深埋隧道坚硬围岩变形特征三维数值分析

秦岭终南山公路隧道埋深大,地质环境复杂,2号竖井下洞群多次跨越既有公路与铁路隧道,结构尺寸多变,受力复杂;岩爆频发;滑坡、塌方和冒落等严重制约通风及建设效率.基于现场工程与地质特征分析,采用三维数值计算,对东线隧道和西线隧道交叉点的稳定性对比分析,为隧道及洞群优化设计提供科学的定量化依据.     

公路隧道建设中涌水量预测方法改进研究仿真

当前涌水量预测方法大多依据已经建好的隧道积累涌水量观测资料进行预测,需要准确的先验知识,预测结果不可靠。提出新型公路隧道建设中用水量预测改进方法,分析了公路隧道涌水过程,针对研究的公路隧道,依据建设公路隧道区域水文地质条件,构建隧道开挖前的稳定流模型。依据钻孔数据和泉流量对构建的模型进行检测,将其应用于涌水量的预测中。将稳定流模型看作公路隧道开挖的模拟非稳定流初始条件,完成对公路隧道开挖过程中涌水量的模拟,获取公路隧道的最大涌水量、正常涌水量和涌水过程曲线。运用变分有限单元法求解上述模型,确定渗透系数和影响半径,从而计算出公路隧道建设中涌水量的预测值。实验结果表明,所提方法具有很高的预测精度。     

基于心理旋转效应的小半径公路长隧道视觉环境优化研究框架

小半径公路长隧道内部为典型弱视觉参照环境，极易诱发驾驶人心理旋转效应，难以准确辨识隧道线形、隧道轮廓和交通信息，驾驶绩效降低，行车风险增大。为缓解驾驶人心理旋转效应，提升小半径公路长隧道交通安全水平，从其视觉环境典型行车安全问题出发，提出基于心理旋转效应的小半径公路长隧道视觉环境优化研究框架。结果表明：小半径公路长隧道视觉参照系具有诱导信息过渡剧烈、违背驾驶期望和冗余性欠缺等特点，突出表现为视线诱导信息不连续、局部视觉参照信息与整体视觉环境信息不一致、轮廓诱导信息与线形诱导信息协同作用差等方面。根据空间路权、驾驶人因和驾驶任务等评价要素，结合视知觉恒常性、整体优先性、多层次诱导等理论，提出构建恒常稳定、连续一致、信息冗余的视觉参照系的优化思路。总结提出通过布设多频率、多尺度、多形状的视线诱导设施，利用局部视觉参照元素构建与整体行车环境信息相连续一致的参照线索，加强轮廓诱导与线形诱导，借助高位、中位与低位诱导信息的协同作用构建信息冗余的多层次视觉参照系，有效缓解心理旋转效应带来的负面影响，达到行车安全、舒适、低成本、可持续的优化目标。该研究可为小半径公路长隧道、小半径光学长隧道的交通安全...     

基于ArcEngine和钻孔数据的三维地表层建模与可视化

钻孔是获取地层信息最直观、准确和详细的手段,地层的内部构造可以通过钻孔信息应用三维建模方法表达出来.为了保证隧道施工安全,实现盾构隧道顶部地表层的可视化,提出了一种基于钻孔数据构建三维地层模型的方法:首先应用ArcEngine对钻孔数据进行预处理,得到钻孔的空间信息;基于三维约束Delaunay四面体化算法和预处理后的离散钻孔信息构建TEN(四面体格网)模型;在ArcEngine的平台调用数据库中的钻孔数据、地表层属性等信息,实现地表与钻孔信息的三维显示、信息查询和地层分析等功能.     

