基于驾驶模拟的隧道照明对行车安全及舒适度评价影响研究

随着交通运输基础设施建设发展模式由追求速度规模向更加注重质量效益转变,精细化、因地制宜地设定隧道照明环境需求日益增多.隧道照明系统设计应以保证驾驶员行车的安全性与舒适度为前提,因此需要对隧道照明如何影响驾驶员隧道行车的安全性与舒适度进行量化评估.基于隧道照明理论和驾驶员行车基础研究,选取影响驾驶员安全性与舒适度的8项指标,建立驾驶员安全性与舒适度评价体系,并通过隧道驾驶仿真环境与硬件设施实现室内仿真研究:基于UC-win/Road软件建立隧道虚拟仿真模型,通过驾驶模拟器和生理仪器获取8项指标对应的数据,对数据进行处理后通过熵权法确定指标权重,评估不同照明亮度与色温环境下的隧道安全性与舒适度.以驾驶员的行车安全及舒适评价值最优为目的,得出隧道内亮度和色温的最佳设定值.实验结果验证了驾驶员行车安全与舒适度评价体系的有效性,提出了改进的照明方案,为隧道运营方提供参考.

广东高速公路隧道排水系统淤堵类型及淤堵状态评价

为评估富水区运营公路隧道的排水系统淤堵状态,基于对广东省多座高速公路隧道的调研,总结了公路隧道排水系统病害与淤堵物类型,提出了淤堵状态评价方法,研究结果主要表明:①隧道渗漏水病害在时间上与季节性降雨密切相关,在空间上与岩溶等不良地质的分布紧密相连,排水系统淤堵导致的排水功能下降是隧道水害的重要原因;②公路隧道排水系统的淤堵物类型分为淤泥、砂石、混凝土块或异物、结晶物或结垢物,对淤堵状态提出的评价指标为充盈程度、流动状态、浑浊程度、堆积程度;③基于对淤堵状态评价指标优先级的划分,提出了公路隧道排水系统的淤堵状态评价方法,并将其成功应用于新屋隧道的排水系统整治工程中。研究成果可为公路隧道排水系统的运营养护提供参考。

公路隧道排水系统淤堵检查技术及其适应性研究

当前公路隧道排水系统淤堵问题日益严重,为探究公路隧道排水系统淤堵检查的适宜方法,结合淤堵物分类和不同的检查方法对多条运营高速公路隧道的排水系统进行了测试。结果表明:公路隧道排水系统淤堵物可分为淤泥、泥砂、混凝土块或异物、结垢或结晶,需根据淤堵环境确定检查方法;当淤泥或泥砂淤堵严重采用管道爬行机器人检查侧式排水暗沟时,需先清理淤堵物再进行复查,当积水较深时应采用全地行爬行机器人;无水或浅积水状态下,高清潜望镜的检查距离约为20~40 m,但对小半径区段的适应性差;对于∅100mm级排水管,管道爬行机器人无法满足要求,建议采用高清潜望镜或管道视频检测仪。研究成果可为公路隧道的养护提供参考。

广东高速公路隧道排水系统结晶堵塞分布及防治

通过调研广东地区运营高速公路隧道,分析其排水系统结晶分布特征、排水系统结晶机理和防治措施。结果表明:广东地区高速公路隧道排水系统结晶现象普遍,主要分布在粤北地区的岩溶隧道,部分非岩溶隧道也存在该现象,且隧道渗漏水是普遍伴随的病害现象;岩溶区隧道排水系统结晶主要与碳酸盐沉积反应有关,非岩溶区结晶则主要与衬砌混凝土Ca^(2+)析出有关,结晶严重程度均与地下水的CO_(2)浓度相关;隧道排水系统结晶防治措施包括优化排水系统设计与混凝土的抗Ca^(2+)析出率、排水沟降水和结晶堵塞疏通。研究结果可为公路隧道排水系统建养提供参考。

三维模型在隧道交通安全应急领域的应用探索研究

从模型构建的角度介绍了常见的3种隧道三维模型,且基于模型特点对其在隧道工程领域的应用进行了分析。其中,隧道混合现实三维模型同时具备了真实隧道的精确性和虚拟仿真隧道可操作性强的特点。基于混合现实技术构建了隧道混合现实三维模型,并针对其在隧道交通安全应急领域的应用进行了研究分析,再结合隧道设施设备漫游技术,设计了隧道多角色事故场景,为隧道交通安全应急的科普和培训演练提供了新的思路和方法。

