水平隧道火灾通风纵向控制风速的合理确定

针对2种等宽度、不等高度的水平隧道模型,借助CFD技术分析了环境温度、火灾热释放强度、断面形状对临界风速的影响。选择断面水力高度为特征尺寸,获得2种隧道模型对应的量纲一的临界风速随热释放强度的变化关系,且其与缩尺模型试验及全尺度试验结果相比均具有较好的一致性;并基于CFD模拟结果,分析了Kennedy公式的不足。结果表明,大型隧道火灾通风纵向控制风速的确定过程中应避免使用Kennedy公式计算临界风速。

集中排烟水平隧道排风诱导风速CFD分析

结合某长大公路隧道集中排烟系统设计,通过CFD模拟,分析不同排风诱导风速下水平隧道内烟气控制效果。模拟结果表明:火灾热释放速率一定时,随着诱导风速的增大,排风口下游烟气扩散范围不断缩小,即诱导风速可以作为衡量集中排烟系统烟气控制效果的重要指标;此外,与临界风速相似,其数值随着火灾强度的增大的而增大;为了便于工程应用,进一步将模拟结果回归整理成无量纲准则关联式,充分反映了三者之间的耦合关系。在数值模拟的基础上,作者对隧道排烟系统进行了优化设计,并与纵向通风临界风速进行了比较。

水平隧道管道固定墩推力虚功原理解答及应用

建立进出洞口处设置固定墩的水平隧道管道超静定结构力学计算模型,在求解基本假设的前提下,提出隧道管道'驻点'的概念,同时考虑隧道管道弯头处节点位移变形协调条件,采用虚功原理对隧道管道固定墩推力进行理论分析,得出考虑管墩摩擦和不考虑管墩摩擦情况下的解析计算公式。应用此解析公式和4套管道有限元分析软件(Ansys,Autopipe,Algor,CaesarII),对西气东输二线管道工程X80钢级、管径1219 mm的隧道管道固定墩推力进行计算分析。结果表明,固定墩推力随着管径、壁厚的增加而增大,其关系近似呈线性;解析解和有限元计算结果吻合较好,其最大相对计算误差仅为4.2%,说明解析公式计算结果可以满足工程需要,验证了分析结果的正确性。

超大断面水平隧道纵向通风临界风速CFD分析

首先介绍了临界风速研究的基本思路及国内外主要研究成果。结合国内某长大公路隧道设计,建立一长300m、水力高度10.64m的水平隧道模型,通过CFD模拟确定超大断面隧道临界风速的影响因子及相应的准则关联式。模拟表明:与火灾热释放速率相比,环境温度的影响可以忽略不计;与Atkinson(模型试验)及Buxton(大尺度试验)相似,临界风速随热释放速率的变化分为两个区域,与低热释放速率时不同,一旦热释放速率超过40MW,临界风速的变化明显趋于缓慢。

复合成层地层双线水平盾构隧道施工引起土体变形研究

基于三维统一解结合类随机介质理论的理论方法,建立适用于复合地层条件下的双线水平盾构隧道施工引起土体变形的计算模型,并推导土体竖向和水平变形的计算公式。公式利用三维统一解考虑不同土质条件对盾构施工引起土体变形的影响,利用类随机介质理论将土体损失区域按照地层进行分割,考虑土体损失区域内不同土层的土质条件对土体变形的影响。本文公式不仅可用于复合地层条件下的盾构施工,还可以解决开挖面上存在多种地层的工况,并且考虑施工顺序和双线相互作用对土体变形的影响。研究结果表明:1)经过多组工程案例验算,验证了本文方法的可行性;本文方法广泛适用于各类双线水平盾构施工工程。2)通过计算发现,随着土体深度的增大,土体的水平变形量先增大后减小,最大水平变形量发生在隧道顶部埋深处,且由于双线隧道的相互作用,土体的竖向和水平变形均发生了偏移。3)通过对上硬下软与上软下硬2种工况下开挖面内土层分布变化的单因素分析发现,随着较硬土层在开挖面内的占比提高,土体变形量呈非线性变化,占土体损失区域面积越大的土体对变形的影响越大,且双线盾构隧道施工引起的沉降槽曲线呈现更窄长的“W”形;软土的占比增加时,则“W”形趋向于扁平。

高地应力水平岩层隧道滞后型岩爆时空倾向性机制分析

浙江杭温水平岩层隧道内滞后型岩爆频发,但目前对于其孕育机理和时空倾向性研究不足。故采用有限差分软件,通过地应力测试和统计现场岩爆资料的方法,研究分析滞后型岩爆时空特征机制。结果表明:①滞后型岩爆具有明显的时空倾向性特征。近70%的滞后型岩爆时间上发生在该区开挖6~30 d,空间上滞后于掌子面30~100 m之间;且多发生中等岩爆,岩爆等级及可能性随时空变化呈现倒“V”形趋势。②硬岩在高地应力环境中具有明显的延性与时效变形特征;在卸荷条件下,应力释放率的逐渐增加是诱发滞后型岩爆的最主要因素。③开挖一定距离后,隧道周边不同位置处都出现应变能突变,且保持较高的应变能密度,易发生等级较高的岩爆。上述结果为以后预测滞后型岩爆和施加相应支护措施提供了依据。

