中老铁路友谊隧道石盐地层工程建设关键技术

中老铁路友谊隧道穿越石盐地层,含盐量高达80%,国内外罕见。为解决石盐地层隧道出现的隧底围溶蚀空洞、钢材严重腐蚀、衬砌开裂和底鼓等病害,保证施工与运营安全,通过实地调查、现场补勘、室内试验、数值模拟等方法,对石盐地层隧道防水体系构建、注浆堵水设计、氯离子侵蚀防治、结构选型和建筑材料研究等关键技术进行深入研究,结合现场监测和目前友谊隧道运营状态发现,整治处理取得了良好效果。研究结果表明:(1)探明石盐地层具有强溶解性、强侵蚀性、膨胀性的工程特性;(2)为限制地下水流动,避免石盐溶解,需采取全包防水措施,同时根据初支渗漏水情况分别采取隧底注浆、局部径向注浆和初支背后充填注浆;(3)针对超高浓度氯离子环境提出多道设防理念,设置素混凝土隔水层结构及两道卷材防水层;(4)通过结构比选,二衬推荐采用60 cm厚圆形衬砌结构,同时全段落衬砌结构取消洞室和各种加宽加高,降低结构防水难度;(5)为解决高强度等级混凝土易开裂问题,推荐隔水层结构采用C35聚合物混凝土,二衬采用C40低热混凝土。

中老铁路友谊隧道盐岩段衬砌开裂变形机理研究

中老铁路友谊隧道穿越盐岩地层,石盐含量高达80%,国内外罕见。隧道穿越盐岩地层时发生了较为严重的开裂、底鼓和变形等病害。结合现场补勘及监控量测,对衬砌开裂和变形机理进行了深入研究。研究结果表明:(1)盐岩段衬砌开裂和变形主要是由盐岩重结晶作用产生的膨胀力引起;(2)重结晶易发生在初支与二衬间空隙、初支与围岩间的空隙、离开挖轮廓距离较近的围岩裂隙内;(3)重结晶作用的发生程度与盐岩含量和地下水发育程度紧密相关;(4)对仅施作矮边墙及仰拱段落,随着膨胀力的增大表现出不同的受力状态;对于全环衬砌地段,当膨胀力大于126 kPa时,衬砌将出现开裂破坏;(5)对于盐岩段衬砌,应重点控制地下水流动,防止盐岩重结晶发生,同时采用圆形以结构加强,以防止隧道开裂变形。

长昆线桥隧相接段危岩落石防护结构方案研究

研究目的:长昆线工程建设后期部分工点仰坡危岩落石发育,针对接长段落位于桥隧相接段,主体工程施工干扰大,施工工期紧等特殊情况,本文分别对护桥明洞、横向刚架棚洞及纵向刚架棚洞方案的适用条件、结构内力等进行分析比较,通过方案比选得出在不同条件下适宜不同工点的接长防护方案。研究结论:(1)防护结构的设计应充分考虑现场实际情况,尤其对现场施工条件、工程干扰情况等要充分认识;(2)对于施工现场有隧道模板台车的工点,宜优先考虑护桥明洞结构;(3)横向刚架棚洞横顶梁施工干扰因素较大,同时结构内力较大,在工程建设后期接长结构方案中不宜采用;(4)纵向刚架棚洞的施工可合理避开工程干扰,受力较合理,可结合现场预制、吊装条件选择顶部预制T梁和顶部现浇空心板梁方案;(5)本研究成果可对类似铁路工程建设后期桥隧相接段接长结构的选型提供一定参考。

基于数字照相技术的边坡变形自动化监测技术研究

将数字摄影测量技术应用于边坡位移自动监测。在边坡上布设固定标志点,将非量测数码相机置于边坡正面,运用程序控制相机间隔一定时间对边坡进行拍摄。对拍摄图像预处理后使用圆心亚像素识别算法确定测点亚像素位置。根据标志初始实际距离与初始相片像素距离建立物象比例,对比各次识别结果得到各测点实际的相对位移。运用GPS技术和计算机技术,本系统可实现数据交换、控制指令发送和预警的适时监控。本系统采用非量测数码相机,相对于传统边坡检测方法具有成本低,精度高,需要人工干预少等优点,现场试验50 m距离识别精度达到3 mm,取得较好效果,可以作为大量边坡自动化监测的有效手段。

拱跨结构在湘桂铁路某隧道隧底倒悬溶腔整治方案中的应用

湘桂铁路某隧道出口端基底发育一大型半充填富水溶腔,沿线路方向长12 m,横向宽19 m,溶腔深27 m,对隧道施工和结构影响很大。针对溶腔下切较深,两侧岩壁倒悬的特点,比选研究了梁跨方案和拱跨方案,由于拱跨结构对结构后基础产生推力,传力路径更有利于洞壁稳定,优选拱跨结构进行设计。基于动静荷载分开的原则,对拱桥跨越方案中拱桥、隧道结构进行分析和研究,并对排水系统进行特殊设计,在隧底溶腔整治应用中取得了满意的效果。

基于亚像素圆心检测法的变形监测技术

通过分析当前应用于变形监测的图像处理技术,基于传统的灰度重心法和圆边缘检测法,提出改进的有标点中心定位法——亚像素圆心检测法。为验证其精度,设计对比试验,从标点尺寸、拍摄距离、光源强弱和标点运动状态4个方面,对比分析改进算法相对于传统算法的优越性,并得到改进算法的理论精度。同时,通过研究标点位移的特点,建立基于亚像素圆心检测法的变形监测技术,并设计试验,从拍摄距离、光源强弱、标点运动状态3个方面分析该技术的理论可行性。试验结果表明:有标点亚像素圆心检测法精度较高,在50 m拍摄距离内精度达1 mm(15 cm直径圆);基于该算法的变形监测技术对标点坐标变化敏感,在40 m拍摄距离内,识别误差控制在1.0 mm范围内,在25 m拍摄距离内,误差严格控制在0.5 mm内,可行性强。依托江西省石城—吉安(石吉)线B8标李家寨高边坡,进行现场试验,监测结果显示,监测误差与理论研究结果相符,表明新型监测技术具有较好的工程适用性。经理论研究与实践证明,该算法监测精度高、可行性强、工程适用性强、成本较低、可实时反馈监测信息。

大跨度公路隧道围岩竖向压力分布特征探讨

结合龙头山大跨度隧道围岩压力监测,探讨了竖向压力与隧道埋深、围岩级别的关系;并采用深、浅埋隧道法、普氏系数法以及别尔巴乌麦尔法分别对不同的监测断面计算其围岩压力,对于高级别围岩Ⅳ、Ⅴ,普氏系数法计算结果和实测值较为吻合,而深、浅埋隧道法和别尔巴乌麦尔法计算结果比较一致,但是均大于实测值;对于Ⅱ、Ⅲ围岩,深、浅埋隧道法与实测值较为吻合,普氏系数法要小于实测值,而别尔巴乌麦尔法则大于实测值;从围岩压力与埋深的关系可以看出,深、浅埋隧道法、别尔巴乌麦尔法与实测值的变化趋势基本一致,但比实测值偏大,普氏系数法则比较接近于实测压力的平均值.根据不同的计算方法讨论了不同计算方法对大跨度隧道的适用性,为大跨度隧道围岩压力的设计计算提供有意义的参考.