CASIO系列编程计算器在隧道断面测量中的应用

隧道施工断面测量工作,不需要专用软件,采用立面坐标法就能及时为施工提供可靠的测量数据,准确指导施工。三维坐标法,只需测量隧道断面内任意位置的三维坐标即可计算其偏差。     

大跨径悬索桥隧道锚承载力分析

基于实测综合确定的岩体参数,用三维弹塑性有限元法对包括下部公路隧道施工、隧道锚开挖、浇注、预应力施加、挂缆等全部工序进行了模拟分析．围岩和锚体混凝土离散为8节点三维实体单元,隧道和锚碇的喷射混凝土及二次衬砌离散为4节点三维壳单元．用读入初始应力法建立复杂构形的初始应力场,围岩开挖应力的释放用场变量相关折减弹性模量法模拟,用单元的激活和移除模拟锚体灌注和岩体的开挖．结果表明,设计缆力时,围岩基本处于弹性状态;数值超载时,围岩承载力约为7倍设计缆力,可能的破坏模式是两锚体向外侧歪斜拔出;剪应力最大值均出现在距后锚面约10m处;对现有锚一隧问来源,锚体破坏对下部公路隧道也无显著影响,两结构施工过程和运营阶段均能满足设计承载要求．     

基于Open CASCADE的机电产品三维结构的集成与准确建模

现有的计算机辅助设计工具虽然在机械、电子各自领域已经十分的成熟,但在机电集成设计和信息交互方面还不是十分有效,特别是在机电产品三维结构的集成建模上存在很大的局限性.为了寻求一种将机电模型准确造型的方法,基于Open CASCADE(OCC)三维造型内核开发了一个机电集成设计平台,在机械设计方面通过对产品数据交换标准(STEP)文件的读写与机械计算机辅助设计(MCAD)配合支持产品机械结构的造型设计;在电气设计方面实现中间数据格式(IDF)中性文件的读写与电子计算机辅助设计(ECAD)配合支持产品电气结构的设计及三维模型的自动生成;通过系统自带的三维电子元件数据库搜寻元件准确的三维模型替换IDF文件中描述的简单元件模型,最终实现机电产品三维结构的集成与准确建模,该模型有效提高了机电产品的设计效率、在后续产品的仿真分析验证及制造所需数据的准确性.模型可通过输出接口以STEP文件格式导出,供其他分析软件使用.     

机动车辆荷载对空间交叉隧道结构动力影响

为研究机动车辆荷载作用下空间交叉隧道结构动力响应特性,以杭温高铁梧坞隧道与义东高速西甑山公路隧道交叉段为工程背景,建立了交叉隧道三维动力计算模型,利用ABAQUS子程序模拟机动车辆在公路隧道内行驶,得到行车公路隧道、相邻侧公路隧道、上跨高铁隧道在机动车辆荷载作用下的加速度、位移、应力动力响应特性,并通过计算行车过程中监测截面每一时刻的安全系数分析了各隧道衬砌结构安全度变化规律。结果表明：机动车辆荷载对行车隧道自身影响较大,影响主要集中在行车位置下方区域,车辆通过时拱顶处安全度降低最为显著;对于上跨高铁隧道和相邻公路隧道,行车公路隧道内的机动车辆荷载对其影响整体较小,且其影响程度与近接距离密切相关;相邻侧公路隧道响应主要集中在与行车隧道的相邻一侧,右方隧道行车时其仰拱中心的安全度降低最明显;上跨高铁隧道响应主要集中在隧道仰拱位置,下方隧道行车时其左拱脚处的安全度降低最多。研究结果可为空间交叉隧道、城市地铁等地下工程的日常运营监测提供依据,并为类似空间交叉隧道工程的设计优化提供参考。     

