城市轨道交通隧道综合岩溶勘察技术创新应用

为控制岩溶发育地区城市轨道交通工程施工过程中的地质风险,准确查明隧道洞身区域岩溶发育程度及特点至关重要。若仅采用在隧道结构线外侧实施钻探的方法,存在隧道范围内岩溶无法准确查明等不足。针对此问题,以贵阳市城市轨道交通3号线一期工程区间隧道为例,针对不同平面位置、深度岩溶的发育特点,在调查获取相关勘察资料基础上,采用地质雷达、微动、高精度瞬变电磁等地面物探方法,逐步圈定岩溶发育的重点区域,再通过在隧道中线位置实施钻探进行验证,并对溶洞充填物进行原位测试及室内试验,最后利用钻孔开展跨孔CT和管波测试。物探推断197处岩溶发育,有34处与钻孔揭露溶洞相吻合,70%的洞径小于2 m;94%溶洞分布于底板埋深以上,其中29%分布于隧道洞身范围内;55%以上钻孔揭露溶洞为无充填类型。本次岩溶勘察查明了岩溶类型及形态、岩溶空间分布特征、岩溶与隧道结构关系、溶洞充填情况等信息,为该项目设计施工提供翔实、准确的地质资料。

The application of ultrasonic seismic model experiment in quality test of cement mortar injection of Yongjiang river submarine tun－nel tube foundation

Ultrasonic seismic model experiment plays an important role in engineering multi wave seismic prospecting(EMSP), which has been used to do the complex engineering seismic exploration. It is introduced that the application of the technology in quality test of Yongjiang river submarine tunnel tube foundation in the paper. The material of the model was got from on the spot. The successful test has been made with results of the model experiment.

沉管隧道管节浮态浇筑系泊数值模拟研究

为研究钢筋混凝土沉管管节在浮态浇筑系泊施工时的稳定性与安全性,对管节建立了仿真模型,并应用势流理论和水动力分析软件AQWA进行了模拟。研究设置两期浇筑模型及4种系泊方案,模拟计算施工的不同阶段在风-浪-流荷载耦合作用下、潮位变化时管节在6个自由度上的运动响应和缆绳张力。结果表明:在浮态浇筑施工中,位移与摇动主要发生在平行于流速方向的纵荡、平行于风向的横荡和以流速方向为轴的艏摇,纵荡的震荡幅度最大。拟定4种系泊方案中,采用六点系泊法的方案三与方案四在模型运动响应中表现较佳,其中包含12条缆绳的方案四可以显著降低管节的运动幅值,施工后期缆绳张力分布更加均匀,未超过安全张力范围,符合工程安全要求,是最佳系缆方式。

利用表面波勘探检测沉管隧道压浆法的充填效果

基于天津中央大道海河沉管隧道工程的大型试验模型,利用表面波勘探技术检测其混凝土管段水下注浆基础的施工效果,从频率特性和现场环境等方面选择表面波勘探设备的类型和技术指标,优化检波器的设置和排列组合方式,开发了适合快速无损检测隧道的设备配置和施工方法.通过现场表面波勘探和频散分析,综合判断隧道底部注浆的密实效果,并与模型撤离后的目测结果进行比较,以验证该勘探技术和分析方法的可行性.结果表明,表面波勘探方法的穿透深度大且不受钢筋影响,能够快速、准确地检测沉管隧道的注浆质量.

