隧道坍方突发性事件风险可拓法综合评估

为了综合评价隧道坍方风险,在统计分析坍方诱因的基础上,借鉴可拓学原理,建立隧道坍方风险可拓评估流程,构建评价指标体系和评价标准,对定性指标进行量化,并对各指标进行归一化、无量纲化预处理,用简单关联函数计算指标权重,从而避免人为主观因素的影响,并将可拓评估模型应用到武广客运专线浏阳河隧道坍方风险评估中。研究结果表明:坍方主要诱因是降雨、围岩软弱破碎及施工方法不当等;浏阳河隧道的坍方风险为高度,预防坍方应加强施工地质勘测,重视监测信息反馈,提高施工应变和施工处理能力。

隧道施工时地表沉降监测控制标准探讨

地表沉降是判断浅埋隧道地层稳定的一个重要指标。在分析地表沉降监测重要性和隧道埋深的关系基础上,阐述了地表沉降控制标准确定的原则;针对隧道无邻近结构物段,从地层围岩稳定、经验公式和相关规范的角度探讨地表沉降控制标准,并以武广客运专线浏阳河隧道为例子进行验证。结果表明,城市隧道变形控制标准要比山岭隧道更严格,浅埋隧道要比深埋隧道控制标准更严格;围岩越坚硬、跨度越小、边墙高度越小,则允许的位移越小,反之则越大;允许的变形控制标准主要影响因素是围岩自身条件,其次是隧道的跨度。

强度折减法分析隧道整体稳定性

为了判断武广客运专线浏阳河隧道DIIK1563+340～DIIK1563+410地段上台阶开挖时围岩的横向稳定性,应用强度折减法原理和有限元仿真软件建立每个强度折减系数下的仿真模型,研究拱顶沉降、地表沉降、主应力和塑性区与强度折减系数的关系,并分析隧道失稳形态。结果显示隧道的稳定安全系数为2.3,破坏首先发生在隧道两侧拱脚附近,然后向拱腰发展,并向地表扩展;拱顶沉降、地表沉降、塑性区对强度折减系数较敏感。因此,隧道施工中应保证锁脚锚杆的安设质量及工字钢落脚的稳固;并考虑监测中变形容易监测而塑性区不易监测,隧道监测应以拱顶沉降或地表沉降作为隧道失稳的主要判据。

隧道施工风险人-机-环境系统综合评估

借鉴人机工程学原理,对隧道施工风险的多指标人机环境系统综合评估进行探讨。在分析人子系统、机子系统和环境子系统各自内涵的基础上,结合相关规范、专家法和隧道实际施工技术,构建开放式的评价指标体系,即指标数目可根据具体隧道增加或减少,确立评估流程—首先考虑学术背景、职称和从事专业时间等因素量化专家自身的权重,根据专家法确定指标层的值,在熵度法计算指标层权重、层次分析法和专家法计算准则层权重的基础上,评估指标层风险、各子系统风险和人机环境系统的综合风险。将该模型应用到某隧道施工风险评价中,根据评估值提出了具体的改善措施,结果表明该模型是合理可行的。

隧道浅埋软弱围岩段双下侧导坑施工性态

针对某隧道软弱围岩下穿公路段在原台阶法施工中出现地表下沉、开裂等问题,提出双下侧导坑施工方法,分析其传力机制,并应用MIDAS软件建立仿真模型,进一步研究该工法的施工性态。结果显示:(1)该工法能改善隧道的受力,施工的关键步为环形土的开挖,核心土对隧道受力是有利的;(2)隧道的薄弱位置是侧导坑的坑脚、侧导坑和隧道的搭接地方、隧道的墙角和拱脚位置;(3)在有侧导坑条形基础的条件下,局部加固其下方的地基对改善围岩变形与结构受力的效果不明显。从经济及加固效用的角度考虑,施工时加固重点应在侧导坑的条形基础本身,如基础的厚度、侧坑与隧道的搭接地方、侧坑的拐角等;若围岩不稳定,应保证在有核心土的存在下进行处理。