隧道衬砌雷达测试三维信息构建研究

隧道衬砌的质量对于隧道的安全使用和运营至关重要,因此开展隧道衬砌质量评估具有重要意义。地质雷达(GPR)技术作为新的无损测试技术,能够实现对隧道衬砌质量进行无损监控。由于隧道环境复杂,地质雷达图像存在多解性,本文尝试采用希尔伯特(Hilbert)变换数据处理方法对地质雷达非平稳信号进行分析,提取隧道衬砌结构特征参数,构建隧道衬砌雷达测试三维信息图,绘制出瞬时振幅图、瞬时频率图和瞬时相位图,根据所构建的三维信息特征,结合隧道设计方案和工程地质报告,重点分析了隧道衬砌结构空间分布位置,可能存在的空洞区域,钢构架的空间特征等。研究结果表明,地质雷达测试可以准确的分辨出钢架的空间位置,通过二次数据处理方法,获得衬砌的三维信息,增加了地质雷达图像解读准确性。本文研究成果可为类似隧道衬砌工程提供参考借鉴。     

危险化学品公路隧道运输风险 评价模型及应用

危险化学品公路隧道运输风险评价研究是预防和控制公路隧道内危险化学品运输事故的重要方法.本文结合系统工程理论及危险源辨识方法,构建了由4个一级指标,17个二级指标和12个三级指标组成的危险化学品公路隧道运输风险评价指标体系.建立了基于模糊层次评价法的危险化学品公路隧道运输风险评价模型并开展实例研究,确定了实例的风险等级并提出了相应的改进建议.结果表明危险化学品公路隧道运输风险评价指标体系及评价模型是可行、适用的.     

公路隧道高强地基水泥路面轴载换算研究

现有《水泥混凝土路面设计规范》中轴载换算公式仅适用于基层顶面模量不超过212MPa的情况，不能解决公路隧道基岩强度较高下的轴载换算问题．利用三维有限元方法计算公路隧道水泥混凝土路面的板底临界拉应力，根据疲劳损伤原理推导了轴载换算公式．得出了公路隧道高强度地基下的单轴双轮、双轴和三轴双轮的轴载换算公式，可用于公路隧道水泥混凝土路面的厚度设计与寿命预估．     

铁路隧道施工过程中的监控量测

随着我国铁路建设的大规模进行以及新奥法在隧道工程的应用及发展,监控量测作为新奥法的组成部分发挥着重要的作用。依托兰渝线下阿阳隧道施工中的监控量测项目,简单分析了典型地段隧道净空变化、拱顶下沉和地表沉降的量测数据,通过信息的及时、准确反馈,保证了该隧道进口掘进施工安全、平稳的进行。     

地质雷达在公路隧道工程中的应用

地质雷达因其精确快速的勘测、准确完善的质检,已逐渐成为当前公路隧道工程中应用广泛的一项技术,本文简要介绍了地质雷达的原理,阐述了地质雷达在公路及隧道工程中的具体应用,并在此基础上,指出了地质雷达在隧道检测中将发挥着越来越大的作用以及地质雷达当前的不足之处。     

基于烟囱效应的高海拔超长公路隧道横通道设计参数研究

为研究烟囱效应作用下高海拔超长公路隧道的横通道间距及宽度等设计参数,以天山胜利隧道为例,运用火灾动力学模型FDS(fire dynamics simulator)建立了不同坡度的高海拔公路隧道三维火灾燃烧模型,分析了高海拔隧道火灾温度及烟气的分布规律,给出了隧道内火灾模式下人员的可用安全疏散时间。考虑了高海拔及烟气对疏散速度折减、人体特征、车辆类型及载客量等因素,采用三维人员仿真模型Pathfinder建立了不同隧道横通道间距与宽度组合下的人员疏散模型,得到人员的必需安全疏散时间。基于安全疏散准则,给出了不同坡度下天山胜利隧道横通道的设计间距及宽度推荐值。结果表明：隧道坡度越大,烟囱效应越明显,火源上坡方向温度上升及可视度下降速度越快,可用安全疏散时间越少;隧道坡度为0.5%、1%、1.367%及1.8%时,距离火源上游250 m处的可用安全疏散时间分别为496、456、430、415 s。天山胜利隧道儿童、成年男性、成年女性及老人的疏散速度分别为0.72、1.07、0.91、0.65 m/s。当隧道坡度为0.5%、1.0%、1.367%和1.8%时,建议横通道间距(宽度)分别设置为2...     

