做好公路桥梁隧道试验检测的途径探讨

本文主要以做好公路隧道试验检测为重点进行阐述,以公路桥梁质量存在的问题为主要依据,从公路隧道材料试验检测、公路隧道施工检测、公路隧道施工监控量测、公路隧道施工环境监测几个方面分析公路桥梁隧道试验检测途径,其目的在于充分保障公路桥梁隧道试验检测质量,推动交通运输行业更加稳定持续的进步与发展。

小净距并行隧道力学状态的试验研究

招宝山隧道作为我国第一座超小净距 (<0 .2 8B)并行隧道的实践工程 ,准确掌握隧道在不同施工过程中的力学状态 ,是该工程成败的关键。为此 ,在设计前对隧道施工状态进行了有限元数值计算模拟 ,施工中对地面沉降、洞周收敛、拱顶下沉、岩体位移、围岩压力、支护结构应变、围岩松弛范围及爆破破坏深度等进行了系统测试工作 ,有力地保证了这一设计施工新技术的顺利实施 。

光纤Bragg光栅传感技术在隧道模型试验中应用

在模型试验中,锚杆一般尺寸较小,应变监测较为困难,可将光纤Bragg传感技术(FBG)应用于隧道模型试验中解决该问题。基于西安地铁二号线4个典型断面实际工况进行隧道模型试验,将自行设计封装的光纤Bragg光栅传感器粘贴在锚杆模型表面,监测其在不同应力状态下的应变。根据隧道开挖前、隧道开挖后、衬砌支护后、抗裂极限状态和极限破坏状态5个应力状态的实测数据,得到锚杆轴力在隧道受力过程中的变化规律。试验结果表明,锚杆受力大小在隧道开挖前后有一定变化。衬砌支护后,随围岩压力增加,锚杆轴力基本呈增加趋势,拱顶附近锚杆承受压力,支护后压力变化不大;拱肩到墙角的锚杆承受拉力,衬砌支护后受力开始增加;锚杆在含水率大的黄土隧道中受力较大,更能发挥其作用。文中方法在模型试验中的应变监测方面提出新的可靠途径。

含软硬交接带公路隧道模型试验研究

研究含软弱破碎层、土岩接触带、断层等特殊地质条件下隧道开挖过程中围岩的破坏特性具有重要意义。采用砂子、石膏、水泥、混凝土透水增强剂制备相似材料,在此基础上制作含软弱地层的隧道模型,模拟在软硬交接带隧道开挖之后坚硬地层的裂纹扩展特性及隧道围岩的破坏过程。研究结果表明:在软硬交接带地层开挖隧道后,坚硬地层具有一定的承载能力,但随着上覆载荷的增加,坚硬地层逐渐失去承载能力。在随着荷载增加的过程中,围岩变形量呈现出非线性增长趋势,隧道上方坚硬地层经历了从萌生微裂纹、裂隙逐渐扩展和贯通,最后产生错位破坏的过程。隧道围岩右侧靠近挡板的顶部坚硬地层出现局部掉块的现象,随着荷载的增加,拱顶位置出现大规模掉块,且上面的材料在力的挤压作用下出现颗粒的剥落,在表面形成坑槽。通过相似模型试验研究软硬交接带中隧道开挖过程中围岩的渐进破坏机制及变形特性,为特殊地层中隧道施工过程中围岩的稳定评价、支护结构设计与施工方法提供依据和参考。

隧道锚原位缩尺模型试验的施力方式研究

介绍了隧道锚原位缩尺模型试验两种施力方法的原理及方法,剖析了不同施力方式对缩尺模型锚试验的影响。缩尺后模型尺寸变小,前拉法的散索难以可靠实施,直接影响拉拨效果,同时,拉拨中需要设置巨大的反力梁,不仅大大增加试验成本,而且对围岩变形测量影响大。为此研究了一种替代方法——后推法。以实例为基础剖析了前拉法的优缺点,介绍了后推法的原理、方法及实施要点,并以重庆几江长江大桥为例,采用有限差分法对模型锚不同施力方式作用后的塑性区分布、变形特征及破坏特征进行了比较分析,两种施力方法作用于模型锚后的塑性区分布和变形分布上有细微差别,通过重庆几江长江大桥1∶10缩尺模型试验验证,其破坏模式基本吻合,表明后推法可以替代前拉法。目前该方法得到了推广应用。

