高地应力软岩隧道仰拱隆起处治措施研究

以蓉丽高速东马场1号隧道高地应力软弱泥岩地层的仰拱隆起病害问题为背景,分析了仰拱隆起病害的原因,提出了相适应的处治措施。研究表明,由于隧道围岩以泥质粉砂岩为主,且仰拱下部岩性更差,在强大水平构造应力作用下,仰拱钢架承载能力逐渐达到极限,导致了仰拱隆起。针对仰拱开裂段,仰拱失效且变形已稳定段落,采用拱脚加固+拆除重置措施;仰拱失效且变形未稳定段落,采用拱脚基底加固+拆除重置措施;仰拱未失效且变形未稳定段落,采用拱脚基底加固措施并加强监测;仰拱填充开裂未隆起且变形已稳定段落,采用灌浆封缝,并持续监测。通过现场位移监测,表明仰拱开裂段处治后隆起得到了有效控制,该仰拱病害处治方案切实可行。

铁路隧道紧急救援站人员疏散时间理论计算方法

紧急救援站人员疏散时间是铁路隧道防灾疏散工程结构设计的关键参数。基于水力模型计算方法,结合铁路隧道内人员疏散特征,分析车厢内人数、疏散速度、站台宽度、横通道间距等参数之间的关系,建立铁路隧道紧急救援站人员疏散理论计算公式,并通过建立不同结构参数条件下的紧急救援站人员疏散模型,将人员疏散数值模拟结果与理论计算结果进行对比,考虑一定安全储备,提出了其理论计算公式的修正系数,最后通过人员疏散模型试验对理论计算公式进行了验证,两者结果较吻合。该人员疏散时间理论计算方法能够指导铁路隧道紧急救援站结构设计,并在已建成的紧急救援站疏散系统进行了安全性验证。

深埋硬岩特长隧道快速掘进技术研究

对于深埋硬岩隧道,快速掘进技术的运用能够有效缩短工期,从而带来极高的经济效益。选择合理的爆破进尺以减少对围岩的损害是保证快速掘进的前提,同时配合高效的施工方式才能实现快速掘进。采用数值模拟方式,以虹梯关隧道为例,通过松动圈厚度及变形量大小对3,3.5,4,5 m各爆破进尺下围岩的稳定性进行评价,得出快速掘进的理论爆破进尺并应用于工程实际。在理论研究的基础上结合现场施工组织提出深埋硬岩隧道的快速掘进的合理进尺,即Ⅱ级围岩可采用3.5~4 m爆破进尺。

铁路隧道旅客列车火灾热释放速率的确定方法

热释放速率(HRR)是影响火灾发展和严重程度的重要指标。受自身结构影响,铁路隧道内旅客列车一旦发生火灾,影响极为严重,因此需在确定热释放速率的前提下对隧道火灾进行预防设计,但目前并无针对我国普通旅客列车和动车组的实车试验成果可供设计采用。为此,在充分调研欧洲、美国等国内外学者对HRR的有关研究成果和规定的基础上,现场实测我国铁路列车参数及乘车人特征,通过数值模拟和现场试验对比分析的方法,得到不同火灾增长速率(FGR)条件下,最高温度和HRR之间的关系类似;同一FGR条件下,随HRR峰值的增大,最高温度随之升高。并结合国外大尺寸列车火灾试验曲线,对不同火灾规模、不同FGR下列车HRR峰值展开研究,最终确定动车组的HRR峰值为15MW,普通旅客列车的HRR峰值为20 MW,FGR为慢速,为防灾规范的修订和相关工程设计提供理论支撑。

虹梯关特长公路隧道快速掘进综合技术

以虹梯关特长公路隧道为依托,采用有限元方法,从循环进尺和施工通风方式2个方面分析了深埋硬岩段不同爆破进尺下围岩松动圈的发展规律和变形量大小。结果表明:Ⅱ级围岩条件下快速掘进的合理爆破进尺为3.3 m以上但不超过4 m,结合现场监控量测将设计预留变形量调整为2 cm;施工通风风管长度不超过1 000 m,建议将风机设在距离横通道50 m处。最后对现场施工组织进行了优化,掌子面开挖和锚喷封闭工作同时进行,测量放样与人工排线同时开展,进一步压缩各工序时间,最终使得虹梯关特长公路隧道快速掘进达到了良好效果。

城际列车活塞风对地下车站排烟效果的影响

列车在区间隧道行进过程中,空气受挤压作用会在隧道内形成活塞风,活塞风对烟气扩散有一定的影响。为探明携火列车停站后活塞风衰减过程及其对车站轨行区上排烟系统的排烟效果影响规律,采用Fluent软件中的动网格模拟技术及Layering方法更新网格,对城际列车着火驶向地下车站及城际列车静止着火进行了仿真计算。结果表明:(1)对比不同站台类型隧道列车停站后活塞风衰减过程,进站端活塞风风速均高于出站端且均在5 min后达到稳定;(2)对比有无活塞风情况下地下车站排烟效果,无活塞风情况下地下车站排烟效率呈对称分布,有活塞风时地下车站排烟效率呈不对称分布;(3)对比不同站台类型隧道的地下车站排烟效果,有活塞风情况下岛式站台隧道的排烟系统总排烟效率高于侧式站台隧道总排烟效率;(4)岛式站台隧道无活塞风工况总排烟效率一直维持在85%左右,有活塞风工况排烟系统总排烟效率在4 min以后增至85%,最高达到90%;侧式站台隧道排烟系统总排烟效率在5 min以后增至80%左右。研究结果可为城际地下铁路车站的排烟系统设计提供参考。

着火列车制动进站过程烟气扩散特性模拟

为探究火灾列车制动驶向地下车站进行救援时的烟气扩散特性,采用理论分析和数值模拟的方法研究在不同控制烟气措施下,火灾列车减速至停止过程中烟气在车站轨行区及站台层的扩散规律,以及车站防灾通风系统受到的影响。结果表明:火灾列车制动进站时受移动火源与活塞风两大特性影响,烟气在上下游表现出明显的不均匀、不对称分布规律;屏蔽门虽能有效阻止烟气蔓延至站台层,但同时会增大轨行区活塞风速,增加烟气蔓延速度,不利于安全疏散;受活塞风影响,轨行区排烟效率下降了14%,轨行区各排烟阀火灾中下游排烟效率更高。

平安隧道紧急救援站射流风机布置方案优化

在分析紧急救援站存在的通风方案的基础上对比不同风机布置方案:安全隧道、疏散横通道内布置风机(原设计);安全隧道内射流送风;疏散横通道内布置风机。得到各风机布置方案保证疏散横通道达到2.0 m/s的时间以及达到的最终风速。得到各风机布置方案皆可以保证疏散横通道防护门处风速达到2.0m/s以上,基本没有烟雾进入安全隧道和横通道;射流风机布置在紧急救援站附近与布置在隧道洞口最大的差别在于疏散横通道风速达到2.0m/s的时间不同;横通道内安装的射流风机实际达不到预计的通风效果,通风效率较低,不推荐采用。

深埋双线铁路隧道二次衬砌安全性的变化规律

采用复合式衬砌的铁路隧道,当二次衬砌厚度不足时会影响隧道结构的安全,但衬砌厚度过大又有损经济效益。文章结合某深埋双线铁路隧道,采用ANSYS计算软件对不同衬砌厚度和不同围岩参数条件下衬砌各部位的安全系数进行了分析。通过研究获得了以下结论,即:改变围岩参数对安全系数影响不大,而衬砌厚度变化对安全系数影响较大,可为同类工程的设计和施工提供参考。