浅埋暗挖地铁车站的安全风险控制技术

为了控制暗挖施工带来的环境风险,提出了以控制地层变形为核心,以保证既有结构安全为目的的风险管理体系.该体系包括:既有结构现状评估、施工影响预测、控制方案制定、监测反馈及工后评估与恢复,在目前国内最大的暗挖地铁换乘车站——北京地铁黄庄站得到了应用,从技术上保证了环境安全.根据监测数据,10号线双层段最终地表沉降全部控制在80 mm以内,其中控制在64 mm以内的测点占总测点数的93.6%;管线测点沉降值全部小于30 mm,最大差异沉降为1.123‰.表明风险控制中制定的控制标准是合理的,施工中采取的措施是有效的.     

综放工作面直接顶稳定性研究及控制实践

通过大量现场实测与系统的理论分析指出，“砌体梁”与“半拱”式结构相结合共同构成综放采场覆岩结构的基本形式．在此基础上，对上位直接顶中“半拱”结构的３种形式进行了分析，建立了相应的力学模型，对其平衡条件、失稳机理以及与砌体梁结构的相互作用关系进行了分析，从而形成了综放开采直接顶稳定性控制的基本理论和方法．最后介绍了综放开采的矿压控制实践．图４，表２，参４．     

综放工作面岩层控制

在大量现场实测、相似模拟、数据模拟及理论分析的基础上,提出了“砌体梁”与“半拱”式结构相结合而构成综放采场覆岩结构的基本形式。考虑到直接顶、顶煤的变形破坏特性以及小结构的影响,建立了综放采场围岩结构模型,可对综放开采的矿山压力现象合理的解释,并为支架的选型设计和矿山压力控制提供了依据。     

风险系数法在海底隧道平面线位确定中的应用

海底隧道平面线位的选取是整个海底隧道工程规划和设计阶段的关键环节,为了综合考虑海底隧道平面线位对隧道建设经济、安全、技术适用性及环境的影响,从风险系数角度入手,找出各方面的致险因素,结合层次分析法,建立一套完整的海底隧道平面线位评估体系.将这套评估方法应用于厦门海底隧道,对拟取的4条平面线位进行综合评估,确定出最优线位,为海底隧道工程的规划选线提供一定的参考.     

基于宾汉体浆液的海底隧道劈裂注浆机理研究

基于流体流变方程和平板窄缝模型,推导出宾汉体浆液劈裂注浆扩散半径计算公式,并提出了求解方法.计算表明,注浆压力差随浆液流变参数的增大呈线性增大,要达到一定劈裂长度,水灰比越小所需注浆压力越大;裂隙宽度的减小使所需注浆压力差迅速增大,并使扩散半径迅速减小,这种影响随着水灰比的增大而减小.结合厦门翔安海底隧道全风化花岗岩地层HSC(High Strength Concrete)水泥注浆试验,证明了这一理论的计算结果符合工程实际.     

北京地铁浅埋暗挖区间隧道塌陷机理

结合北京典型地质条件和区间隧道的断面形式,将城市浅埋暗挖隧道分为超浅埋隧道和浅埋隧道两种,对于超浅埋隧道,隧道的破坏形式主要是整体下沉和塌陷,隧道的破裂角接近80°;对于浅埋隧道,破坏形式以滑裂破坏为主,规范给出的滑裂角为45°+φ/2,但通过对北京地铁事故的调查研究发现,隧道滑裂角大于45°+φ/2,因此应用土力学原理和Mohr-Coulomb破坏准则推导出新的地层滑裂角.结果表明,浅埋隧道的破裂角与隧道的覆跨比、矢跨比有关,且比45°+φ/2大10°~15°.运用FLAC3D软件计算分析隧道破坏时塑性区分布情况和破坏过程,并与实际工程监测数据对比,发现新的滑裂角更接近实际工程的破坏情况.     

隧道围岩变形的非线性自回归时间序列预测方法研究

针对传统时间序列预测模型的单一线性和忽略施工过程影响的静态局限性,提出非线性自回归(包括NARNN与NARXNN)时间序列预测模型.该模型通过引入动态施工影响因子作为附加的外部输入,同时结合模型本身的反馈结构和延迟单元,在结构和动态特性上更加符合实际系统,可以非线性动态地考虑隧道施工全过程.运用该模型对史家山2号隧道施工过程中的围岩水平收敛和地表变形进行预测.结果表明:1)非线性自回归预测模型比传统的ARMA预测模型的预测精度高、适应性好;2)通过多次预测并对结果取平均值,可以保证非线性自回归预测模型预测结果的预测精度和稳健性;3)通过优化动态施工影响因子的取值方法,可以进一步提高NARXNN时间序列预测模型的预测精度.     

运营隧道衬砌结构技术状况的评定方法研究

运营隧道衬砌结构技术状况的优劣直接关系到隧道内行车和行人安全,如何对运营隧道衬砌结构技术状况进行合理评定成为人们所关注的重点.针对目前隧道工程界已有的隧道衬砌结构技术状况评定方法存在的不足,首先提出了"隧道健康度"和"隧道健康度函数"的基本概念,将检测隧道划分为若干评定单元,然后将检测数据分配于各评定单元之上,并通过隧道健康度函数,建立了隧道现场检测数据和评定结果之间的一一对应关系,建立了一种基于现场检测数据的隧道衬砌结构技术状况分段式量化评定方法,并通过工程实例验证了该评定方法的有效性.