形、剪力键受力等地震响应特性以及关键因素的影响规律。结果表明，地震动输入方向随着与隧道轴向夹角的增加，结构剪力及弯矩明显增大，而轴力及接头变形随之减小，90°输入时峰值轴力的降幅超过了85%，而接头最大张合量仅为0°输入时的17%；环境温度变化对沉管隧道轴向受力及接头变形影响显著，降温导致接头最大张开量增加了约30%，并使隧道出现了接近峰值轴力60%的拉力。     

超长隧道面临的挑战与思考

 随着交通强国战略规划的提出和全面实施，中国的隧道及地下工程建设也迈入一个全新的时代。根据中国目前的隧道建设水平，本文引入了超长隧道的概念，介绍了修建不同超长隧道需要面临的技术挑战，并展望了一些关键技术的发展趋势。     

隧道爆破力学模型相似材料配比的正交试验

以砂岩作为模拟对象,研究满足隧道爆破力学模型试验要求的相似材料配比问题.基于正交试验法,选取石英砂、重晶石粉、石膏、水泥和水为相似材料,设置以石英砂/固体、水泥/石膏、重晶石粉/(重晶石粉+石英砂)的质量比为3个因素,每个因素3个水平,共9组配比的正交试验方案.通过室内试验,得到相似材料的密度、单轴抗压强度、弹性模量和声波波速的实测数据.试验结果表明:相似材料的物理力学参数分布范围较广,可满足不同隧道模型试验对相似材料的配比要求.利用极差敏感分析法分析各因素对相似材料参数的敏感性,并通过各因素对相似材料参数影响的直观分析图,分析各因素对相似材料物理力学参数的影响规律.对试验数据进行多元线性回归分析和室内试验,发现最优配合比下的相似材料与原型砂岩的单轴应力-应变曲线具有相似的脆性破坏特征;相似材料物理力学参数的设计值和实测值误差较小.     

高速铁路并联隧道横通道对隧道内压力变化的影响

给出了高速列车穿越横通道高速铁路并联隧道时压力变化的三维非定常黏性流场数值模拟过程,研究了两条并联隧道横通道的面积变化、位置变化和斜交方式对并联隧道及横通道内压力变化的影响规律.计算结果表明:并联隧道横通道的存在,使得隧道内压力变化的最大值降低,隧道横通道断面积越大,则最大压力梯度的降低率越小,当横通道的断面积与隧道断面积之比为0.3左右时,其降低隧道中测点的最大压力及压力梯度的效果最好;横通道对隧道的降压效果与隧道交叉方式有关,横通道与隧道的斜交方式为正交,且正交角度控制在60°左右时,横通道对隧道内的降压效果比较好.对比分析表明,当并联隧道内的横通道、竖井及避洞在隧道内的位置、断面积、长度及与隧道的斜交角度相同时,竖井的降压效果最好,横通道次之,避洞的降压效果最差.     

交叠车站与区间隧道列车振动对环境的影响

以北京地铁5号线崇文门车站下穿既有地铁2号线区间隧道为背景,研究了上下交叠地铁区间隧道与车站在列车同时通过时,其振动对周围环境的影响.根据5号线崇文门车站与2号线区间隧道的空间相对位置,建立了三维弹塑性有限元模型;采用车辆-轨道耦合动力学模型,得到作用于道床底部的列车动载;根据各种可能的列车荷载组合,分别研究了15种动载组合情况下地表振动的规律.     

深埋排水盾构隧道接头铸铁件力学性能试验

为研究适用于深埋排水盾构隧道的高刚性管片接头铸铁件,对2种型式的高刚性盾构管片接头开展了正弯矩试验,分析了不同型式铸铁件的力学性能及高刚性接头的破坏模式.研究表明,高刚性接头在正弯矩承载时的破坏模式与大偏压受力截面类似,首先螺栓或铸铁件屈服,随后受压区混凝土压碎、接头破坏.若接头铸铁件刚度充足,接头破坏时铸铁件无变形、螺栓屈服,接头承载力较高,且铸铁件锚筋全部受拉,锚筋的锚固作用得以充分发挥;若接头铸铁件刚度不足,接头破坏时铸铁件变形5mm、螺栓未屈服,接头承载力较低,且铸铁件锚筋部分受拉、部分受压,锚筋的锚固作用未能充分发挥.     

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。     

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.