季节性寒区隧道保温隔热层厚度计算方法

为了解决冻结锋面移动带来的保温层厚度不足的问题,以河北延崇高速棋盘梁隧道为研究对象,采用现场监测、数值模拟以及理论分析等方法对季节性寒区隧道冻结锋面的移动规律进行探究,得出考虑冻结锋面移动规律的保温隔热层计算公式。结果表明：在同一断面内,较厚的仰拱填充对温度的传递起到一定的阻碍作用,冻结锋面在拱顶处的深度大于边墙处的深度。随着时间的推移,冻融循环的反复进行,季节性寒区隧道的冻结锋面深度会逐渐加深,最终趋近于一稳定值。不同断面的冻结锋面最终稳定深度与断面处年平均温度呈现线性相关关系,而与温度变幅呈现非线性相关的关系。基于冻结锋面移动规律,对保温隔热层厚度计算公式中的冻深参数进行了修正,保证了保温层长期有效服役。     

高地温隧道隔热层方案优化设计及应用——以尼格隧道为例

为优化高地温隧道隔热层的设计及应用方案,以红河州建(个)元高速公路尼格隧道为工程背景,采用正交试验及数值模拟相结合的方法,研究了隧道风速、导温系数、围岩温度和隔热层的厚度对隧道内环境温度的影响。结果表明：夹心式硬质聚氨酯泡沫塑料隔热层对降低高地温隧道内环境温度有显著的作用,影响隧道内环境因素的顺序为隧道内风速、围岩温度、导温系数和隔热层的厚度;导温系数为0.02 W/(m·K)、厚度为5 cm的隔热层敷设方案,可将尼格隧道内的环境温度控制在31.45℃以下。该研究结果可为优化高地温隧道的隔热层设计提供参考。     

基于非均匀收敛模式的隧道地表变形的随机介质预测模型

对隧道开挖断面均匀收敛模式及底部土体位移为0 mm的非均匀收敛模式进行探讨,提出隧道底部土体位移不为0 mm的非均匀收敛模式。基于随机介质理论基本原理,推导该模式下单孔及平行双孔椭圆断面隧道开挖引起的地表位移与变形的计算公式,并采用模拟退火遗传算法求解该模型对应参数识别的复杂非线性优化问题。研究结果表明:底部土体位移不为0 mm的非均匀收敛模式的预测精度要高于均匀收敛模型和底部土体位移为0 mm的非均匀收敛模型;该收敛模式与隧道开挖断面实际收敛规律吻合。     

非等时距灰色模型在冻土路基沉降预测中的应用

基于2012年5月～2016年10月G109线K2967+850监测断面处冻土路基的沉降监测数据资料,根据在冻融循环条件下产生的沉降数据多周期和波动性的特点,以及监测数据采集时间间隔不等长的原因,采用非等时距GM(1,1)灰色预测模型构建了冻土路基累计沉降量预测模型。通过将预测模型的模拟值序列与实测值序列进行对比,验证了模型的模拟精度达到I级以上,证明用此模型对K2967+850监测断面2 m深度以内冻土路基的沉降预测是可信的。     

现浇聚苯复合材料屋面保温技术

通过新型高效保温材料屋面的研究,以及原材料的选取、施工工艺制定、技术经济分析等,提出了环保、节能的现浇聚苯复合材料屋面保温技术·可将保温隔热层和找坡层两层合一,或将找平层、找坡层、保温层和隔气层等多层合一,不但简化了屋面构造和施工工艺,而且屋面热工性能好,经济合理·工业应用表明,该材料保温性能优良,节约材料成本一半以上·     

双层衬砌输水盾构隧道鲁棒性设计方法

双层衬砌输水盾构隧道设计需要考虑其施工过程及受力特性,同时地层的不确定性也影响结构的安全性能. 为此结合双层衬砌输水隧道的受力特点,基于极限状态设计原则,采用两阶段法分别计算外衬单独承担外压及内外衬共同承担内外压两种受力状态,对截面受力、收敛变形及最大裂缝宽度均加以安全性约束,建立了双层衬砌输水盾构隧道横断面鲁棒性设计方法及流程,并结合实际工程案例进行了结构设计参数的优化. 研究表明：鲁棒性设计方法综合考虑隧道建设成本及结构对外部参数变异的敏感性,引入约束多目标优化算法可以获取完整三维Pareto前沿面. 采用赋权重的方法统一两种极限状态下的鲁棒性指标,可以实现成本-鲁棒性的二维优化 . 通过将隧道分段并提取典型断面优化的方式可有效解决纵向不同区段参数变异性较大的问题,保证掘进中的参数统一及隧道安全.     