基于非极限土压力的基坑开挖引起隧道变形的计算方法

由于基坑开挖引起邻近隧道变形,继而影响地铁在隧道中的安全运行,因此如何准确预测邻近隧道变形是个值得研究的问题。根据非极限土压力计算方法,计算基坑开挖卸荷坑壁上的土压力,利用Mindlin求解公式,获得基坑开挖阶段旁侧隧道上的附加荷载,将隧道结构看作Winkler地基梁上的Euler梁,建立弹性地基梁微分方程,给出隧道水平位移变形的解析方法。基于该方法分析了基坑开挖引起邻近隧道的水平位移。研究结果表明:随着基坑开挖深度的增加,隧道水平位移相应增加;考虑非极限土压力计算得到的隧道水平位移结果与实测值较为接近,误差总体保持在20%以内;相较于传统隧道水平位移求解方法,笔者方法更加符合实际。

某近水平岩层隧道拱顶塌方掉块机制与应急处置研究

汉巴南铁路巴中至南充段位于川东红层地区。褶皱宽缓、岩层近乎水平是川东红层地区工程地质的典型特征。文章结合现场某隧道施工过程中地质揭示情况,利用Midas GTS有限元分析软件,对多种工况下隧道施工过程中位移及应力应变的情况进行数值模拟计算,得出了隧道开挖后围岩位移及应力分布特征,并总结了塌方掉块机理,提出了适用于区域内水平岩层的开挖工法和初期支护建议,可为区内类似地质条件下的隧道发生塌方掉块应急处置提供借鉴。

微扰动注浆工法治理砂性土地区隧道水平位移病害的应用

由于受紧邻施工项目特别是基坑开挖工程的影响,城市地铁轨道交通在运营过程中经常会受到一定程度的扰动,出现隧道结构水平位移变形过大等病害.为保障地铁线路的运营安全,对发生较大位移变形的隧道必须进行及时的稳固和纠偏.以杭州地铁1号线九客段水平位移整治工程为依托,阐述了运营盾构隧道微扰动注浆加固方案及其施工过程,介绍了砂性土地区隧道水平位移纠偏施工的技术要点,分析了隧道微扰动注浆纠偏的实施效果.

地铁出入口顶管施工对既有区间隧道影响控制

为分析地铁出入口顶管施工对既有区间隧道的影响,在阐述区间隧道保护措施的基础上,建立了三维有限元分析模型,研究了始发井、接收井及顶管施工阶段下区间隧道水平位移和竖向位移分布特征,详细分析了道床沉降和隧道水平位移变化规律。研究结果表明,车站附近道床主要为隆起,远离车站的道床为沉降;顶管掘进对区间隧道影响大于工作井,是关键阶段;靠近顶管的区间隧道和远离顶管的区间隧道水平收敛显著变化的范围约为隧道的5倍、3倍洞径;在针对性的保护措施下,区间隧道位移满足控制标准。所得结论可为类似工程提供借鉴与参考。

水平层状岩隧道炮孔参数优化及爆破成形研究

针对水平层状岩隧道钻爆掘进开挖超挖严重的问题,通过炮孔参数理论分析、现场掘进爆破试验以及爆破成形分析,提出了适用于水平层状岩山岭隧道的炮孔优化布置参数。依托蟠龙山隧道工程,通过内移周边眼、周边眼"长短眼"加"空眼"组合布孔、增加周边眼及辅助眼数量、减小辅助眼排距等措施,对水平层状岩隧道爆破成形进行研究与分析。试验结果表明:采用优化炮孔参数,围岩拱部离层高度和平顶宽度明显减小。单次开挖总药量优化前243.2 kg,优化后227.7 kg,减少6%;最大线性超挖和平均超挖面积优化前为0.91 m和9.73 m^2,优化后为0.35 m和4.24 m^2,分别减少0.56 m和56%。

竖向顶管法中的水平盾构隧道管片设计方法研究

竖向顶管法施工具有对周边环境影响小、施工便利等优点,与普通的水平盾构隧道管片的内力计算不同,在竖向顶管法施工过程中,竖向管节的重力、顶管机朝下的顶升反力、竖向开挖引起的土体卸载等因素会引起水平盾构隧道管片的内力变化,因此,有必要对水平盾构隧道管片的内力计算进行研究。将竖向顶管法中的水平盾构隧道分为开口区、反力区、邻接区、主线隧道区四个区域,基于自由变形法,对施工阶段和运营阶段的管片进行了受力分析,根据不同区域及阶段下管片的受力情况,得到各组荷载作用下的内力计算公式,通过算例进行内力计算分析。结果表明:管片环顶部和底部的弯矩在侧向水平地层压力处的差别最大,其它荷载对引起的顶底部弯矩值差异相对较小;除侧向水平压力外,其它各荷载引起的剪力值在管片环顶部和底部基本呈现出互为相反数的关系。

