我国公路隧道火灾社会风险可接受标准研究

为辅助隧道火灾风险管理及决策,提出隧道火灾社会风险可接受标准定义和制定原则;比较国外隧道风险相关标准,统计分析我国2000—2020年间隧道火灾死亡事故案例,开展社会公众隧道火灾风险认知调查;基于F/N曲线方法,建立适用于我国的隧道火灾社会风险可接受标准,明确事故频率和后果的可接受临界阈值。结果表明:公众对于隧道火灾事故风险现状持可容忍态度;我国隧道火灾死亡事故最大可接受频率设定为10^(-5)/(km·a),最大可容忍频率设定为10^(-4)/(km·a)。

盾构隧道承插式接头管片防水性能试验研究

国内正在尝试采用一种新型接头——承插式接头来实现管片之间的连接,这种接头可满足快速拼装要求,但其防水性能却未曾验证。为保障承插式接头管片在推广应用过程中的防水性能,有必要对承插式接头的管片接缝防水性能开展研究,为新型管片扩展应用提供理论依据。以南京江心洲污水收集系统二通道建设工程(穿越夹江段)为实例,通过开展接缝密封垫压缩性能试验、管片接头防水性能试验、管片纵缝拼装滑动试验研究承插式接头管片接缝的防水性能,为工程项目方案提供可行性参考依据。各项试验研究结果表明:1)纵缝EPDM密封垫完全压密需要的压缩力较小,可以符合承插式接头纵缝拼装特性;2)纵缝双道密封垫在滑动拼装过程中有脱落挤出的风险,进行润滑处理可以有效地降低摩擦力;3)内外道EPDM密封垫在设计的极限张错量工况下,防水能力在0.9 MPa以上,可以满足设计防水要求。

江水位及插入比对临江超大基坑变形的影响

为研究江水位变动对临江超大基坑产生的不利影响,以杭州市秦望地下综合体超大基坑工程为研究背景,基于小应变土体硬化本构模型和霍克-布朗岩石本构模型,采用数值建模软件PLAXIS建立了数值模型,通过与工程实测结果对比,验证了数值模拟的准确性.基于上述计算模型,分析了不同施工阶段基坑变形规律,研究了江水位变动、不同地连墙插入比条件下临江超大基坑变形规律.研究结果表明:地连墙插入比对地连墙侧移变形影响显著,但对坑外地表沉降影响较弱,当地连墙插入比为1.6~2.0时,可同时对二者产生较好的控制效果;随着江水位升高,地连墙侧移和地表沉降均逐渐增大,悬挂式止水帷幕条件下,江水位变动对地连墙侧移值与地表沉降值的影响更为显著.

装配式建筑点云模型几何特征自动化提取方法研究

针对传统检测方法无法满足装配式建筑质量精度检验要求的问题,本文提出了一种基于点云模型的装配式建筑预制构件几何尺寸自动化提取方法。首先利用建筑结构空间位置关系及几何特点将典型预制构件点云从整体建筑点云中分割;对构件点云进行特征提取实现尺寸信息的测量;通过求取拟合平面法向量与垂直方向单位向量的夹角检测墙体的垂直度;利用点云切片提取柱中轴线来检测柱体的垂直度;再通过各点到拟合平面的中误差来表示板面平整度。研究以某装配式建筑施工现场采集的点云数据为例,对预制构件点云数据进行离群点剔除与切分,实现点云数据特征自动化提取和测量,测量精度均在95%以上,验证了方法的可行性和有效性。为实现典型预制构件的自动分割、尺寸测量以及参数化管理提供基础。

和燕路隧道盾构防水密封垫极限防水性能试验研究

为对超出设计允许张开量、错台量情况下的盾构隧道接缝防水性能进行评价,探究满足防水要求的密封垫极限张开量、错台量,基于南京和燕路长江隧道工程,选取设计的2种密封垫开展极限张开与极限错台工况下的防水试验,得到密封垫在张开量与错台量超出设计允许值后其防水性能的变化规律。(1)在密封垫张开量超过设计允许张开量后,密封垫防水性能随张开量的增大逐步减小,且减小幅度随着张开量的增大逐渐增大。(2)错台量超过设计允许错台量后,随着错台量的增大,密封垫的耐水压能力总体呈波动式减小的趋势,直至错台量达到某一临界值,其防水性能迅速下降,直至失效。对于存在张开量与错台量超出设计允许值风险的水下盾构隧道,建议在设计时考虑其在极限工况下的防水性能。