盾构隧道修复工程中的垂直冻结加固应用

在盾构隧道的修复工程中,为了隔离损坏段和完好段的联系,防止进一步的坍塌破坏,便于进行完好隧道内的清淤排水和隧道修复工作,在隧道损坏段和完好段分界处进行垂直冻结形成冻土帷幕,并布置温度监测系统进行实时监测,通过监测数据计算和分析冻土帷幕各种参数指导隧道修复工作的进行,并同时考察隧道修复工作对冻土帷幕温度的影响.计算分析表明,该冻结系统运转稳定,监测系统布置合理,冻土帷幕强度达到了设计与施工的要求.受管片切割和连续墙施工的影响冻土帷幕温度有一定升高,但是并没有高于设计冻土帷幕温度,这些工序结束后冻土温度继续下降.     

基于KPCA-PSO-RBF-SVM的矿井突水水源识别模型

为对矿井突水水源进行识别以减少矿井突水事故的发生,提出了粒子群(PSO)结合RBF核参数优化的SVM模型,并使用核主成分分析法(KPCA)对选取水源特征指标进行高效降维.根据水源离子敏感性选取了8种水化学指标(K~+、Na~+、Mg~(2+)、Ga~(2+)、HCO_3~-、Cl~-、F~-、SO_4~(2-))作为突水水源识别特征参数.使用基于最大方差关联度准则的核参数选择方法并结合粒子群算法构造参数优化算法,使用参数优选后的支持向量机模型对90组突水水源识别训练数据进行模型训练,用其余32组数据进行测试,模型实测效果与Logistic模型、PCA-Fisher模型以及PSO-SVM模型进行对比,结果表明:采用径向基核函数优化的支持向量机模型能够选取较优参数,模型实测平均准确率为93.75%,误差明显低于其他模型,证明了该模型能精准且高效地识别矿井突水水源.     

考虑蠕变效应的软岩特大断面隧道围岩抗力系数计算

根据软岩具有蠕变时效的特点,考虑岩体应力-应变全过程曲线,基于鲍格斯(Burgers)蠕变力学模型,推导出了考虑蠕变效应及初始地应力的隧道抗力系数计算公式。以沪昆高速铁路特大断面软岩隧道——明山隧道为工程依托,通过现场水压致裂试验获取隧道初始地应力以及室内岩石试验,获取围岩物理力学参数,代入该公式得到了明山隧道的围岩抗力系数。研究结果表明:该公式能够可靠的运用于具有蠕变效应的软岩隧道衬砌支护设计计算中;当围岩出现塑性流动变形时,围岩仍具有与衬砌共同承载的能力,这一研究结果对隧道衬砌设计具有十分重要的实际指导意义。     

人工冻土蠕变非定常开尔文模型

为了更好地描述人工冻土的蠕变特性,将广义开尔文模型中的经典Newton黏壶中的黏滞系数定义为与时间有关的非定常参数,通过推算得到非定常开尔文模型,用粒子群优化算法识别模型中的参数。非定常开尔文模型能模拟不同应力下的蠕变试验数据,效果都很好,充分说明了该模型的合理性。目前采用非定常开尔文模型来研究人工冻土的蠕变规律的很少,此方法的提出为人工冻土领域的计算开辟了新思路。     

季节冻土区路基中隔热层的设置

研究季节冻土区路基隔热层设置位置对路基稳定性的影响,能为我国季节冻土区道路病害防治提供一定的理论参考依据。本文通过对季节冻土区路基中隔热层材料选取及其厚度确定总结,探讨了运用焓法数学模型和有限元程序模拟含有隔热层的路基温度场的计算方法,并在此基础上分析了路基中隔热层设置位置需要进一步研究的问题。     

寒区隧道地源热泵供热系统及优化分析

为解决寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速林场隧道中.系统由取热段、加热段、热泵和分、集水管路组成,可用于隧道洞口段衬砌和排水系统加热.在分析研究该系统传热机理的基础上,建立考虑热阻和热源的隧道取热段传热模型,利用叠加原理、格林函数法和拉普拉斯变换法相结合的方法获得其解析解.热交换管间距对热交换管换热量有显著影响,随着管间距的增加,换热量呈线性增加.热交换管换热量随隧道埋深的增加而呈线性增加,热交换管应布置在埋深深的部位.与热泵持续运行相比,间歇运行有利于土壤温度场的恢复,有助于提高热泵运行效率.     