隧道管波对于地震反射波法超前地质预报影响分析

隧道管波在地震反射波法超前地质预报数据采集中作为一种干扰波的存在是无法消除和克服的,对预报处理成果具有严重的影响,是影响预报距离长度的主要因素,在预报资料处理中要全部切除。文中详细论述了隧道管波的形成原因及特征,并进一步计算分析了不同的岩体地震波速条件下隧道管波对预报距离的影响过程。研究结果对于根据波速条件和预报测量参数合理评估预报距离有一定的参考价值。

氢氧爆轰驱动激波风洞的性能

本文对膜片处起爆的氢氧爆轰驱动的概念作了简要描述。爆轰波在管端盖板上的反射压力峰值高出初始压力200多倍,在高起始压力条件下产生的如此高的反射峰压对设备安全极为不利。串接在驱动段末端的卸爆段既能消除高的反射峰压,又能延长有效驱动时间。实验结果还表明:爆轰波后气流的定常性和重复性品质优良。用爆轰驱动来产生高焓(具有高压)试验气流是一种高性能且节省费用的新方法。还可用来获得高雷诺数高马赫数试验气流。爆轰驱动具有广阔的应用前景。

TGP隧道地震波预报系统与技术

隧道工程是铁路、公路和水利水电等大型项目中的重要工程,因地质条件不明造成隧道施工事故的危害是巨大的,加强隧道施工地质超前预报工作是非常必要的。国内外对隧道地震波超前预报技术已研究多年,笔者就这方面的现状及及问题进行了讨论,指出了TSP技术存在的不足,阐述了克服盲目性、提高科学预报的重要性,介绍了新开发的TGP隧道地震预报系统与技术及应用效果。

坑道截面形状对爆炸冲击波传播规律的影响

为研究坑道截面形状对爆炸冲击波传播规律的影响,设计了4种截面积相等但形状不同的坑道结构,利用有限元仿真软件对5 kg TNT球形裸装药在坑道内爆炸产生的冲击波传播过程进行了数值模拟,得到了圆形坑道内冲击波的传播规律以及不同截面形状对冲击波参数的影响规律。圆形坑道内冲击波超压峰值和比冲量的初始值最大,衰减最快;随着传播距离的增大,冲击波的比冲量趋近于线性衰减,在距离爆心2 m后,方形坑道内比冲量整体大于直墙圆拱形坑道,半圆拱形次之,圆形坑道内的比冲量最小;炸药在圆形和方形坑道内爆炸较直墙圆拱形和半圆拱形内更容易形成稳定的平面波。研究结果能够对地下空间结构和激波管的设计和优化提供参考。

基于弹性波映像识别法的钢管隧洞缺陷检测

针对钢管隧洞的结构特征及缺陷的模式化特性,基于弹性波在层状介质中的传播特性,以弹性波响应能量E作为评价指标,利用模式识别中的聚类分析方法,对弹性波响应能量进行了k-means聚类分析,以聚类分析的结果为阈值对缺陷模式进行了评价;以某钢管隧洞出现明显变形的22 m长区域为研究对象,布设测点,采用3D扫描测量及弹性波测试,对测得的缺陷处弹性波信号进行了聚类分析,划分响应能量阈值对脱空区域进行识别,评价了钢管内壁的变形特性。研究表明:钢管隧洞缺陷随机分布,部分缺陷联通形成大片病害区;缺陷区域的弹性波响应明显放大;弹性波信号响应能量聚类分析评价结果与3D扫描结果一致性较好,验证了弹性波映像识别法的有效性。

高速列车隧道压缩波模拟气动试验装置设计

针对目前高速列车发射试验台对隧道微压波现象进行研究时存在的两个问题:运维成本高和数据生产率低,设计了一种基于气动电磁阀的新型隧道压缩波模拟装置。首先,研究了隧道压缩波产生的原理,并分析了其典型波形;其次,给出了由小型气动电磁阀、压力腔、压缩机、供电系统和隧道模型组成的模拟装置设计方法,并采用了多个气动电磁阀并联结构从而克服了小型高速电磁阀质量流量不足的问题;最后,该装置通过调节腔压和电压的方式来控制所生产压缩波的升压和波长,并提出了一个估算压缩波升压与腔压之间关系的经验公式。研究结果表明:所设计的装置可以有效地模拟列车进站产生的隧道压缩波,且建造、操作和维护成本更低。与传统高速列车发射试验台相比,每产生一次压缩波所需的时间减少了80%,从而提供足够的数据来制定针对传播和发射阶段的相关措施。

