双洞双弯长陡坡导流隧洞明满交替流水力特性研究

双洞双弯长陡坡导流隧洞内,由于弯道螺旋流的影响,引起明满交替流流量区间增大,加之明满交替流的水力特性为非恒定流,导致洞内明满交替流的界定与导流设计流量的确定难度大幅增加。针对此问题,基于三维数学模型模拟,阐述洞内流态由明流经明满交替流转变为有压流的过程;提出携气有压流归为有压流范畴且作为明满交替流与有压流的分界流态;明确明满交替流的水力特征:上游相对作用水头为1.61~2.40;流态为自由面不连续且随时空变化;同一流量下库水位波动较大,内侧隧洞分流比随之呈正向变化,而外侧隧洞分流比则呈反向变化;沿程压力特性呈现有压流特性与明流特性交替变化,作用压力紊动性强。

不同支护方式下大坡度斜井钢拱架与喷锚支护联合受力分析

目前,对于纵向坡度较大的大坡度斜井,两种不同支护方式(钢拱架铅直向下和垂直洞轴线)对钢拱架与喷锚支护联合受力特性影响的研究较少。结合云南省滇中引水工程香炉山隧洞某斜井工程实际,针对钢拱架铅直向下和垂直洞轴线两种布置型式分别与喷锚支护结构的联合受力,采用三维有限元法对斜井开挖过程中围岩位移、应力和喷层、锚杆及钢拱架的应力进行了计算分析。结果表明:两种钢拱架布置型式下,围岩变形和应力分布规律基本相同,垂直洞轴线布置钢拱架更有利于抑制围岩纵向位移和竖向位移,并使支护结构应力显著减小,对斜井围岩稳定和支护结构受力状态更加有利。围岩条件越差,支护效果越明显。建议大坡度斜井中采用垂直洞轴线的型式布置钢拱架。

富水特长小断面引水隧洞快速施工技术研究

研究依托内蒙古“引绰济辽”输水工程七标,对机械设备配套选型、隧洞爆破方式、洞渣装运系统设置、通风排水设计等关键技术进行研究。研制轮载式移动凿岩台车、进行爆破试验优化光爆参数控制、爆破粒径以配合挖掘式装载机装碴,采用长压短抽通风系统配合反坡接力站多级联动排水系统等多项关键技术相结合实现了引水隧洞快速施工。

变坡长隧洞明满流水力特性研究

明满流交替是长隧洞常遇到的不利水流流态,尤其是洞内截留气囊输移现象会对隧洞结构安全构成威胁。通过试验研究,阐述了变坡长导流隧洞洞内流态的演变过程,指出随着上游水位上升,洞内水流流态呈现由水跃转变为明满流交替、直至有压流的演变过程,分析了典型流态下隧洞的泄流能力,得到了明满流交替的流量系数介于无压流和有压流流量系数之间的结论。同时探讨了明满流交替过程的压力波动,发现明满流交替的压力波动持续时间较长、振幅较大,但压力峰值持续的时间很短,并且截留气囊可有效减缓隧洞底部压力波动。

某渣场边坡在堆载过程中的稳定性演化研究

以西南地区某水电站引水隧洞10号渣场边坡为例,通过数值分析对渣场边坡的堆载过程进行稳定性演化。研究表明,该渣场边坡在堆载过程中,渣体稳定性系数随堆载高度的增加而先增大后减小;初期堆载的渣体,主要起前缘压脚抗滑的作用,因而稳定性增加;而后期随堆载高度的增加,渣体有加载促滑的作用。根据研究结论,指出保持人为堆载边坡的稳定性应主要控堆载高度,针对该边坡,提出采用顶部减载及地表排水的治理措施。研究结果可以为渣场边坡的合理堆载与后期治理提供科学依据。

西部水利与土木建设中的岩土工程问题

伴随着西部大开发与"一带一路"政策的大力支持和推进,我国在西北地区投资和建设了大量的基础设施。在诸多工程的建设当中,涌现出越来越多的问题亟待分析和解决。针对西部水利与土木建设中的岩土工程问题,本文分别就以下六个问题进行了评述与展望:西部裂隙岩体动力学参数获取;地震作用下坝体动力稳定性问题;西部高陡岩体边坡的稳定性评价问题;长大隧道的快速安全施工的问题;西部交通建设中的冻土工程问题;西部基础建设中黄土高填方的稳定性与沉降变形问题。关于这六个问题的阐述,意在进行抛砖引玉式的探讨,引起当前岩土工程学者关注和重视。

陡坡导流隧洞结构设计实践

陡坡导流隧洞内水流条件较缓坡隧洞复杂,进口漩涡、洞身段明满流交替、出口消能防冲等问题较为突出,以马来西亚沐若水电站导流隧洞为例,配合水工模型试验,对隧洞断面形式、进出口体型、底坡衔接及出口消能防冲形式进行了研究,从结构设计上有效解决了上述水力学问题可能对导流隧洞运行造成的影响。

