隧道斜交横通道爆破振动效应研究

针对斜交横通道爆破施工对既有隧道安全性产生不利影响,建立了交叉隧道爆破振动三维数值模型,考虑爆破荷载峰值、衬砌界面强度、埋深和围岩弹性模量的影响,从监测点振速和衬砌内力两方面对其安全性进行评价。结果表明:爆破振动作用下交叉区域将产生应力集中现象,衬砌内力增大5～10倍,拱顶和衬砌破除处易出现较大的动拉应力,是爆控的薄弱部位。爆破影响范围大致在θ>55°内,衬砌振速和动位移随着角度的增大呈现出先增大后减小的规律,在隧道拱顶区域达到峰值,且在迎爆区出现陡增;衬砌拆除前,沿爆破轮廓线将衬砌分割成爆破区和非爆破区将显著减小衬砌的变形和振速。     

基于图像处理与深度学习的隧道衬砌裂缝检测

针对目前隧道衬砌裂缝检测方法适应性不好且检测精度不高等问题,提出了以图像处理和深度学习相结合的衬砌裂缝检测方法 .首先,以隧道衬砌图像采集车载设备为研究对象,对获取的图像利用改进Mask匀光算法去除图像中的阴影,利用拼接缝去除方法去除拼接缝.其次,构建改进的VGG19网络模型,通过深度学习方法实现了衬砌裂缝的高效分割,提出基于虚拟标尺的裂缝长度和宽度测量方法,实现了衬砌裂缝的高效准确检测.最后通过实际隧道检测试验验证了本文方法的可行性和有效性,试验结果表明裂缝类型识别率高,裂缝长度的最大偏差为2.92 mm,裂缝宽度的最大偏差为0.28 mm.     

基于数值模拟及现场监测的新建隧道开挖对既有隧道影响分析

既有隧道在临坡浅埋环境下对相交新建隧道修建的影响尤为显著.本文基于三维数值模拟以及工程现场监测,采用不同参数组合,研究了埋深与隧道高度比值(C/H)、临坡距与隧道跨度比值(D/W)、既有隧道是否回填以及不同的地表荷载对侧向边坡和地表道路变形产生的影响.研究结果表明,受既有隧道回填影响的敏感区域在平行于开挖方向既有隧道与新建隧道刚分离的区域;不同组合条件下的C/H与D/W决定了降槽曲线的形态与大小差异;结合工程安全控制标准确定可行的实际施工模型,将现场监测数据与模拟结果进行对比发现,尽管二者在分布形态上存在差异,但最终最大沉降量完全满足施工控制要求.     

不同间距对两相邻黄土公路隧道地震反应的影响

为认识两相邻黄土公路隧道的抗拒震性能,利用ANSYS有限元分析软件进行动力分析,研究了不同间距对两相邻黄土公路隧道地震反应的影响规律。对3种不同间距隧道模型的分析结果表明,随着两相邻隧道之间间距的逐渐增大,隧道的整体地震反应(位移、应力)逐渐减小,且地震荷载作用下薄弱部位多发生在衬砌的拱脚部位,此结果可作为两相邻黄土公路隧道抗震设计的参考依据。     

悬浮隧道管体运动对锚索涡激振动的影响规律

根据锚索式悬浮隧道的运动特性,假设锚索是两端铰接的非线性梁模型,并将管体运动简化为两自由度的质点运动,将其视作一种参数激励。考虑锚索长期处于海流环境下,其顺流向涡激力和管体横荡运动方向一致,锚索的运动响应可能会产生明显变化。建立锚索的非线性顺流向涡激振动方程,并通过Galerkin方法和Runge-Kutta方法对该方程进行求解,选取典型悬浮隧道的结构进行数值分析,结果表明：在锚索前三阶模态中,相比于一阶模态幅值,二阶和三阶模态幅值是一个很小的量,可以忽略不计;参数激励可以使锚索更快进入稳定状态,且对振动幅值的增加有显著影响;参数激励对顺流向涡激振动的影响程度与锚索顶端的端部激励幅值和频率有关。     