深大竖井及转隧道正洞施工技术与安全分析

文章依托浏阳河隧道工程2号深大竖井施工实例,结合工程地质情况及施工中遇到的问题,提出了竖井施工技术及竖井转正洞的施工方案,即竖井采用明挖逆筑法施工,围护桩及喷锚支护与衬砌共同构成刚度较大的封闭式环状水平受力结构,竖井转正洞与竖井落底同步进行的施工方法,有利地解决了正洞开挖存在作业平台过高的问题。文章针对具体的施工过程建立了仿真模型,结合现场监测情况,分析了该施工方法的安全性。实施效果表明:地层位移、竖井的初期支护、竖井的二次衬砌、隧道正洞的初期支护受力均满足安全要求。竖井转正洞施工过程中,隧道正洞初期支护的较大弯矩集中在拱脚附近,最大弯矩随着开挖而增大。

基于不同地表倾角的连拱隧道施工优化分析

基于平面应变问题，采用Druck—Prager屈服准则，研究不同地表倾角对偏压连拱隧道不同施工方法的施工力学性能的影响．通过对隧道二次衬砌力学特性及中隔墙受力分析，确定其较优的施工方法．模拟结果表明：地面倾角为5°～15°时，宜先开挖埋深较小一侧；地面倾角为15°～30°时，若能确保中隔墙稳定，则宜先开挖埋深较小一侧；反之，宜先开挖埋深较大一侧；先开挖洞室的墙脚安全系数较小，在施工中应注意加强．

小城镇灾害易损性可拓评估的原理和应用

为给小城镇防灾减灾和小城镇规划等提供科学依据,本文借鉴可拓原理对小城镇灾害易损性进行了可拓评估。首先,建立了小城镇灾害易损性的可拓评估流程,结合湖南小城镇实例,选取评价指标,确定灾害易损性的分级标准;其次,构建了可拓评估的经典域、节域和物元;然后提出了用简单关联函数计算指标权重;最后,计算了灾害易损性的关联函数值和关联度,评估了灾害易损性的等级并计算了其变量特征值。与模糊评估方法相比,两者平级结果总体上一致。结果表明,该方法能较真实地反映小城镇灾害易损性等级,同时也证明了将可拓原理应用于小城镇灾害易损性评估的可行性。

特长公路隧道内的横通道间距和车行间距研究

隧道火灾,尤其是长大公路、铁路隧道火灾,往往是灾难性的。因此,基于性能化防火设计原理,对雪峰山特长公路隧道的横通道间距和车行间距进行了研究。对中等规模20 MW的火灾,按照规范建议的3 m/s的风速进行通风的情况下,先用CFD软件模拟计算火灾危险时间Tfire,然后由疏散模型中的经验公式计算人员疏散时间Tevac,比较分析不同横通道间距下人员疏散的安全性;同时为了避免隧道内车辆间的引燃,利用辐射换热原理,对车辆间的火灾蔓延性进行了分析。模拟结果为:最佳横通道间距约为290 m,最小引燃间距为6 m。考虑到建设成本的问题,建议雪峰山隧道的横通道间距改为300 m;同时,考虑到后继车辆的刹车及不同的行车速度等因素,建议特长隧道内车距最好要大于110 m;

可拓法评估煤矿瓦斯爆炸易发性

为了量化煤矿瓦斯爆炸的可能性,并为防治瓦斯爆炸提供量化指标,借鉴可拓学原理,对煤矿瓦斯爆炸易发性进行预评估。首先,详细阐述可拓学评估原理;接着,为了验证煤矿瓦斯爆炸易发性可拓评估的可行性,结合某一煤矿实例,比选煤矿瓦斯爆炸易发性的评价指标,并确定煤矿瓦斯爆炸易发性的分类标准,构建煤矿瓦斯爆炸易发性评估的经典域、节域和物元;然后,为了避免确定指标权重的人为主观因素的影响,提出用简单关联函数确定指标权重;最后,计算煤矿瓦斯爆炸易发性的关联函数值和关联度,确定瓦斯爆炸易发性的等级及其变量特征值。经计算,煤矿爆炸易发性的可拓评估结果为"很小"等级。同时,为了验证可拓评估结果的合理性,将其与模糊评估进行比较,两者所得评估结果相一致。从而表明:将可拓学应用于煤矿瓦斯爆炸易发性评估是合理可行的。

