施工隧道火灾烟气蔓延特性与温度分布试验研究

为研究施工隧道中不同纵向火源位置和热释放速率下火灾烟气的蔓延特性及温度分布,采用缩尺寸试验的研究方法,建立缩尺寸施工隧道模型,测量了隧道顶棚下方纵向和竖向的烟气温度。结果表明:在自然排烟条件下,烟气在施工隧道中不能及时排出,会碰壁形成反弹烟流,不断沉降至隧道底板上方0.1 m附近。纵向火源位置对烟气蔓延速度和纵向温度衰减速率的影响较大。随着火源向左侧封闭端移动,火源右侧烟气蔓延速度增大,纵向温度衰减速率减小;火源左侧烟气蔓延速度减小,纵向温度衰减速率增大。无量纲竖向烟气温升符合自相似规律,呈复合函数分布。综合考虑纵向火源位置、热释放速率的影响,总结了烟气蔓延速度的变化规律,建立了隧道顶棚下方竖向烟气温度分布的试验相关性。

施工隧道污风集流口流线化与正交优化

为提高隧道施工通风效率,降低抽风管集流口处的阻力损失,改善作业人员工作环境,基于通风管道设计及计算流体力学,建立了3种抽风管及其集流口模型,并对集流口结构和结构参数进行优化,利用正交试验组合和极差分析法,探明了管口至掌子面距离、风管管径及引线长度对风管总阻力损失的影响。结果表明,3种集流口结构中,流线管型最大可减小风管总阻力18.49 Pa;影响流线管型总阻力损失的主次因素排序为抽风管管径、管口距掌子面距离、引线长度,最优结构参数为管径2 m、距离3 m、引线长0.6 m;抽风管管径0.3~0.7 m(第一分区)时,选择长引线集流口,抽风管管径为0.7~2.0 m(第二、三分区)时,则选择短引线集流口通风阻力更小。

施工隧道台车周边热环境营造与回用风出流角优化

为改善施工隧道二衬台车周边热环境,将湿式空气净化装置应用于天巴高速公路拾贰坡隧道。围绕装置回用风高效利用问题,以拾贰坡隧道为工程原型,利用Fluent软件建立了0°、15°、30°、45°、60°、75°6种不同出流角的混合式通风计算流体力学模型。基于上述模型进行了数值模拟计算,抽取出二衬台车工作段5个切面的温度—速度场数据,进一步引入体感温度公式作为评价指标,量化出流角变化对台车工作区域速度—温度场的影响,优选了回用风出流角。研究结果表明:出流角过小导致流场紊乱,致使回用风效率降低,不利于环境营造;增大出流角至30°以上时,回用风利用效率明显提高,风速大幅上升,温度出现下降;至45°时,回用风有效利用率接近极限,但降温效果仍随着角度增大而提升;至60°时,降温效果最佳,降低约1.5℃;至75°时,风速降低,温度升高,体感温度降低趋势逆转而升高。结合实测数据,发现回用风出流角为60°时,可最大限度改善隧道施工热环境,保障施工人员职业健康安全。上述分析结果为湿式空气净化装置迭代优化提供了量化参考。

钻爆法施工隧道超挖对于混凝土超耗的定量关系研究

混凝土超耗居高不下是目前钻爆法施工隧道面临的形势和现状,在影响混凝土超耗的诸多因素中,超挖是其主要因素之一。本文通过大量的样本隧道,采用3D激光扫描仪测量设备,对隧道实际超挖进行实测;采用统计分析法、误差极限值法、对比分析法等数据分析方法,分析出隧道超挖的影响因素,计算因此造成的隧道混凝土超耗情况,从而得出隧道实际超挖与现行规范允许超挖的差距对混凝土超耗的影响程度,为隧道施工超挖控制提供借鉴。