薄膜式压力传感器在隧道模型试验中的标定研究

随着缩尺模型试验在隧道工程研究中的不断应用,对岩土体力学测量硬件和技术提出了更高的要求。传统土压力盒尺寸较大,由于其对土体完整性影响较大,尤其对于模型尺寸较小的离心模型试验,已无法满足试验精度的要求。新型薄膜式土压力传感器具有厚度薄、形状多样、抗压强度高和灵敏度高等优点,正逐渐被引入岩土工程试验研究中,需通过试验标定其在岩土介质中的工作性能。通过薄膜式土压力传感器的标定试验,研究其漂移性、迟滞性、线性度和重复性等性能指标,为其在隧道模型试验测量领域的工程适宜性提供数据借鉴,试验对比同一传感器在不同岩土介质中的标定结果,分析标定介质对标定结果的影响。通过多组重复性的标定试验分析得出:薄膜式土压力传感器具有较好的线性度和重复性,但也存在较为明显的漂移性和迟滞性;标定介质的不同直接导致标定结果的不同,针对石英砂(散体)和模型相似材料(粉体)的对比,主要表现为传感器对荷载的响应程度的不同。

隧道施工试验检测课程实践教学方法探索

在社会经济的快速发展中,隧道工程建设规模在不断扩大,这就对隧道施工提出了更加严格的要求。在隧道里程日益增加的大背景下,社会各界急需一批优秀的隧道工程相关的知识应用型人员。因此,高校应该积极开展隧道施工试验检测课程实践教学,提升学生的综合素质。

高速公路隧道法研究机动车VOCs排放因子试验

通过高速公路隧道法测试各种机动车在正常行驶状态下的VOCs排放,研究了机动车VOCs的排放特征和排放因子。试验为避免城市内隧道实验时受交通路况和车型等因素限制,选取连霍高速的康店隧道作为研究对象,得到31种C3~C12范围内的VOCs排放因子,排放因子由大到小前三位是甲苯(8.74±6.12)mg/(km·辆)、萘(8.06±7.04)mg/(km·辆)、苯(5.63±2.88)mg/(km·辆),轻型车、重型车和客车的排放因子依次为:4.89mg/(km·辆)、4.87 mg/(km·辆)和8.46mg/(km·辆)。试验数据在一定程度上反映了机动车匀速行驶条件下的VOCs排放状况,可为机动车污染控制提供研究基础。

沉管隧道大比尺管节接头力学性能试验简介

目前沉管隧道试验数量少且规模小，同时设计或计算分析采用的管节接头刚度模型没有得到充分的验证。为了准确地获取管节接头压弯力学参数，了解管节接头在受到轴向压力和水平弯矩下的变形规律，该试验对几何比例尺为1：10的管节接头进行了压弯力学性能试验。

沉管隧道火灾高温试验炉烟道设计与性能研究

为提高临时性砌筑烟道在沉管隧道高温火灾试验中的可靠性,通过在烟道内设置水喷淋系统,实现对烟道内热烟气有效降温,并基于FDS软件对火灾试验炉进行模拟分析,研究烟道内温度场分布,指导火灾试验炉建造。结果表明:热烟气经过水喷淋后温度降低700℃,水喷淋对热烟气降温效果良好;烟道排烟通畅,无明显开裂、漏烟现象,可满足非永久性火灾试验要求。