基于熵权-改进灰色关联模型的公路隧道塌方风险评估

为确定公路隧道施工过程中塌方风险等级,选取工程地质等4项一级指标,围岩级别等12项二级指标,建立熵权-改进灰色关联的公路隧道塌方风险评价模型。采用熵权法计算评价指标权重;采用改进灰色关联法确定各段隧道与隧道塌方各风险等级的关联度,并与所求得的权重相结合确定最终的风险等级,并将结果与工程实例相印证。结果表明：公路隧道塌方的12项风险因素中,年均降水量、隧道跨度、围岩级别、隧道埋深对隧道塌方影响较大;采用本文模型对四段隧道进行评价,评价结果均与实际相符。可见该评价模型为在建隧道施工塌方风险等级的确定与预防提供了科学而有效的依据。     

对KJ110型公路隧道施工安全预警系统的应用研究

通过结合KJ110型公路隧道施工安全预警系统系统在实际工程中的应用,系统的介绍KJ110型公路隧道施工安全预警系统的系统组成、系统功能、系统供电及数据通讯技术等,为公路隧道施工过程中对有害气体、二衬与掌子面安全步距及隧道围岩变形的自动化监测及预警提供了有效的技术支撑,确保了公路在建隧道施工人员及设备的安全性,提高了工程项目建设质量和管理水平。     

基于强度折减法的隧道洞口土质高仰坡开挖稳定性分析

基于强度折减法对某公路隧道洞口高仰坡稳定性进行三维分析,并计算不同坡率对仰坡稳定性的影响.以实际工程为依托,在分析中充分利用强度折减数值计算法的优点,在模拟隧道开挖及仰坡加固的基础上计算各种工况安全系数,本文所采用的方法可为今后类似工程提供一定借鉴.     

中长公路隧道纵向通风计算模型

运用微分算子法,分析了中长公路隧道中的有害气体浓度的分布规律。以人体安全指标、隧道长度、交通量为主要依据,讨论了中长公路隧道是否需要机械通风的标准,建立了中长公路隧道纵向通风计算模型,并应用工程实例进行验证。结果表明:在近期,该隧道不需要通风;在远期,该隧道需要通风。所提出的计算模型为今后的中长公路隧道通风设计计算提供了参考。图1,参9。     

公路隧道施工技术浅析

随着我国经济的发展,整体经济水平的提升,带来的是隧道事业的繁荣。西南等多山地区的隧道工程数量大大增加。随着山岭软土隧道的施工方法,主要有台阶法和双侧壁导坑法、中隔墙法等。笔者从介绍某公路施工过程中的隧道施工技术入手,阐述了公路隧道技术以及隧道的防排水技术。     

基于图像三维重建的隧道超欠挖检测方法研究

提出一种基于图像三维重建的隧道超欠挖检测方法。该方法基于计算机视觉运动恢复结构算法(SFM)和半全局匹配算法(SGM)实现隧道实际开挖轮廓图像三维点云重建,再利用Delaunay三角剖分算法实现隧道实际开挖轮廓三维曲面模型重建,并基于设计开挖轮廓线和中心轴线建立隧道设计开挖轮廓三维曲面模型;以蒙华铁路大围山隧道DK1665+454—DK1665+484作为工程试验段进行现场试验分析,对所提方法有效性进行验证。研究结果表明:通过隧道实际开挖轮廓三维曲面模型与设计的开挖轮廓三维曲面模型比较分析,可实现对不同类型隧道整体超欠挖状况、超欠挖值、超欠挖面积以及超欠挖体积进行检测与评价;隧道设计开挖轮廓三维曲面模型具有数据采集设备简单、不干扰施工、检测范围全面、检测结果准确的特点;图像三维重建检测方法可实现隧道超欠挖准确检测,检测精度与三维激光扫描检测方法的相近,且比传统检测方法的精度高。