软土盾构不同穿越形式对既有隧道扰动影响分析

以上海某实际隧道叠交段土层分布为背景, 采用3维有限元方法对新建隧道分别以先下后上夹穿、下穿和上穿3种形式穿越既有隧道施工过程进行模拟, 分析了在每种穿越形式下既有隧道的变形, 给出了每种穿越形式下控制既有隧道变形的合理措施. 研究结果表明, 在盾构开挖过程中, 既有隧道圆形断面不仅出现变形, 而且也出现了扭转; 新建隧道先下后上夹穿既有隧道的控制重点不是既有隧道最终沉降, 而是开挖过程中出现的最大沉降值; 下穿形式下, 控制重点为既有隧道最终状态沉降曲线; 上穿形式下, 控制重点为既有隧道的大幅度上浮. 同时对比了实测和模拟数据,验证了数值模拟的可靠性. 研究成果为地铁叠交段穿越形式的选择、施工及既有隧道保护技术提供了一定理论基础.     

寒区隧道衬砌电加热试验研究

寒区隧道冬季易出现衬砌破损甚至滴水结冰等冻害,为此,除了做保温层外,主动加热系统也是必要的,主动加热系统主要由二次衬砌和保温层间的电热带组成.为了模拟隧道衬砌混凝土表面滴漏水结冰后从负温加热至正温的工况,对负温条件下的混凝土试件进行电加热模型试验研究,包括对单独试件及三联试件进行加热试验.结果表明:在采用长度2 m、功...     

富水黏土地层盾构隧道开挖面稳定性

富水黏土地层盾构隧道施工过程中,确定合理的开挖面支护力对于安全掘进至关重要。针对富水黏土地层盾构隧道,对不排水条件下的开挖面稳定性展开了研究。通过数值模拟研究,分析了直径D、埋深比C/D与内聚力c对极限支护力的影响规律;推导已有的适用于不排水分析的开挖面主动破坏模式并分析其功率构成,结合黏土不排水离心试验得到破坏区域范围,对极限分析法获得的极限支护力进行了修正。最后,利用理论解析法与数值模拟方法对常州地铁工程某标段区间盾构隧道段进行开挖面稳定性分析,结果表明,理论解析法与数值模拟所得极限支护力相互印证,但理论解析法计算更为便捷。研究结论为富水黏土地层盾构隧道的工程实践提供借鉴与指导。     

既有暗挖区间扩挖优化技术分析

介绍了北京地铁10号线太阳宫站～三元桥站区间既有矿山法暗挖隧道扩挖为人防段的2种施工方案,在分析了原设计方案9导洞扩挖的优缺点的基础上,提出了"十字撑4导洞"的优化方案,该方案将既有暗挖区间内的十字内撑逐步转换为人防扩挖段初衬的中隔墙与中隔壁,避免了大量的破除工作,将9导洞暗挖施工转换为了4导洞施工,大大缩短了施工工期,降低了工程总体造价.并将原设计人防段由矩形形式变换为马蹄形形式,结构受力更加合理.     

等效荷载法在超大断面公路隧道爆破数值计算中的适用性

为了探究选取最优的计算方法研究超大断面公路隧道爆破施工对先后行隧道的影响,分别采用流固耦合法、初始体积分数法和等效荷载法建立单孔爆破有限元模型模拟单孔耦合装药情况下的爆破过程,从岩体破碎效果、计算效率等方面对比选定等效荷载法为最优的计算方法,并建立隧道数值模型应用等效荷载法计算研究后行隧道爆破对先后行隧道结构的影响,结果表明：（1）后行隧道爆破施工时先行隧道综合振速显著区域出现在隧道掘进方向上,逆隧道掘进方向隧道衬砌动力响应程度较小;（2）先行隧道受影响最大位置为迎爆侧右边墙,影响最小位置出现在背爆侧左拱脚;（3）后行隧道监测断面振速最大值出现在左拱腰位置,施工时要重点监测。     

地面堆载作用下既有隧道的工作状态

随着城市的快速发展,在既有盾构隧道周边地块的开发利用过程中,进行地面堆载是不可避免的,为评估地面堆载对隧道结构安全的影响,以区间盾构隧道为工程背景,首先,采用等效轴向刚度模型理论计算得出隧道变形界限值;其次,采用ABAQUS数值模拟软件,以隧道下卧软土层为地层条件建立三维实体数值模型,分析不同堆载范围和不同堆载大小对隧道结构纵向变形曲率、环缝张开量以及螺栓应力的影响;最后,将计算结果与隧道变形界限值进行对比,判定结构是否安全,并依此划分隧道的工作状态。研究成果对软土地区盾构隧道的结构设计和安全保护具有重要意义。     

速溶茶冷冻干燥过程数学模型的研究

本文探讨了速溶茶冷冻干燥过程的机理，从干燥层的冻结层的微元能量衡算着手，提出了水汽仅从速溶茶上表面逸出时的冷冻干燥数学模型。通过模型的计算了解到速溶茶在冷冻干燥过程中任一时刻和任一截面上的温度，为制定速溶茶冷冻干燥生产工艺提供技术参数，模型计算结果与实验超速铁合良好。