组合式宽马赫数风洞设计与流场特性

脉冲型风洞是开展高超声速飞行器研制和气动热力学研究的重要试验设备。本文基于激波风洞和Ludwieg管风洞组合运行原理,突破了高温管外静态加热技术、高温高压气体隔离技术、大口径高温膜片设计技术等系列关键技术,设计建设了FL-63脉冲型组合式宽马赫数风洞,设计马赫数范围3.0~10.0,采用双模式组合运行模式,中低马赫数段(Ma 3.0~4.5)采用Ludwieg管风洞运行模式,最高温度可达900K,可复现飞行高度的总焓和总压,有效运行时间大于150ms;高马赫数段(Ma5.0~10.0)采用激波风洞运行模式,有效运行时间大于20ms,最高驱动压力30MPa。本文通过运行方式的灵活组合,兼顾了低马赫数和高马赫数来流的不同模拟需求,实现了宽马赫数范围的试验能力。

沉管隧道沉放过程中海底基槽边坡稳定性的数值模拟分析

海洋动力环境下沉管隧道基槽边坡稳定性的评价具有重要研究价值。管节沉放作为沉管隧道施工过程中的关键环节,可能会对基槽边坡稳定性带来不利影响。针对管节下沉阶段中海底基槽边坡动力稳定性进行数值模拟和分析。将波流场计算得到的波流压力施加于基槽边坡及其附近的海床表面,通过达西定律算出波压在海床内部引起的孔隙压力。海床土体采用摩尔-库仑模型,边坡稳定系数采用强度折减法计算。连续获得边坡在不同时刻的安全系数,并将其最小值作为边坡在整个波浪动态作用过程中的稳定性评价指标。对有无波浪荷载、波流环境下有无管节、波流同异向、管节下沉不同位置等各种工况下基槽边坡流场的分布及其对基槽边坡稳定性的影响进行模拟。结果显示:管节下沉对于基槽边坡有着不利影响,且波流环境中管节下沉到某一位置时基槽边坡稳定性最差,波流同向时且沿着边坡向下时最为不利。因此,考虑管节下沉影响有助于提高沉管隧道基槽边坡的设计和施工的科学性和精准性。

隧道沥青路面的降噪性能

针对隧道路面噪音大,对司乘人员造成困扰,采用驻波管法对混合料类型、路面厚度、材料空隙率等因素对路面降噪性能的影响进行研究,并通过试验路对研究结果加以验证。研究表明:1 000 Hz以下频率吸声效率可作为降噪性能的评价指标,对于大空隙型沥青混合料TSEM13,材料厚度在4 cm,空隙率20%时混合料的吸声能力最强,峰值吸声系数53.7%,1 000 Hz以下频率吸声效率为241%.Hz。隧道路面采用该混合料,比常规型路面洞内噪音降低近6 dB。

自由活塞激波风洞的入射激波衰减

自由活塞激波风洞产生的入射激波在行进过程中存在较大衰减,这种现象不仅降低了风洞喷管贮室的焓值、压力的量值和平稳性,而且也制约了风洞有效试验时间。针对自由活塞激波风洞结构特点,试图揭示入射激波衰减的主导原因。在忽略一些偶然性随机性因素后,重点对黏性衰减和反射膨胀波作用两个因素的影响进行了分析和比较。结果表明,在风洞主膜片打开时刻,活塞前脸与主膜片之间的短促距离,加剧了反射膨胀波的影响,在很多情况下,这是导致激波衰减的更为主要的因素。出于降低激波衰减和延长风洞有效试验时间的实际工程需要,提出了变截面活塞压缩器的设计构型。随后的理论研究显示,该构型能够实现活塞充分减速并达到安全速度,被压缩气体(驱动气体)能够形成平稳的压力/温度平台,满足激波管驱动需要。