变刚度地连墙的计算方法及受力变形特性研究

研究目的:结合南京梅子洲青奥城地下空间依托工程及其现场监测数据,对目前在超深基坑支护中正逐渐得到推广应用的变刚度地下连续墙的二维和三维合理计算方法、计算参数选取及其受力变形机理与特性进行探讨和分析,以期指导该项目的设计施工,并为未来的类似工程提供一定的参考和借鉴价值。研究结论:(1)可以参考双排桩的荷载模式建立变刚度地连墙的荷载-结构计算模型,并对其进行较好的受力变形分析;(2)计算结果表明,变刚度地连墙的水平位移大约只有单排地连墙的1/3,充分显示了其控制变形能力强的特点;(3)单排地连墙具有侧向刚度小、墙体应力大、受力不均匀等缺点,而变刚度地连墙可以有效地克服上述缺点;(4)本研究结果对类似的工程分析与计算具有参考价值。

光纤光栅传感器在隧道稳定性判定中的应用

在隧道“新奥法”施工中,其围岩稳定性监测是非常重要和必要的一个施工环节.文中利用光纤光栅传感器,动态跟踪监测开挖隧道围岩的应变,反演洞周收敛位移,从而有效地判断围岩的稳定性.该方法操作简单、数据可靠.

深基坑双排桩结构受力变形机理及其计算模型研究

近年来,为了适应国内城市地下工程建设蓬勃发展带来的地下工程密集化、复杂化等方面的需要,深基坑开挖时双排桩围护结构因具有侧向刚度大、控制变形能力强、施工快速等特点在各种大型深基坑工程中得到了较为广泛的推广和应用。但实际设计过程中,由于该结构的变形机理与计算模型尚未有统一的理论,其设计方法比较杂乱,存在一定程度的保守设计。依托南京梅子洲青奥城地下空间工程及其现场监测数据,采用有限元计算模型对近年来在地下工程中逐渐得到推广使用的双排桩围护结构的变形机理、土压力分布规律等进行探讨和研究;在此基础上,结合与目前广为应用的理正双排桩模型和新规范双排桩模型的对比分析,研究并提出更吻合实际的、精确反映结构变形和力学特性的双排桩围护结构的修正设计计算模型,该模型架构清晰,准确性高,贴近实际工程设计,可以大力推广应用于双排桩结构的计算分析。

盾构隧道纵向抗震快速实用分析方法

近年来,盾构隧道数量迅速增加,盾构隧道穿越的地层也趋向复杂化,如断层破碎带、土-岩复合地层等,不良地质的存在是影响隧道抗震的不利因素。为了快速评估不良地质条件对隧道地震响应的影响,本文以南京和燕路长江隧道为背景,考虑实际工程的复杂地层条件,采用动力时程的分析方法,建立梁-弹簧模型对隧道整体进行纵向抗震分析,同时考虑行波效应和局部场地效应,并在抗震关键断面建立多尺度盾构接头模型以进行局部接头抗震分析。分析结果表明:同等级地震作用下,考虑行波效应引起的地震非一致激励的地震响应高于不考虑行波效应的地震响应;设计中需重点关注断层及隧道穿越土岩变化等抗震不利位置。

广深港客运专线益田路隧道软硬不均地段盾构管片力学分析

近年来,盾构法隧道特别是大直径盾构隧道得到了迅猛发展,并且隧道所穿越的地层也越来越复杂。益田路隧道盾构段就是穿越复杂地层的一个实例,其部分盾构段位于全风化与中、弱风化地层交界的软硬不均地层,由于软硬不均地层特殊的地层特性,造成处于该段的盾构隧道受力特征发生变化,从而影响结构安全。通过对不同基岩厚度的盾构隧道进行力学分析,研究软硬不均地层对隧道结构的受力影响规律,从而可以准确界定该地层隧道的力学特征,指导设计,也为降低工程造价、减少工程浪费提供依据。