基坑开挖对水平双线隧道变形影响的数值研究

基坑开挖会引起基坑附近土体的应力及变形发生变化,进而对位于基坑附近的隧道产生影响。在现有相关研究中,有关基坑开挖对基坑附近的双线隧道的变形影响尚不明确。因此,文中使用PLAXIS软件,通过数值模拟方法进行了相关研究。结果表明,相对靠近基坑的隧道内力值及变形量是相对远离基坑的隧道对应值的近两倍;基坑开挖深度对隧道变形的影响明显,当开挖深度到达隧道埋深时,隧道变形速率会突然增大。

近水平砂岩隧道初期支护变形破坏分析及控制技术

针对蒙华铁路段家坪近水平砂岩隧道高地应力条件下初期支护变形破坏的问题,应用地应力测试技术获得隧道围岩初始地应力分布规律,对初期支护变形破坏特征进行分析,提出了高应力水平地层支护设计对策,并应用于工程实践。研究结果表明:隧道区段处于以水平构造应力为主的高地应力状态且最大水平主应力方向不利于隧道的稳定;应力释放导致隧道原有初期支护开裂变形,混凝土破坏为压剪破坏,格栅钢架主筋破坏为受压失稳;采取增强支护参数、增设缓冲层、加装阻尼器等技术措施成功解决了高地应力水平岩层隧道初期支护变形破坏问题。

高速公路隧道水平层状围岩支护优化

针对高速公路隧道开挖施工遭遇的水平层状围岩支护问题,结合工程实例,通过对工程原本的围岩支护方案展开分析,实现了围岩支护优化设计。从分析结果来看,原本支护方案在恶劣工况条件下会发生冒顶问题,结合数值模拟分析结果进行优化方案的提出,可以有效解决这些问题。

水平岩层特长隧道的爆破参数优化与超欠挖控制

当前形势下我国隧道整体施工技术水平的提升,对不同规模大小隧道工程建设产生了积极的影响。实践中为了保持水平岩层特长隧道施工中良好的光面爆破效果,则需要落实好施工现场调查作业,加强其超欠挖原因分析,对这类隧道所需的爆破参数进行优化处理。在此期间,需要从装药量、间隔装药结构等方面入手,优化水平岩层特长隧道的爆破参数,且在有效的措施支持下,实现这类隧道的超欠挖控制。基于此,文章就水平岩层特长隧道的爆破参数优化与超欠挖控制展开论述。

水平间距对涉水隧道土体变形影响的模拟分析

水平间距对隧道的变形影响是一个值得关注的问题。文章通过建立有限元模型,分析水平间距对涉水隧道土体变形的影响,结果表明:①对于施工完成后的水平同型双隧道,其竖向变形表现出以下规律:两隧道中间相夹的区域,隧道下方土体表现出沉降而不是隆起,这是产生土拱效应的缘故。②随着双隧道水平间距的不断增大,两隧道间的土拱效应影响范围逐渐变大,使得原本连成一片的隧道分布宽度影响范围内上方土体变形被分割成两端变形量大而中间变形量小的分布规律。因此,在隧道开挖过程中,应加强地面和隧道底部的变形监测,同时应重视水平同型双隧道施工中存在的土拱效应。通过以上分析,可为隧道工程设计和施工提供参考。

地铁盾构区间隧道水平近距离洞内加固技术

以苏州轨道交通一号线桐泾路站—广济路站区间为背景,详细介绍了在盾构隧道近距离施工的情况下采取的洞内加固和保护措施,并通过各种监测表明,这些措施能够满足工程实际的需要。

Ⅱ级围岩薄板状水平岩层隧道施工技术研究及应用

文章针对某隧道施工过程中水平岩层段在隧道开挖过程中出现的平拱、顶板变形过大、易坍塌等现象,对产生这些危害的原因及机理进行了分析。根据分析结果,在施工过程中针对容易产生危害的区域,通过调整爆破参数和炮眼布置、加强初期支护措施等技术手段,确保隧道施工安全。对于水平岩层隧道,在控制顶板坍塌和变形方面,前期控制预防相对于后期被动控制效果要好。

超长异形深基坑施工对紧邻运营线路水平位移影响分析

以滨海快线福州火车站基坑工程为背景,对紧邻既有隧道水平位移的实测数据展开细致分析,并结合弹性地基梁理论,探讨超长异形深基坑分坑施工对紧邻既有隧道水平位移的影响规律。实测结果表明:随着基坑的开挖卸荷,既有隧道整体发生朝向基坑侧的水平位移,水平位移曲线呈现多峰形态,且各峰值均大致位于各分坑的中部。同时,受到既有隧道平面线形影响,分坑施工过程中,其水平位移曲线出现局部反弹效应。进一步地,将隧道简化为搁置于Winkler弹性地基梁上的Timoshenko梁,通过两阶段分析法计算既有隧道水平位移的近似理论解,与现场实测水平位移的变化规律基本吻合,但量值上略小于实测值。