钻爆法施工隧道塌方风险分析

目的塌方是钻爆法隧道施工中常见事故,为有效预防塌方事故的发生,运用风险分析理论对隧道塌方风险进行研究.方法以收集的103例隧道塌方案例为背景,对塌方风险因素进行辨识和统计分析,并利用事故树分析法计算各风险因素的重要度.风险分析中用事件树方法估计事故可能性;用层次分析法估计事故可能损失,并给出事故损失等级划分标准;综合事故发生可能性和可能损失运用风险矩阵法进行塌方风险综合评价.结果分析表明不良地质是事故发生的主要内在因素,人为因素是重要诱因,通过控制地质勘察、施工工序、施工中地质观察等因素可有效预防事故发生.结论给出了完整的隧道塌方风险分析流程,可为隧道建设中塌方风险评价提供有效途径.

矿山法施工隧道粉尘控制技术研究现状及进展

采用文献调研的方法,对矿山法施工隧道粉尘控制技术进行系统总结。首先,介绍粉尘的六大危害,阐述钻孔、爆破、出渣运输与喷浆4个主要工序下粉尘产出的机制;然后,对矿山法隧道粉尘控制技术进行梳理,主要按"减"、"降"、"排"、"除"、"阻"5个方面展开,介绍各类技术的控尘原理、优缺点及其控制效果;最后,分析粉尘控制技术在针对化研究、设备参数优化、特殊材料应用和新方法研究等方面的发展前景。

施工隧道监控WSN跨层应急通信协议研究

具有实时应急功能的无线传感器网络是解决施工隧道安全运营的有效手段之一。针对施工隧道的环境恶劣、事故多发等特殊应用背景,提出一种紧急状况下多层次跨层联动的应急通信协议,保障网络对突发状况能快速重构。实验结果表明,提出的应急通信方案用于故障恢复和拓扑结构动态变化的网络具有实时性好、可靠性高等特点,适合于施工隧道的监测网络,也可推广到其他有应急需求的网络。

公路施工隧道地质灾害超前预报技术分析

公路隧道施工过程中对掘进前方进行精确的地质预报是隧道安全、高效生产的重要保障。目前公路隧道施工过程中地质灾害超前预报技术可归结为地质分析、物探技术和导坑(或)钻探揭露,其中物探技术主要包括TSP(隧道地震波法预报技术)、地质雷达和瑞利波探测技术,本文旨在归纳和总结各种技术的原理、使用条件和优缺点。

TBM施工隧道衬砌管片接缝防水设计研究

TBM施工隧道装配式管片渗漏水的位置主要是管片的接缝,遇水膨胀橡胶是TBM施工隧道装配式管片接缝所用的主要防水材料。主要阐述了遇水膨胀橡胶的止水机理,讨论了高水压条件下遇水膨胀橡胶失效的模式,通过对接缝面压力的计算和材料力学特征的分析,提出了TBM装配式管片接缝防水材料硬度的计算方法及接缝面形式设计方法。对TBM施工隧道的防水设计具有较高的参考价值。

砂卵石地层矿山法施工隧道掌子面稳定性评价方法

依托成都地铁9号线武青车辆段出段线隧道工程,利用FIAC软件建立隧道开挖计算模型,引入基于摩尔-库仑准则的砂类土围岩基本质量指标SBQ和卵石土围岩基本质量指标GBQ,评价砂卵石地层矿山法施工隧道掌子面的稳定性。结果表明:由于抗剪强度的差异,同一围岩级别(亚级)下由同一公式计算得到的GBQ>SBQ,即卵石土稳定性要优于砂类土;对于覆土厚10 m、最大跨度6.7 m、循环进尺0.5 m的网喷钢拱架支护砂卵石地层隧道,当SBQ≥0.79(Ⅳ2级及稳定性更好围岩)或GBQ≥0.87(Ⅴ1级及稳定性更好围岩)时隧道可采用全断面法开挖,当0.64≤SBQ<0.79(Ⅴ1级围岩)时须采取台阶法+留核心土的方法开挖,当SBQ<0.64或GBQ<0.87(Ⅴ2级及稳定性更差围岩)时须采取超前支护+台阶法+留核心土的方法开挖。