瘦西湖隧道下蜀黏土土水特征研究

土水特征曲线(SWCC)作为表征非饱和土吸力与含水率关系的重要参数是研究非饱和土的关键,对于膨胀土而言,土水特征曲线又是分析其膨胀性能的重要指标。本文以扬州瘦西湖隧道下蜀黏土为研究对象,通过大尺寸渗析法和气相法两种方法测量了其土水特征曲线,在低吸力范围内(0~160 MPa)曲线存在明显回滞现象。结合3种不同数学模型对曲线进行拟合分析,发现Fredlund and Xing公式拟合最为准确。利用扫描电镜分析了不同含水率条件下的细观特征,试验表明:随着含水率的增加,下蜀黏土中的蒙脱石颗粒不断吸水膨胀,从而填充土体孔隙。

桥梁结构损伤识别的曲率模态技术

介绍了桥梁结构健康监测的一些实际应用 ,阐述了结构损伤识别的现状 ,并对有关损伤诊断的一些方法进行了评价 .重点论述了曲率模态分析的基本理论 ,探讨了曲率模态在结构损伤检测中的应用 。

盾构隧道管片无衬垫接头抗弯刚度研究

在考虑接头细部构造特征的基础上,通过合理的假定和简化,建立了无弹性衬垫的管片接头抗弯刚度计算模型,并对接头抗弯刚度计算公式进行了推导。该模型考虑了接触面几何尺寸、螺栓数量、螺栓位置、螺栓预紧力以及接头弯矩、轴力等因素对接头抗弯刚度的影响。文中得出公式与接触力学模型计算结果相比,当受压区混凝土在弹性范围内时二者吻合良好,当超过弹性范围后偏差较大。因为正常使用阶段混凝土一般处于弹性状态,且本模型计算过程简便快捷,故可作为盾构隧道设计的参考。

铁路盾构隧道双层衬砌结构耐火性能的数值模拟分析

以某铁路盾构隧道为背景,选用RABT和RWS共2种火源曲线,通过数值模拟方法,分析在不均匀温度场作用下,铁路盾构隧道管片及二衬的应力和变形、管片混凝土的劣化深度、裂缝的产生及发展,并与单层管片衬砌结构进行对比,研究铁路盾构隧道双层衬砌结构的耐火性能。结果表明：在2种火源曲线下,无论是否使用防火涂料,铁路盾构隧道单层衬砌结构都无法达到耐火设计标准,而双层衬砌管片的温度远低于250℃的耐火极限;与单层衬砌相比,施作二衬后,管片温度与应力的变化幅度受火源曲线的影响减小,管片的最大主拉应力和主压应力均减小,衬砌结构的整体刚度增加、整体变形减小;衬砌的劣化深度对隧道半径和埋深不敏感,劣化深度为125-150mm;双层衬砌盾构隧道的防火效果较好,但建议二衬的混凝土设计标号不小于C30,设计厚度不小于150mm。

管片接缝密封垫接触面泄漏率的数值模拟研究

为从微观角度探究管片接缝密封垫的防水机制,基于Roth模型建立密封垫接触面的泄漏通道模型,推导出泄露率的计算公式;通过建立宏观密封垫数值模型和微观锥型峰数值模型,完成以粗糙度、张开量、错位量和硬度为4个影响因素,以泄露率和平均正压力为评价指标的正交试验。主要结论如下:1)泄露率可以作为评价密封垫防水性能的一个重要指标;2)随着粗糙度的增加,泄露率逐渐增大,尤其是当粗糙度大于0.8μm时,泄露率几乎呈指数型增长,考虑到降低粗糙度会增加工程造价,建议密封垫粗糙度控制在0.4~0.8μm;3)粗糙度直接决定了初始泄漏通道的尺寸,因此,相比于硬度、张开量、错位量3个因素,粗糙度对于泄露率的影响最为显著。