公路转弯段线形指标对混凝土护栏安全性能的影响

公路转弯段的线形设计指标对护栏的安全性能有重要影响。文中基于路侧安全领域广泛使用的有限元软件LS-DYNA,通过模拟和实车试验对比验证模型的有效性,建立货车与混凝土护栏复杂碰撞试验模型,模拟计算得到车辆碰撞护栏的详细动画,作为平曲线路段上护栏安全性能的直观感受,将行车道半径、路面超高、车辆速度作为变量,研究和量化主要线形指标对混凝土护栏安全性能的影响。结果表明:道路半径接近与设计速度对应的极限最小半径时,车辆的翻滚角增大,车辆易碰撞护栏发生侧翻;行车道路面超高6%为混凝土护栏安全性能的临界点,采用大于6%的超高会使车辆沿护栏迎撞面爬坡跃升的高度增加,车辆更容易发生侧翻,设计时应避免大超高(6%以上)和小半径极值的组合;在曲线路段,碰撞速度对护栏安全性能的影响明显,整体式货车车速达90 km/h后,发生侧翻的风险明显增加。文中研究成果可为道路曲线路段路侧的线形安全设计提供理论基础。

浅埋超大跨隧道出口偏压段双层初期支护承载特征研究

为研究双层初期支护在开挖跨度达26.3 m、拱顶覆土约10.6 m的下北山2号浅埋超大跨4线隧道出口偏压段的工程应用效果,采用数值模拟方法比较单层初期支护和双层初期支护方案的承载特征差异,采用现场实测方法研究出口偏压段双层初期支护的受力特征。研究结果表明:1)浅埋超大跨隧道在偏压侧的右拱脚~右拱肩范围内支护结构受力偏大,存在局部应力集中,采用双层初期支护技术时的结构承载安全性和对围岩拱顶沉降的控制效果均优于单层初期支护技术;2)出口偏压段的实测水平收敛最大值为18.5 mm,荷载偏压侧的围岩沉降值达49.5 mm,二次支护施作后在拆撑施工阶段能有效稳定围岩变形;3)由双层初期支护受力的实测结果可知,传递到二次支护上的接触压力与对应位置围岩/一次支护接触压力之比为16%~33%,荷载偏压侧的右拱脚及右拱肩位置的二次支护轴力约为一次支护轴力的15%,通过二次支护的施作补强了一次支护对偏压侧的承载作用,采用双层初期支护技术提高了浅埋超大跨隧道出口偏压段支护结构的安全储备。

运营高速公路隧道机电系统现状及提质升级研究

随着交通强国建设以及智慧交通的推进,高速公路隧道运营管理面临着诸多问题及压力。面对日益增加的交通量及出行安全压力,调研广东省部分路段高速公路,归纳总结出隧道机电系统存在系统繁多且分散、事件发生报警及时性及准确性差、事件处置效率低下等问题。针对当前存在的问题,结合国内新技术新方法的发展及创新探索,提出隧道机电系统提质升级建议,并以实际工程为案例介绍基于实体试验隧道建设的公路隧道三维可视化智能管控系统,对隧道现有机电系统进行集成与升级,解决当前存在的问题并为推动隧道智慧化发展提供技术支撑。

高速公路隧道智能管控现状及管控模式需求分析

针对目前高速公路隧道管控系统设备信息采集功能单一,设备数字化率低以及与各平台之间的相关数据互通性差、安全事故检测手段单一、应急管控效率低等现状进行分析,并针对高速公路隧道智能管控模式和需求进行研究,提出了基于高速公路隧道运行状态监测、交通监控、安全管控、应急管控和智慧运维的智能管控模式,以及隧道内设施设备全要素实时动态监测、全生命周期设施设备运维管理和全过程事件事故跟踪处理的高速公路隧道智能管控需求。

浅埋超大跨四线隧道围岩变形基准值研究

为确定浅埋超大跨四线隧道的围岩变形基准值,以初期支护结构极限安全系数为判断标准,建立了分部开挖方法下的围岩变形动态基准值体系,以下北山四线高速铁路隧道为研究背景,基于强度折减法和实测统计方法确定了分步施工方法下围岩变形控制值。结果表明:(1)采用三台阶法时的变形基准值为-35.5 mm,采用双侧壁导坑法时的变形基准值为-30.5 mm,施工方法对围岩扰动程度会影响围岩变形基准值;(2)由52个断面沉降监测的统计结果可知,下北山隧道的围岩稳定沉降区间为20~30 mm,与得到的变形基准控制值基本一致。研究结果可为类似隧道施工期监测预警体系的制定提供参考。