上软下硬地层隧道掌子面稳定性及塌方形态

为分析上软下硬地层对新奥法施工隧道稳定性的影响,定义掌子面软弱地层相对厚度系数无量纲参数;应用有限元模拟和强度折减相结合的方法,研究不同相对厚度系数下隧道掌子面的稳定性及其塌方形态。结果表明:软硬地层分界线在掌子面中,软弱地层相对厚度系数越大,稳定性越小;随着软弱地层相对厚度系数的增大,掌子面前方塌方范围扩大,最大位移在掌子面软弱地层中心偏下位置,应力拱的范围在扩大,且传递到掌子面下部的力更大,因此更应注重掌子面下部的加固。黏聚力和内摩擦角对掌子面稳定性的共同影响存在最优路径,沿此路径加固效果最为有效;掌子面稳定性随土体重度、开挖高度和掌子面软弱地层厚度的增大而减小;覆跨比对掌子面稳定性影响存在极值,以此作为确定隧道合理埋深的参考条件之一;地表超载只在浅埋情况下才影响掌子面的稳定性。

基于“三建设四融合”的一流本科课程建设与教学实践分析

文章针对“隧道工程”课程教学中存在的问题困境,开展“学生中心-三建设四融合-持续改进”课程教学新范式的改革与创新,建设具有自主知识产权的规划教材、课程网站、案例系统,并融合思政元素、工程案例、科学研究、信息技术,改进教学方法,优化重构教学内容,注重过程学习,借鉴中华古诗词等传统文化,提高课程立德树人效果;坚持持续改进与跟踪反馈,对毕业生以后遇到隧道相关问题提供在线答疑与科研服务,并反哺教学;相关思政素材放在教师QQ空间/朋友圈/课程网站,让学生可随时浏览,实现时时处处可以进行课程思政学习。

雪峰山公路隧道火灾CO-能见度-温度横向分布

利用FDS4.0仿真隧道在通风失效与火灾通风下不同规模的火灾情况,研究烟气横向分部规律,其中隧道模型通过许多小长方体堆砌建立,网格划分采用多重网格技术(Multiple Meshes)。研究结果表明:(1)CO浓度呈现隧道中线附近低,边墙附近高;能见度呈现隧道中线附近高,边墙附近低;温度的分布不明显;火灾通风下横断面上CO与能见度的梯度均较通风失效下大;由于对流等方面的作用,在火源附近下方会出现一段CO浓度低、能见度高的地段;(2)火灾通风时,建议人员应在有指导情况下向火源上游疏散,没有指导情况下,部分人员向火源下游逃生,应沿着中线进行疏散;火灾失效时,火源上、下游的人员均应沿着隧道中线进行疏散。

隧道火灾后衬砌损伤的灰色综合评判

应用层次分析法,确定了影响衬砌损伤的各因子权重,并对其一致性进行了检验,结果满足要求;然后对不同温度量级及不同烧蚀时间下的衬砌损伤程度进行了灰色综合评判,确定其损伤等级,得到了与文献[3]相同的结论,但作者所提出的方法更易于操作及实际应用,也更具科学性。

地铁火灾风险性的多级可拓综合评估

为了弥补现有地铁火灾风险评估方法的不足,并为地铁的消防设计与管理提供量化指标,建立了以层次分析法(AHP)、专家调查法为基础,以可拓法为核心的地铁火灾风险的多级可拓评估方法,并给出了评估流程。对一地铁算例进行了评估,并根据评估结果得到地铁火灾风险的薄弱环节及管理重点。通过对比分析可知,本文方法与模糊评估方法所得的评估结果一致,从而表明:将可拓原理应用到地铁火灾风险性的评估中是合理可行的,很好地解决了地铁火灾风险评估的实际问题,本文方法可应用到相关的风险评估领域中。最后,对地铁火灾安全提出了一些建议。

