盾构隧道下穿对高速铁路CFG桩复合路基影响规律研究

针对城市地铁隧道下穿高速铁路的施工过程中,CFG桩复合路基对地层沉降的响应机理不明确、路基的沉降预测与控制理论缺乏的问题,依托郑州轨道交通8号线盾构区间下穿郑州东站咽喉区工程,提出CFG桩复合路基沉降预测方法 .基于地基加固理论,分析CFG桩对路基的加固效果,并通过物理模型试验,研究盾构隧道下穿对高速铁路CFG桩复合路基的影响规律.研究结果表明:CFG桩可以大幅提升路基压缩模量,盾构隧道下穿不会影响CFG桩复合路基的整体性,复合路基的变形规律符合Peck沉降曲线;CFG桩复合路基能够将地层的等效内摩擦角提高约50%,降低约23%的地层沉降量;盾构隧道下穿引起CFG桩复合路基的沉降量最大值为1.65 mm,在盾构隧道掌子面距离路基中线10 m时地层开始发生显著沉降变形,其中83.6%沉降量发生在盾构穿越阶段;盾构远离阶段,路基沉降量仍会继续增大,建议沉降监测持续到沉降稳定.研究结果可为盾构隧道下穿高速铁路CFG桩复合路基的沉降预测和加固处理提供参考.

用于隧道位移监测的菱形布设新方法

提出了一种基于弱光栅传感器特性的监测方法,用于长期监测运营期盾构地铁隧道中存在的不均匀沉降和管片水平错动位移。将缆状弱光栅传感器经过预拉伸后,呈菱形固定在盾构隧道的壁面,通过监测弱光栅传感器的形变量,可以判别隧道结构变形的不同模式并计算出隧道变形量,满足工程所需的实时性和精度要求。依据相似比原则,设计制造了1∶5的隧道位移模型,模拟隧道管片的局部伸缩、沉降、水平位移,将光栅传感器固定在壁面上,开展了弱光栅监测灵敏度试验、不同菱形布设角度下弱光栅监测结果对比试验和竖直沉降与水平位移试验,对比监测结果与实际位移量。研究结果表明:(1)在相同沉降情况下,弱光栅菱形布设时的光栅应变量要大于直线型布设时光栅的应变量,菱形布设方法对沉降量的变化敏感度优于传统直线型布设;(2)10°~20°为弱光栅菱形布设较优的倾斜角度区间,监测结果误差较低;(3)以光缆布设倾角为15°的试验数据为基础,建立了弱光栅波长变化与管片位移的反演方程。

隧道衬砌渗漏水红外辐射特征影响因素试验研究

针对隧道渗漏水红外热成像检测问题,总结渗漏水红外辐射特征的影响因素(渗漏温差、流量、位置以及衬砌表面材料等),采用室内混凝土试块注水模拟各工况下隧道衬砌渗漏水,并利用红外热像仪记录分析渗漏水的红外辐射特征,研究不同因素对渗漏水红外辐射特征的影响规律。试验结果表明:渗漏水热图像呈现水流方向温度递减,水流横断面温度呈抛物线分布的规律;随渗漏水温差增大、渗漏水流量增大、渗漏面与水平面夹角减小、渗漏表面辐射率减小,渗漏点温度值基本呈线性增加,沿渗漏点水流方向温度梯度增大,但沿渗漏点水流横断面温度梯度减小。另外,针对不同衬砌表面材料,建立隧道衬砌表面辐射率修正指标,并且编写Matlab图像处理程序提取渗漏水红外热图像特征。结果显示:经过辐射率修正后的渗漏水形状和面积与实际更符合。研究成果可为红外热成像技术在隧道衬砌渗漏水的快速检测与分析提供依据与方法。