盾构法隧道管片接缝双道密封垫防水试验研究

研究目的:管片接缝防水是盾构法隧道整个防水系统中最为关键的部位,以往研究多针对单道弹性密封垫,对于双道密封垫,虽然应用案例越来越多,但对其防水机理与设计方法的研究较少,防水设计缺少理论支撑。为此,本文以某隧道为案例,对双道密封垫的防水机理、防水能力和设计方法进行研究。研究结论:(1)由于密封垫接触面凹凸不平,存在极细微渗漏孔洞,因此其防水能力受接触面最大接触应力和接触面细微孔洞的水流阻力双控制,通过提高密封垫接触面的平整度进而减少细微孔洞的数量与大小,是加强防水能力的关键因素;(2)当内侧密封垫防水能力不高于外侧密封垫时,其总防水能力为外侧密封垫残余防水能力与内侧密封垫防水能力之和,且残余防水能力要低于初始防水能力;当内侧密封垫防水能力高于外侧密封垫时,总防水能力约等于内侧密封垫防水能力;(3)建立了双道密封垫整体防水能力的计算公式,提出了双道密封垫、双道密封垫与遇水膨胀橡胶止水条组合时的布置方法与技术要求;(4)本研究成果可为高水压盾构隧道的防水设计提供技术支撑。

通行新能源机动车隧道中特征污染物的数值模拟

通过文献调研等研究方法对新能源机动车的特征污染物与排放特点进行了讨论。通过开展数值模拟,研究了隧道内不同新能源汽车比例时污染物浓度的变化情况。文献调研结果表明,隧道内的特征污染物主要来自内燃机汽车。对于纯电动、燃料电池类新能源汽车,其在行驶过程中排放的污染物较少。对通行新能源汽车的隧道同样需考虑将污染物体积比控制在一定范围内,污染物体积比的选择与现有隧道没有本质区别,因此,可参考现有规范中关于污染物设计体积比的规定。此外,通过CFD软件Fluent,采用纳维-斯托克斯方程进行数值模拟求解,研究了不同情况下隧道内污染物的体积比,同时考虑了隧道的堵塞与正常通行工况。数值模拟结果表明,隧道内污染物体积比随新能源汽车比例上升而降低,在算例中,当新能源车比例超过2/3时,隧道内CO体积比在非堵塞情况下低于100 cm^(3)/m^(3),在堵塞情况下低于150 cm^(3)/m^(3),均满足规范的要求。可见,随新能源汽车比例提高,隧道通风的需风量将大大降低。研究结果可为隧道通风设计提供参考。

考虑击穿水压的双道密封垫防水机制研究

为研究盾构隧道双道密封垫在防水性能提升上的效果,首先定性分析双道密封垫的防水机制,给出击穿水压概念以及基于弹性力学的密封垫击穿水压数值估算公式;然后开展双道密封垫试验,对击穿水压数值进行验证,得出影响双道密封垫防水性能的一些因素。研究结果表明:1)当外界水压大于外道密封垫初始防水能力的1.36倍时,密封垫被完全击穿,丧失残余防水能力;2)不同的密封垫布置方式会影响双道密封垫的防水能力,在双道密封垫的实际应用中,需要将防水能力更强的密封垫布置在外侧,且双道密封垫的防水能力差距不宜过大;3)沟槽的结构和尺寸会影响密封垫的防水能力;4)无论是单道密封垫,还是双道密封垫,无错位量密封垫的防水压力远大于有错位量密封垫的防水压力,因此施工中应采取措施尽量减少错位量。

隧道围岩稳定性判定的应变反演方法

利用岩体的变形特性,通过测试隧道围岩应变出隧道净空实际收敛量,从而判定施工过程中隧道围岩的稳定性,为选取合适的支护时机和方式提供依据。工程实践表明该方法方便可行,数据可靠,是一种高效实用的隧道围岩稳定性判定新方法。

顶部集中排烟盾构隧道结构防火保护及关键参数研究

依托江阴靖江长江隧道开展了盾构衬砌管片抗火性能数值模拟及烟道板耐火性能试验,提出了一种新的顶部集中排烟盾构隧道结构防火保护策略。建议行车道层管片采用防火材料进行防护,烟道层拱顶部位管片采用混凝土内衬进行通长保护,烟道板不需进行防火保护。盾构管片模拟结果表明,当管片防火保护层等效热阻大于0.10℃∙m2/W时,管片耐火极限大于2.0 h;烟道板耐火性能试验表明,无防火保护烟道板构件在RABT升温曲线作用下,跨中挠度小于允许极限挠度,耐火极限大于2.0 h。模拟和试验结果表明,这种顶部集中排烟盾构隧道结构防火保护策略安全可行。