基于组合赋权-集对分析的明挖隧道下穿桥梁涉路工程安全性评价

为明确明挖隧道下穿既有桥梁项目的总体安全状况,从桥梁工程、隧道工程、施工技术、组织管理、人员因素5个方面构建涉路工程安全评价指标体系,包含明挖基坑深度、基坑距桥桩最小距离等20个因素,提出基于组合赋权和集对分析模型的明挖隧道下穿桥梁涉路工程安全评价方法。首先利用博弈论综合层次分析法与熵权法获得的主客观权重,得出各指标组合权重,然后采用集对分析模型得到项目风险等级。建立了明挖隧道下穿桥梁涉路工程安全评价流程,以广州市南沙区某明挖隧道下穿桥梁涉路项目为例,进行安全性评价分析。结果表明:该涉路项目安全等级为低风险,项目中较为敏感的因素是地质条件、明挖基坑深度、基坑距桥桩最小距离。安全评价模型的评价结果可以直观明晰地反映出涉路项目的安全状况,对预防事故的发生具有参考意义。

沥青路面裂缝的新型浇筑式快速处治技术及应用

为解决沥青路面裂缝罩面后再反射开裂的问题,提出沥青路面裂缝的新型浇筑式快速处治技术,研发了新型浇筑式沥青混合料(Ultra-High Performance Casting Asphalt, UHCA),并对技术方案和施工工艺进行了系统研究。结果表明:研制的UHCA-13兼具良好的抗车辙性能、抗裂性能、密水性能和抗疲劳性能;经实体工程验证,裂缝新型浇筑式快速处治技术施工机械化程度高、施工效率高、可操作性强;该技术能以最少的材料增大裂缝反射再开裂的穿透层厚度,大大延缓甚至消除沥青路面反射再开裂,社会经济效益显著,应用前景广阔。

基于碰撞仿真的F型混凝土护栏路侧安全分析

为解决路侧安全设计中选取护栏等级的问题,采用显式有限元软件LS-DYNA 3D建立了F型混凝土护栏和中型单体货车碰撞模型,碰撞速度为40~80 km/h。选用经实车碰撞试验修正后的车辆有限元模型单体卡车Ford F800,提高了模型可信度。研究碰撞速度、混凝土护栏等级与车辆侵入路侧区域的关系,通过Ford F800模型模拟货车碰撞混凝土护栏过程中车辆姿态变化与护栏碰撞力,分析了碰撞过程中车辆运动稳定性与护栏受力情况。以车辆最大动态外倾当量值量化评价了混凝土护栏对路侧障碍物防护的有效性,得到了护栏迎撞面到路侧障碍物的最小安全距离,比较了护栏碰撞力计算中规范公式和50 ms平均侧向碰撞力的关系。结果表明:当护栏等级为3~6级,设计速度为60 km/h的道路,护栏与路侧障碍物的最小安全距离为1.8~1.2 m;设计速度为80 km/h的道路,护栏最小安全距离为3.0~1.7 m;同等级别的护栏中,带阻挡坎的加强型护栏能降低货车最大动态外倾当量值至少5%,使车辆导向运动过程更稳定;货车车厢与护栏的50 ms平均碰撞力接近规范公式的计算结果;在同样的碰撞条件下,提高护栏等级能有效减少车辆外倾距离,由于车厢更可能与护栏发生碰撞,护栏受到的碰撞力将大幅增加。

隧道火灾后衬砌结构伤损特征及变形原因分析

对火灾作用下隧道衬砌结构状态的全面评价与诊断,对于灾后隧道检测、线路恢复与维修加固至关重要。对G4京港澳高速某隧道火灾后的隧道现场进行了大量照片采集,并结合三维实景与全景展开图融合的3DZI检测技术,对隧道火灾受损区段进行了全面的视觉观测和净空检测,获得了火灾后的衬砌表观损坏的详细特征及净空收敛变形。分析表明,隧道火灾造成的衬砌结构损伤位置与火焰及高温烟气扩散范围相重合;衬砌结构变形规律与室内试验揭露的温度分布规律一致,说明火灾高温会导致衬砌结构局部破坏和材料劣化与变形。