小断面大陡坡长斜井有轨运输施工技术研究

随着国家基础设备建设规模的进一步增加,特长隧洞在建项目也逐渐增多,而采用施工支洞作为特长隧洞施工过程中的物料运输通道往往受不良地质条件的影响,导致施工支洞负坡进洞坡度大、开挖断面小、出现的施工难题较多。大坡度斜井不易采用自卸车运输;而物料运输作为工程施工的关键工序,其运输效率及安全尤为重要。以内蒙古引绰济辽工程为例,阐述了对斜井有轨运输系统进行的设计和应用总结,解决了施工难题,所取得的经验可为今后类似工程提供参考。

超长大陡坡单一斜井隧道数控有轨运输系统的应用

为了解决超长大陡坡斜井进行主洞隧道作业时的运输问题,以陕西天台山隧道1#斜井为工程背景选定有轨绞车运输系统,该运输系统采用变频控制,可实现均匀加、减速运行;采用井下和井口转渣场、卸渣场的立体模式,减少周转时间及设备投入;利用自动化数字控制技术与北斗定位技术,可实现对绞车的连续监控,高效、安全地解决斜井通道隧道作业及运输问题。

滇中引水工程大坡度长斜井提升运输能力研究

由于隧洞埋深、地形、地质、投资等众多因素限制了深埋长隧洞建设,大坡度长斜井在“长隧短打”的工程中得到了越来越多的应用,其提升运输能力决定了斜井方案的设计。以滇中引水工程香炉山隧洞2号施工斜井为例,对大坡度长斜井的提升运输能力进行了详细分析并提出了具体施工措施方案。实践证明,该措施可以满足施工要求。研究成果可为类似工程提供参考。

大坡道长大隧道及隧道群环境下高速列车车内外压力波特性的实车试验研究

高速列车通过25‰单面坡隧道时,形成压力波和大气压两者耦合下的车内外压力变化特征,因此,有必要研究在隧道大气压持续变化下的高速列车通过大坡道隧道时的气动载荷和车内压力舒适性问题。采用实车试验的方法,获取动车组通过西成高铁西安北—汉中线路的列车车内外压力测试数据。研究结果表明:1)列车下坡通过25‰特长隧道时车外压力波动受隧道压力波与大气压的共同作用,整体呈上升的变化趋势;2)单面坡上坡和单面坡下坡隧道的长度由1541.2 m增大至8399.2 m时,列车车内外最大压力峰值越靠近隧道出口,单面坡隧道长度越长,列车车内外压力峰值越大;3)随着大坡道隧道长度的增大,列车头车和尾车的整车气密效率在不断减小,列车车内Δp/1 s、Δp/3 s、Δp/10 s和Δp/60 s在不断增大,相应的车内压力舒适性环境更恶劣,当列车通过长大坡道隧道群时,车内压力舒适性环境和列车车体的气密性能更差;4)与压力保护阀逻辑控制相比,压力保护阀全程关闭时列车车内压力和不同时间间隔下的最大压力变化量要更小,车内压力舒适性环境更优。

高速公路隧道长大下坡路段驾驶员视错觉改善研究

为了改善高速公路隧道长大下坡路段驾驶员的坡度错觉和速度错觉,进一步提升隧道长大下坡路段的交通安全行车水平。首先,研究中提出通过低频大尺度反光环、中频中尺度倾斜反光条和高频小尺度猫眼道钉等视觉信息组合对隧道长大下坡路段不良的行车环境进行改善设计;其次,基于仿真驾驶模拟器和E-prime软件平台进行室内驾驶仿真模拟试验,并测取不同试验场景条件下被试的坡度判断准确率和主观等同速度。试验结果表明:在50%的开灯率水平下,在隧道侧壁布设倾斜反光条能有效提高驾驶员的坡度感知能力,其中,反光条的倾斜角度和布设间距对于驾驶员的坡度感知能力具有显著影响,高度对于坡度感知能力的影响不显著,且在高度为1.8m、倾斜角度60°和布设间距30m的条件下,驾驶员的坡度感知能力最佳,其坡度判断准确率为96.67%;同时,相比于单一中频中尺度反光条,通过增设低频大尺度反光环和高频小尺度猫眼道钉的改善方法,能够更有效地提高驾驶员的速度感知能力和降低反应时间,更有利于提高隧道长大下坡路段的行车安全水平。

煤矿大坡度长距离斜井盾构法施工独头通风设备选型研究

结合盾构法施工煤矿大坡度长距离斜井的特点,以及确定的单风管压入式通风系统方案,研究了性能曲线宽广的大风压通风设备选型,并将研究成果应用于示范工程。实践表明,通风系统稳定,通风效果好,为煤矿大坡度长距离斜井盾构安全施工提供了保障。