广东某高速公路隧道衬砌混凝土腐蚀成因与规律研究

长期处于侵蚀性水环境中所引起的化学侵蚀是公路隧道混凝土的常见病害之一。这种侵蚀会导致混凝土耐久性下降,进而对隧道结构安全构成威胁并需要大量资金进行养护。然而,现有研究普遍缺乏工程实例依托,试验和模拟参数设置与工程实际的关联性较弱,难以准确、全面地反映现实中复杂侵蚀水环境下混凝土腐蚀的机制。为此,选取我国广东某高速公路隧道为工程实例,采用原位和实验室水化学指标测试、XRF测试手段确定混凝土化学侵蚀来源,并以隧道地下水渗流模拟试验复现化学侵蚀过程,研究混凝土的腐蚀成因、化学侵蚀规律和控制因素。结果表明:(1)隧道衬砌混凝土与低Ca^(2+)、高HCO_(3)^(-)浓度的地下水接触、混合后发生钙溶蚀,形成了高pH值、高饱和的CaCO_(3)溶液及过饱和沉淀,并在地下水经裂隙快速喷出进入隧道的过程中,CO_(2)分压下降促使CaCO_(3)进一步过饱和析出;(2)在隧道衬砌混凝土钙溶蚀初期,混凝土液相Ca(OH)_(2)与地下水Ca^(2+)浓度差较大,钙溶蚀速率较快,而随着钙溶蚀的进行,固相Ca(OH)_(2)持续被消耗且隧道排水中Ca^(2+)浓度持续升高,与地下水中Ca^(2+)浓度差缩小,钙溶蚀速率趋缓,最终在动水条件下达到动态平衡,隧道排水水化学特征维持相对稳定;(3)低Ca^(2+)、高HCO_(3)^(-)浓度的地下水有利于混凝土的钙溶蚀和CaCO_(3)过饱和析出沉淀,而过高或过低的地下水渗流流速(固液停留时间)均不利于相关化学反应的进行。

基于试验与模拟的隧道火灾移动风机应用研究

在尺寸为96.0 m×2.0 m×2.5 m的隧道内进行了2种工况下的火灾试验,分析了移动风机纵向排烟的风量推算方法,并利用PyroSim建立了全尺寸模型进行数值模拟验证。试验与模拟数据表明:无纵向送风时烟气层特征高度分别为0.60,0.64m;在送风工况下,试验中风机出口风量为9 798 m3/h,推算的全尺寸模型风机风量为117 576 m3/h,烟气逆流距离基本一致,分别为8.0,6.0 m,验证了推算方法的正确性。同时对风机形成的纵向气体流量进行了对比,结果表明:试验隧道中,风机营造纵向风流的能力更强。在隧道火场排烟训练过程中,可以根据推算的风量数据,判断训练是否达到预期目的。

基于知识图谱的隧道模型试验可视化研究及趋势分析

为了分析当今隧道模型试验领域的发展趋势及目前研究现状,以“隧道模型试验”为主题词,通过CiteSpaceV文献分析软件对2001~2021年CNKI中国知网的搜集到的2252条文献数据进行可视化分析。研究结果表明:1) 隧道突水领域的研究历经了发展缓慢期、高速增长期和下降期三个阶段,该研究领域起步较晚,但在过去20年间,我国有关隧道模型试验的研究发展迅速,目前该领域的研究处于稳定发展状态。2) 何川、李术才、高波、朱合华和王明年等学者是该领域的核心研究人员,其发文量均在25篇以上。西南交通大学和同济大学是该领域内的核心机构,但就研究机构方面则形成几家独大的局面,领域内其他机构作者总体发文量不高,就整体合作情况来看,各个机构几乎都是单独发文,很少有合作关系。3) “盾构隧道”、“相似材料”、“模型试验”、“沉管隧道”、“隧道工程”为近几年的主要研究热点词汇,相关学者在该领域取得了一系列的研究成果。本文研究结果可以为读者清晰梳理隧道突水研究近年来的研究成果及研究热点,并追溯隧道模型试验发展演化进程,从而为相关学者追踪该领域近期热点及未来发展趋势提供参考。

基于SPOC的混合式教学在隧道工程试验检测课程中的应用研究

隧道工程试验检测课程的传统教学模式已经不能适应新时期学生全面发展的需要,教学中存在的问题也日益显现,因而提出基于SPOC的混合教学模式,界定SPOC混合式教学模式的核心概念,阐述SPOC混合式教学模式的设计原则和设计要素,进而构建SPOC混合式教学模式。SPOC混合教学模式的教学环节主要分为三部分,分别是课前、课中、课后。该模式弥补了传统教学模式的不足,促进了学生的自主学习能力、动手实践能力、团队创新协作能力及解决实际问题能力的培养。