施工隧道无线传感监控网络紧急路由协议研究

施工隧道是一种狭长封闭、环境恶劣、且事故多发的空间,对监控网络的可靠性和实时性要求高。根据正常监测和紧急状况下对网络路由协议的不同要求,监控网络存在两种数据传输模式:一是常规通信模式,二是紧急通信模式。针对隧道中无线传感网络的部署特点,提出一种基于定向扩散原理的紧急路由协议,以保证紧急通信模式下路由协议的实时性和可靠性。实验表明,该路由协议能满足施工隧道监控网络在紧急模式下的实时通信需求。

施工隧道无线调度通信方案论证

论述了施工隧道无线移动通信的若干问题 。

TSP超前预报系统在施工隧道空气污染防治中的应用研究

隧道施工会对大气环境造成不良影响,提出对TSP超前预报系统在隧道施工空间污染防治中的应用进行研究。对施工隧道影响大气环境的因素进行分析,依据分析结果得出隧道施工过程中爆破产生的有毒气体、粉尘以及机械车辆尾气等均会对空气造成污染。对TSP超前预报系统的原理、特点以及效用进行阐述。将TSP超前预报系统应用在施工隧道中,分析TSP超前预报系统在爆破引发空气污染时的预警效果,提出隧道施工中空气污染的有效防治措施。

基于T-S模糊故障树的钻爆法施工隧道坍塌可能性评价

针对钻爆法施工隧道施工过程复杂、风险影响因素多、坍塌事故率高,且传统故障树分析方法的应用受概率和精确与或关系的限制以及事件状态只考虑'二态性'的问题,为降低施工风险和预防提供决策依据,提出一种基于T-S模糊故障树的钻爆法施工隧道坍塌可能性评价方法。该方法将模糊数和T-S模糊门引入到故障树分析中,用T-S模糊门代替传统逻辑门描述事件之间的联系,体现出系统故障机制和事件联系的模糊性,同时降低了故障树的建立难度。用模糊数描述各底事件的故障概率和故障程度,克服了传统故障树过度依赖精确故障概率以及不能考虑事件故障状态对系统影响的问题,该方法不仅实现了用底事件的先验模糊可能性和施工中实际故障状态两种不同的方式计算隧道坍塌可能性,而且可以根据底事件重要度分析结果指导风险控制工作。对两个工程实例进行了分析,应用结果表明,所提出的方法相比传统故障树更加符合工程实际,能够更加科学、合理地评价隧道坍塌的可能性以及确定关键致险因子,可作为隧道施工安全风险分析和管理的决策工具。

基于云模型与D-S证据理论的盾构施工隧道管片上浮风险评价

为定量评价分析盾构隧道管片的上浮风险并进行针对性的风险管控,以武汉地铁8号线黄浦路站徐家棚站盾构区间段为背景,构建隧道管片上浮风险评价指标体系和评价标准,建立基于云模型与D-S证据理论的盾构施工隧道管片上浮风险评价模型。依据工程施工实测数据,对监测区段的上浮风险等级隶属度进行计算,经归一化形成证据并进行D-S证据融合;基于条件化线性组合规则,将历史证据与当前时刻证据进行证据更新,得出当前时刻该监测区间上浮风险的安全风险等级为较安全状态,最后针对安全等级不高的材料因素给出相应的处理措施,为施工阶段隧道管片上浮风险评价与管理提供一种新的思路和方法。

钻爆法施工隧道智能建造能力成熟度评价模型

智能建造是钻爆法施工隧道修建技术的发展方向,是将现代隧道修建技术、智能装备与人工智能(AI)等信息技术深度融合的隧道建造新模式。将钻爆法隧道智能建造实践经验与成熟度理论相结合,构建钻爆法施工隧道智能建造能力成熟度模型。定义钻爆法隧道智能建造能力成熟度等级,并提出不同成熟度等级的具体要求,在此基础上提出成熟度模型的评价计算方法。