隧道渗漏水红外辐射特征模型试验及图像处理

对室外大型混凝土模型墙体注水模拟隧道衬砌渗漏水,利用红外热像仪观测渗漏水的红外辐射特征,获取红外热图像,研究混凝土渗漏水过程中的红外辐射规律,并编写MATLAB图像处理程序提取混凝土渗漏水红外热图像特征。混凝土一般渗漏水试验结果表明:渗漏水热图像呈现高温区域包围低温区域的温度场特征,渗漏水区域边缘温度梯度较大;混凝土渗漏水过程试验结果表明:渗水流量越大,渗漏水区域和基底混凝土的红外辐射温差越大,水域温度越均匀,水域边缘温度场变化越剧烈;试验结果可以为混凝土工程(如地下建筑、隧道等)渗漏水的检测和预警提供指导。针对渗漏水红外图像特征,利用MATLAB编写的程序能够提取热图像中的渗水面积等信息,为隧道渗漏水车载动态检测软件系统开发奠定基础。

基于渗漏水的隧道渗流场有限差分法分析

建立FLAC3D有限差分计算模型,模拟隧道围岩、地下水、初期支护和二次衬砌,探讨在不同的渗漏水位置和地下水位条件下隧道衬砌结构的各种内力及参数响应。数值模拟计算结果显示:当水压力较小时,拱顶渗漏水对结构影响最大;当水压力逐渐增大时,拱腰渗漏水对结构的影响逐渐显现,而且结构出现不对称的内力及参数响应,分析结果可为渗漏水病害条件下隧道结构安全评估提供判断基础。

市域铁路盾构隧道下穿南水北调工程若干技术问题探讨

以郑州机场至许昌市域铁路工程盾构隧道下穿南水北调中线干渠为例,研究下穿段盾构隧道结构、沉降规律、风险处置措施和轨道减振等设计关键问题,以指导盾构下穿施工。通过三维数值模拟分析盾构下穿施工对南水北调中线干渠的影响。考虑南水北调工程的重要性,设计中采取一系列确保总干渠安全的措施。盾构隧道安全、顺利穿越试验段,各项监测数据及指标满足预期,确保了盾构施工安全和南水北调中线总干渠安全。

黄河淤泥承重多孔砖砌体中长柱抗压性能

针对目前对黄河淤泥承重多孔砖墙体实际受力规律掌握不足的现状,基于正交试验,通过对砌体中长柱的抗压试验来模拟墙体的受力情况,考察砂浆强度、偏心距和高厚比对试验结果的交叉影响。描述试验及破坏过程并对试验结果进行分析,得出黄河淤泥多孔砖中长柱的抗压性能,结果表明其与实心黏土砖同类构件受力破坏规律相同,在开裂荷载、承载力等方面优于实心黏土砖。黄河淤泥承重多孔砖可以替代实心黏土砖作为一种新型承重墙材。

基于风险理念的公路隧道预防性养护管理研究

随着隧道工程建设的快速发展,隧道病害问题日益突出。文中在总结国内外隧道养护管理方法和技术的基础上,将预防性养护和风险理念相结合,提出基于风险理念的公路隧道预防性养护管理模型,该模型以减少隧道衬砌病害对结构性能劣化和对行车安全的影响为养护管理目标,使养护更有针对性且高效;利用该模型对实际公路隧道进行分析,验证其适用性和可行性。

新型多功能模块化自升式平台稳性评估

针对新型多功能模块化自升式平台,在前期重量预估、总体布置、舱室分舱的基础上,进行通用平台及安装各功能模块后的平台稳性分析研究。基于极限重心高度曲线法,根据规范稳性衡准,建立船体静水力模型和风载荷模型,研究多功能通用平台完整极限重心高度和破舱稳性极限重心高度,确定通用平台能够提供的极限重心高度;在此基础上,评估模块化典型装载工况,校核典型装载工况稳性。计算结果表明:通用平台和典型装载工况下,稳性裕度充分,完整稳性、破舱稳性和剩余稳性满足平台稳性衡准。