公路隧道排水系统结晶堵塞治理

隧道排水系统堵塞危及衬砌结构的安全问题不容忽视。在东溪山隧道水害及隧道排水系统堵塞问题调研分析的基础上,提出了一种可维护型排水治理方案。基于现场监测及数值模拟,进行了降水与排水流量、衬砌背后水压响应特征分析,评价了衬砌结构受水压状态下的安全承载性能。结果表明:(1)排水流量和衬砌结构背后水压力对降雨量具有较敏感的响应性,其中水压力对频繁强降雨的响应更敏感;(2)排水流量和水压力监测结果表明可维护排水系统大多数时期处于良好工作状态,仅在频繁强降雨时排水系统无法快速排泄地下水,背后水压力上升;(3)经数值模拟验证,衬砌结构在峰值荷载下仍有一定的安全储备,不会发生结构承载的破坏,采用可维护型排水方案治理排水系统堵塞问题有效可行,可为同类工程问题提供经验参考。

盾构隧道综合管廊平纵设计参数研究

以广东省广州市天河智慧城地下综合管廊工程的科韵路综合管廊子项工程为例,通过分析综合管廊平面线位影响因素,考虑入廊主要管线转弯半径要求、盾构机类型和转弯能力、预制管片环宽、管片楔形量、综合管廊和衬砌环管片外径,计算了平面圆曲线最小半径,分析了盾构隧道综合管廊纵断面线位的影响因素。同时,考虑综合管廊入廊管线的特殊性,综合得到了平面圆曲线最小半径设计建议值和纵向线形参数推荐值。研究成果对于完善盾构隧道综合管廊设计理论与建设,具有重要的理论和实践意义。

超大跨隧道分部开挖的压力拱特性分析

为研究分部开挖下超大跨隧道的压力拱演化规律,通过室内试验方法进行岩块力学试验,结合现场调查获取的岩体质量评分,采用Hoek-Brown岩体强度准则确定围岩力学参数,采用数值模拟方法研究四线高铁隧道的压力拱特性。结果表明:分部开挖使超大跨隧道的压力拱逐步形成,初支35cm厚时四线高铁隧道形成压力拱的临界覆土为38m;合理的初支厚度能促进压力拱的形成,但超出临界范围时对压力拱的影响有限;双侧壁导坑法对压力拱形成的控制效果优于三台阶法。研究成果可为隧道支护设计提供参考。

多雨富水山区隧道渗漏水调查与防治对策研究

针对广东某高速隧道渗漏水问题,在前期地质测绘、工程物探、钻探等勘察工作的基础上,补充必要的精细隧址区水文地质专门性调查测量、地表及洞内排水系统检查、地下水连通试验等实际工作,对隧道渗漏水原因及防治对策进行分析研究,确定了隧道渗漏水原因及来源,总结了隧道渗漏水防治遵循“地表截排,围岩堵水,洞内引排,因地制宜,综合治理”的原则及其对应的防治对策。针对隧道渗漏水调查结果提出了对地表塌陷、排水系统堵塞等针对性的处理或修复建议,为下一步针对性的工程防治方案提供依据。

公路隧道排水系统防结晶养护策略

排水系统结晶堵塞是引发隧道水害的重要原因之一,也是影响隧道长期运营和养护的痛点和难点,在极端情况下甚至会导致阻断交通。由于排水系统结晶是长期的过程,因此养护工作是确保排水系统通畅、避免水害发生的关键环节。以广东某在役隧道为例,根据隧道排水系统结晶的情况提出养护策略,并对养护后的隧道排水系统进行跟踪监测。结果表明:排水系统中的结晶体大幅减少,排水系统能及时将地下水完全排出,隧道无明显的水害发生。

沥青胶浆黏度的影响因素试验及其RF-BAS预测模型研究

文中制备三种沥青、五个粉胶比的沥青胶浆,开展135、145、155、165、175、185℃的旋转黏度试验.通过试验研究、对比分析,以及数学拟合等方法研究沥青类型、粉胶比和温度对试验结果的影响规律.将试验结果中的沥青类型用针入度进行量化,得到用于预测沥青胶浆黏度的数据库,并通过沥青胶浆的预测值和实际值的拟合效果及数据集的均方根误差(root mean square error,RMSE)和相关系数(correlation coefficient,R)验证天牛须搜索算法(beetle antennae search,BAS)和随机森林(random forest,RF)混合机器学习模型预测沥青胶浆黏度的准确性.结果表明:沥青类型显著影响胶浆的黏度;增大粉胶比可提高胶浆的黏度;粉胶比不影响胶浆黏度的温度敏感性,胶浆的黏度与温度的关系均可用半对数线性函数拟合;BAS和RF混合机器学习模型对胶浆黏度的预测准确性较高.