不同条件下后施工隧道爆破开挖对邻近隧道振速的影响规律

为研究后施工隧道爆破开挖对邻近隧道的影响,以格鲁吉亚E60高速公路隧道为工程背景,通过对大断面浅埋双线隧道爆破开挖进行数值模拟,探究爆破荷载对不同间距、不同埋深、不同围岩等级的邻近隧道振速的影响。结果表明:爆破荷载以后施工隧道掌子面为中心向四周围岩传播;在邻近隧道距爆源前方5 m的断面处围岩振速达到最大值,邻近隧道中爆源前方振速大于后方振速,且迎爆侧振速远远大于背爆侧振速,迎爆侧振速衰减速率大于背爆侧振速衰减速率,邻近隧道拱腰受到爆破荷载的影响最明显;邻近隧道围岩的x方向振速最大,z方向振速次之,y方向振速最小;不同条件下隧道间距、隧道埋深和围岩等级均与邻近隧道围岩及初期支护振速成反比,其中围岩等级对邻近隧道爆破的影响最显著。

水炮泥降尘施工隧道粉尘粒度分布演化的非稳态分析

分别以氯化钾(KCl)基水炮泥和氯化钠(NaCl)基水炮泥为堵料对隧道炮孔进行封堵后爆破,采用相关仪器对掌子面爆破后施工作业区内粉尘颗粒及浓度值进行现场采集,通过图像处理软件对2段试验中粉尘分散度及外形参数进行分析。研究结果表明:不同基料降尘剂对炮眼封堵爆破后,相同周期通风时间条件下呼吸性粉尘与总粉尘浓度演化趋势基本一致,但粉尘粒度分布出现明显差异,粉尘颗粒长径比参数均在1附近发生窄幅震荡;各粒径粉尘颗粒频率分布基本符合正态分布,呼吸性粉尘粒径分布峰值范围在5~7μm之间;以氯化钠(NaCl)作为降尘剂基料时小粒径粉尘的降尘效果优于氯化钾(KCl)基降尘剂,掌子面爆破通风60 min后氯化钠(NaCl)基降尘剂条件下呼吸性粉尘与粒径小于2μm的肺泡区高沉积呼吸性粉尘的平均累计分布较氯化钾(KCl)基降尘剂条件下分别下降38.68%和69.65%;隧道粉尘净化效果进行判断时除考虑呼吸性粉尘与总粉尘浓度下降率外,还要将粉尘粒度的分布变化情况纳入判断依据。

钻爆法施工隧道空气质量现场测试

为明确钻爆法施工爆破后隧道的粉尘与有害气体分布情况,检验通风、防尘效果,分别利用风速仪、粉尘仪和气体检测仪对兰渝铁路四座高瓦斯隧道的风速、粉尘和有害气体进行现场测试。测试结果显示:穿山甲风机配合螺旋式风管的压入式通风的效果最好,采用这种配置通风20 min左右,掌子面附近的粉尘、SO2等有害气体浓度即降至允许浓度以下,通风30min左右CO浓度降至允许浓度以下。隧道内风速主要受断面大小、掘进长度和通风设备及其维护等影响,隧道断面对净化空气所需要的通风时间影响最大,风管漏风率次之,再次为通风长度。在确保设备维护和通风管理情况下,穿山甲风机高档配合螺旋风管可实现长距离通风。

京九铁路23座施工隧道粉尘浓度与有害气体的监测

为全面加强隧道综合防尘工作，我们采用滤膜质量法和仪器直读法，对京九线２３座隧道施工中的粉尘，有害气体和气象条件进行了监测与分析，采样品３６８个，粉尘最高浓度４．７ｍｇ／ｍ３、最低０．８ｍｇ／ｍ３，平均２．６ｍｇ／ｍ３，超标率６８．６％，有害气体主要是ＣＯ浓度的超标，最高浓度１８０ｍｇ／ｍ３，超过卫生标准的占被测数的５７．１％，其次为ＮＯ２，ＳＯ２和Ｈ２Ｓ等。气象条件均在允许范围之内。结果表明，目前长隧道施工中关键问题是制定切实可行的隧道通风与综合治理方案。