《隧道工程试验检测》课程混合式教学改革与实践研究

本文深入调查《隧道工程试验检测》课程教学现状、分析课程特点和学生特点,构建混合式教学体系,并应用到我院道路与桥梁工程技术专业学生的教学实践中,改进教学评价方式,提出多元、客观的考核方式。《隧道工程试验检测》课程经过一学期的教学改革实践,取得了良好的教学效果,并得到学生的一致好评,对学生的自主学习能力、动手实践能力、团队创新协作能力及解决实际问题等能力的培养起到了很大的作用。

城市隧道汽车尾气中多环芳烃排放特征的研究

对广州市珠江隧道进行了汽车尾气中颗粒相多环芳烃(PAHs)的排放因子测试,研究了汽车组成、交通流量、隧道内微气象及PAHs成分和浓度水平,采用质量平衡模型和多元线性回归方法计算了8种车型共14种PAHs的综合排放因子.结果表明,汽车尾气颗粒相PAHs的主要检出物为萘、苊烯、苊、蒽、菲、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、、苯并[a]芘、苯并(k)荧蒽、茚并(1,2,3-c,d)、二苯并(a,h)蒽、苯并(g,h,i)苝等14种成分,隧道进口处PM10中∑PAHs浓度为(5.000±1.762)μg/m3,隧道出口处PM10中∑PAHs浓度为(27.067±3.602)μg/m3,其中四环以上的PAHs含量占74.9%.在平均车速为46km/h条件下,隧道内机动车尾气颗粒物中∑PAHs平均排放因子高达16.203mg/(km·辆),其中各PAHs化合物排放因子均超出欧洲或美国的100倍以上.

新工科视域下工匠精神融入隧道工程试验与检测课程教学探索

随着新工科视域下职业教育的不断发展,工匠精神作为中华传统文化的重要组成部分,对于培养学生创新能力、责任意识和职业素养具有重要意义。本文以隧道工程试验与检测课程为例,从课程设计、教学方法及评价体系等三方面探索工匠精神在课程中的融入,培养学生的工匠精神,以提高学生综合素质及适应隧道工程建设技术人才的需求,以期为类似工科专业课程的教学提供思路。

全尺寸隧道火灾实验研究与烟气逆流距离的理论预测

在建成的隧道中实施全尺寸火灾试验,得到隧道火灾自然通风模式下的烟气温度纵向变化数据和纵向蔓延情况。用OriginPro7.5软件对实验数据进行处理、拟合,得到3次实验的烟气逆流的顶棚射流温度随着离开火源距离纵向衰减规律,建立了计算烟气逆流距离的预测公式。根据隧道实体火灾实验的测量结果与理论模型的预测结果的对比,验证了理论模型的有效性,为市政公路隧道建设采用自然通风模式提供科学依据。

基于光纤光栅传感的隧道火灾热传递特性测试

基于光纤光栅的感温传感技术对隧道火灾准确、快速报警的影响因素中,除了传感器的响应时间、精度等自身参数外,着火点向四周的热能传递特点、不同的风载条件下的热能传递特点等对传感器的测量输出有着重要影响。通过隧道现场试验对上述问题开展研究,得到了火灾热源与传感器在不同距离下传感器感知到的热能分布特性,以及在不同风速载荷下隧道内温度的分布和扩散特性。结果表明,光纤光栅探测器温升梯度的稳定态值与探测器到热源之间的距离成指数关系。在风载为3 m/s时,着火点的热辐射峰值点沿风向下偏了约5 m;风载为5 m/s时,下偏距离达到10 m,为更加合理的火灾传感器设置提供科学依据。

新型岩土地质力学模型试验系统的研制及应用

根据地质力学模型试验的特点,研制出一种新型岩土地质力学模型试验系统,该系统主要由盒式台架装置、带扁千斤顶的变荷加载板、液压加载控制试验台组成。其中盒式台架装置用于容纳试验模型并作为加载反力装置,带扁千斤顶的变荷加载板用于给试验模型施加非均布荷载,液压加载控制试验台用于试验模型的自动加压与稳压。该系统具有规模大、整体稳定性好、尺寸可调、能进行同步非均匀加载,并具有加荷高、升压快速、持荷稳定的优点。将该系统应用于某一高速公路大型分岔隧道的三维地质力学模型试验研究,试验结果有效指导和优化了工程的设计和施工。