模糊数学围岩分类方法及其在隧道中的应用

在综合考虑多因素围岩分类法的基础上,引入模糊理论,结合公路隧道特定围岩地质条件的岩体块度、强度、软化系数等多个影响因素,建立围岩模糊分类模型。计算各影响因素的隶属度,按照最大隶属度原则定量判定围岩类别。并将模糊数学围岩分类方法应用于南京老山隧道工程建设中。     

深埋公路隧道高地应力场特征分析及岩爆预测

深埋隧道岩体中有较高地应力,在岩石强度较高的围岩处易发生岩爆,影响围岩稳定性。笔架山公路隧道埋深大,为降低其安全建设风险,通过工程区岩样岩体力学实验对围岩性质进行研究,结合地应力资料建立三维有限元地质模型反演隧址区地应力场,最终利用谷-陶岩爆判据和强度应力比岩爆判据对笔架山隧道岩爆状态进行预测。结果表明：隧道工程区内岩体有中等-强烈岩爆倾向;隧道沿线地应力场由自重应力场主导,大多数区段岩体处于极高应力状态,且水平最大主应力与隧道夹角较小,有利于围岩稳定;开挖后沿线围岩最大主应力峰值为63.2 MPa,均发生在断面侧壁,因此在该部位发生岩爆的可能性较大;隧道沿线24%区段有发生岩爆的可能,且以中等-高岩爆活动为主,岩爆预测结果可为隧道开挖施工和灾害防治提供参考。     

季冻区隧道冻胀力影响因素交互性及敏感性正交试验分析

为探究影响季冻区隧道衬砌冻胀力各个因素的交互性及敏感性,依托承担冬奥会人员转运工作的延崇高速主线翠云山隧道,通过建立ANSYS数值模型,对冻胀率、冻融圈厚度、衬砌弹性模量等冻胀力影响因素进行了正交试验。研究结果表明：(1)考虑各个因素对冻胀力的影响时可只考虑其主效应。(2)融圈厚度、冻胀率、衬砌弹性模量、冻结围岩弹性模量以及未冻结围岩弹性模量均对冻胀力的影响较为显著;各因素敏感性排序为：冻结围岩弹性模量>冻胀率>未冻结围岩弹性模量>冻融圈厚度>衬砌弹性模量。(3)相比于原始参数,实验最优参数各部位冻胀力均有所减小且降幅均超过30%,最小降幅发生在拱顶为34.20%,并据此提出了控制冻胀力的措施,为河北地区季冻区隧道建设提供指导。     

非圆形隧洞解析应力空间分布特征

隧洞开挖过程中快速获取掌子面附近围岩空间应力分布信息对其灾变防控至关重要。基于收敛约束法,将非圆形隧洞围岩解析解与可视化软件Tecplot相结合,提出一种高效、直观的隧洞解析应力空间分布呈现方法,利用该方法对引汉济渭岭北深埋隧洞掌子面附近的空间应力分布特征进行了分析,并在基础上探究了初始主应力场水平倾角对隧洞空间应力分布特征的影响。结果表明：沿隧洞纵向逐渐远离掌子面时,隧洞环向应力集中分布呈现出应力集中大小增长区、应力集中区域扩展区与应力集中区域稳定区三阶段特征。对于深埋硬岩隧洞,沿隧洞纵向远离掌子面的三阶段分布区间分别为0.5D(D为隧洞最大洞径)范围内,0.5D～2.0D范围之间,2.0D范围外。此外,初始主应力场水平倾角对隧洞应力分布影响主要体现在环向分布方位,而对其纵向分布影响较小。     

成兰铁路特长深埋隧道岩爆段应力特征

为了探究高地应力环境下深埋隧道岩爆发生机理,掌握岩爆孕育规律,通过现场测试、数值分析及室内实验,对平安特长深埋隧道岩爆段围岩的二次应力场进行了分析,探明了隧道岩爆发生的力学机制,并运用经典应力岩爆判据指标,预测判断出岩爆发生强度及位置。研究表明：隧道侧壁处存在较大的压应力,是造成岩爆发生的主要原因;高地应力条件下,由于结构面等不利因素的存在,造成掌子面中部处原岩应力突发释放而引发高烈度的岩爆;在岩爆区段进行应力释放孔的布置,能够有效地释放原岩应力,减少岩爆发生的可能性。相关研究成果能够深化人们对于高地应力环境下岩爆发生机制的认识,为类似工程岩爆的防控及建设提供科学依据。