基于FDS仿真火灾温度下隧道衬砌安全评估

为了研究火灾下隧道衬砌的安全性,首先采用火灾模拟软件FDS4.0模拟不同规模的火灾:通过许多小的长方体堆砌建立隧道的实体模型,并采用FDS4.0中的多重网格技术(Multiple Meshes)进行网格划分;然后结合仿真得到横断面的温度场与相应温度下的材料参数,应用荷载-结构模式(即直刚法)对二次衬砌的安全性进行评估。结果表明:小规模火灾下(<20 MW),衬砌的安全性能够得到满足,在较大火灾规模下(≥20 MW),拱顶的安全性得不到满足,而其余部位的安全性满足要求;随着火灾规模的增大,衬砌安全系数逐渐降低,拱顶的安全系数降低梯度最大。最后,对衬砌的耐火措施提出了一些建议。

可拓法评估运营隧道衬砌结构健康实例

为综合评价服役隧道结构健康状况,构建隧道结构健康状况多级可拓评估模型与计算流程,以某隧道某断面病害检测为实例,给出分级标准与评价指标体系,并对评价指标的相关检测量值进行归一化处理后,评估该断面的结构健康等级。研究结果表明:该断面的隧道结构健康等级属于亚健康,需要进行维修加固;并获得各准则层的病害等级,如衬砌变形和空洞对隧道健康影响等级是病害等级,渗漏水和裂缝为亚健康等级。从而可以有针对性地采取不同的加固策略,如渗漏水采用注浆或者引排,裂缝采用修补或者注浆+锚杆等,脱空采用注浆或回填等。

富水程度及饱水时间对隧道掌子面稳定性影响

为了分析富水程度及饱水时间对隧道掌子面稳定的影响,建议非饱和围岩强度参数是围岩含水量或者饱和度的函数;饱和围岩强度参数是围岩饱水时间的函数。如受实验及经费限制,则可根据围岩软化系数以及Hoek-Brown准则,确定围岩不同饱和度下的围岩强度参数。进而提出基于强度折减法和上限法分析矿山法隧道掌子面稳定的思路,并给出相应的算例。研究结果表明:随着饱水时间的增长和饱和度的增加,掌子面安全系数降低;采用台阶法能够显著提高掌子面的稳定性。

BP与GM(1,1)预测隧道涌水对比分析和实证

利用某隧道的涌水监测数据,对比BP神经网络和GM(1,1)灰色数列预测模型两种方法预测结果的差异,以考察其适应性与误差。结果显示,在小样本信息量少的情况下,GM(1,1)预测精度优于BP,但训练样本的精度低于BP;BP的预测结果同隐含层神经元个数密切相关,并存在一最优值;在监测数据较少时,对BP网络进行初始化和预测,每次训练样本的误差都满足要求,但预测值的误差大幅波动。研究表明,监测数据较少时,采用GM(1,1)较合适。通过分析小样本下产生上述结果的原因,提出了在有足够监测数据下,GM(1,1)用于中长期监测的改进方法(GM(1,1)展开或用Verhulst模型)、BP神经网络的改进方法(滑移窗口处理)。

地震时隧道衬砌受力敏感性的简化理论分析

为了分析地震区隧道对各影响因素的敏感性,把隧道简化为圆形用拟静力法考虑地震的作用;围岩压力简化为均布,运用结构力学中的力法原理,结合敏感度函数的定义,推导了衬砌的内力(弯矩、轴力、剪力)关于垂直和水平地震作用力、地震作用下增加的孔隙水压力和围岩压力的敏感度函数。并对一工程实例进行了计算。结果表明:衬砌内力对各影响因素的敏感性与各因素数值的大小无关,与衬砌结构形状及侧压力系数有关;并随着侧压力系数的增加敏感性减小,表明浅埋隧道对地震的作用更敏感;衬砌对水平地震作用敏感性最大,并指出了一些最敏感的部位;孔隙水压力的存在有助于改善隧道的受力。