公路隧道火灾安全性评价研究

公路隧道火灾危害严重,极易造成人员伤亡事故。为此,基于数值仿真模拟的方法,采用火灾动力学模拟软件FDS(Fire Dynamics Simulator)模拟了火灾情境下隧道内的火灾发展及烟气蔓延情况,并分析了火场中的温度和能见度的分布情况。研究结果表明:在无风的情况下,温度与能见度的分布大致呈对称分布;30 MW规模的隧道火灾会导致距离火源位置约45 m的区域成为高温影响的核心区域,人员在该区域的短暂停留都有可能面临烧伤或者死亡的风险;整条隧道的能见度在第200 s左右降至10 m,而在约第250 s时降至5 m以下,在约第300 s趋于稳定,此时人员的疏散速度受到极大影响,极不利于人员的安全疏散。

明挖变断面隧道桩-墙叠合全预制装配建造方案研究

为提高预制率、缩短工期并利用围护结构的挡土效应,依托济南城市轨道交通8号线围子山站~彩龙路站明挖隧道工程,提出明挖变断面隧道桩-墙叠合全预制装配建造方案:围护结构采用预制方桩,隧道衬砌分为三块预制构件,环向采用湿接头连接,通过调整湿式接头宽度可改变隧道断面的宽度,纵向采用预应力连接;预制桩与侧墙之间预留装配间隙,采用“U型筋”型式节点连接预制桩与隧道衬砌,形成桩-墙叠合结构。对预制桩与衬砌之间的连接、衬砌环纵向连接以及关键部位防水给出了解决措施;采用迈达斯GTS NX建立了三维数值模型,分析了预制桩-墙叠合结构在关键施工阶段的受力及变形;且该方案成功应用于济南城市轨道交通8号线。

槽型装配式隧道内衬横向接头抗弯性能试验研究

以某有轨电车项目工程装配式隧道内衬结构为背景,研究接头界面处理方式对结构横向接头抗弯性能的影响,设计了三个接头界面分别用环氧树脂、无收缩砂浆处理和不作任何处理的试件进行四点加载的弯曲试验。结果表明:接头拼缝张开量沿试件高度呈线性变化;接头界面是否进行处理对于试件极限承载力的影响不大;结构在标准组合、基本组合、多遇地震作用组合、设防地震作用组合、罕遇地震作用组合下横向接头均未达到开裂弯矩,仍具有较大安全余量;未作任何处理的试件的延性最好;但卸荷后,由无收缩砂浆处理的接头的残余变形最小,可恢复性最好;接头抗弯刚度采用三线段模型能较好地拟合弯矩-转角曲线,但不能体现试件变形发展阶段的非线性特征,理论计算得到的弯矩-转角曲线与试验得到的弯矩-转角曲线基本一致,接头界面由无收缩砂浆填充的试件的抗弯刚度最好。综合考虑各方面因素,在实际工程中接头界面可不作任何处理。

公路沥青路面预防性养护分析与病害处治

从国内公路沥青路面的特点出发,分析沥青路面预防性养护技术的种类和特点,提出不同预防性养护技术的应用范围和应用效果。此外,针对目前常见的公路沥青路面病害表现情况和病害原因,提出各类路面病害处治措施。旨在以预防性养护技术有效处治沥青路面病害,提高道路使用性能,降低行车不安全因素,延长道路使用寿命。

公路交叉口交通工程设施优化设计研究

通过对流量调查和数据采集方法、交通流模型及分析方法、交通性能指标的确定与计算得出公路交叉口设施优化设计原则,旨在探索公路交叉口交通工程设施的优化设计,以提高交通效率、减少交通拥堵和提升交通安全。基于公路交叉口交通工程设施存在的问题,制定交通工程设施的优化设计策略,旨在提高交通系统的整体效率,并提供更便利和安全的交通环境。结果表明,优化设计策略能够显著改善公路交叉口的交通状况,减少拥堵和提升交通安全性。