有限导洞空间内地铁车站围护桩施工技术

北京地铁十号线工体北路站采用洞桩法施工车站围护结构,将明挖基坑变为盖挖,有效的解决了施工场地狭窄,地面交通疏解问题,此技术可供类似工程施工借鉴和参考。

基于离散-连续耦合的岩溶隧道防突岩体安全厚度预测

为有效预防岩溶隧道施工中的突涌水灾害,首先,调研近年来国内岩溶隧道突涌水典型案例,总结隧道突涌水形成机理及其影响因素;其次,建立离散-连续耦合模型并采用多元回归理论的方法,明确防突岩体破坏的判定准则,划分岩溶隧道防突岩体破坏模式并提出裂缝发育规律;然后,基于对防突岩体最小安全厚度造成影响的各因素,针对溶洞位于隧道上方、下方及侧方3种情况分别建立防突岩体最小安全厚度预测计算式;最后,依托德庆隧道工程进行验证。结果表明:防突岩体破坏模式主要有弯折破坏、整体剪切破坏和复合破坏3种,可基于裂隙发展速度将其破坏过程分为初始阶段、快速发育阶段、平缓发育阶段3个阶段;各因素按影响显著程度由大到小依次为溶腔内水压、围岩黏结参数、溶腔跨度、溶腔高跨比和隧道埋深;计算得到德庆隧道3处施工段的防突岩体最小安全厚度分别为2.964,5.263和0.961 m,突涌水评估结果准确。防突岩体最小安全厚度预测计算式可用于预测并评估岩溶隧道突涌水风险。

基于三维离散-连续耦合的岩溶隧道突水破坏模式研究

岩溶隧道在修建的过程中难以避免接近溶腔甚至高承压水溶腔,而突水破坏极易引发安全事故甚至对隧道产生不可逆的影响,因此对岩溶隧道突水破坏模式的研究有利于解决相关安全问题,并对选线安全具有一定参照意义。通过三维离散-连续耦合数值技术,对微观离散颗粒物理、力学参数进行标定并验证,模拟水压作用下下伏溶腔与隧道仰拱之间的防突岩体垮塌过程。根据试验结果将防突岩体的破坏模式分为3类:剪切破坏模式、弯折破坏模式和复合破坏模式。弯折破坏模式表现为防突岩体中部和两端拉伸裂缝呈贯通状;剪切破坏模式表现为防突岩体两端裂缝呈剪切态;复合破坏模式则同时具有二者的共同特性。3种破坏模式所引起的裂缝发育规律相似,均可分为初始发育、快速发育和平缓发育3个阶段。初始发育阶段时防突岩体所存在的裂缝数量较少;维持水压力防突岩体的裂缝数量突增并进入快速发育阶段;而后防突岩体中的裂缝产生贯通效果进入平缓发育阶段,最终防突岩体整体垮塌。由此得出结论:突水破坏在岩溶隧道中是一个渐变的过程,但对岩溶隧道总体安全性有不可逆的影响。

基于分数阶微积分的非线性黏弹塑性蠕变模型

根据Riemann-Liouville分数阶微积分理论,借鉴经典元件组合的建模思路,提出了统一采用基于分数阶微积分形式表达的四元件非线性黏弹塑性流变模型,给出了该模型的本构方程及蠕变方程,其中可分别通过调整分数阶次β1和β2来有效控制蠕变第Ⅰ、Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段的蠕变变形速率。比较了该模型对于已有数据的预测能力,结果表明该模型与已有的理论模型具有相同的预测精度,能有效反映岩石3个阶段的蠕变特性,当应力较低时反映出瞬变蠕变和稳定蠕变,应力超过岩石长期强度时反映出加速蠕变。同时,该模型中软体元件的运用起到了减少元件个数及参数的效果。

中国城市地铁建设的现状和发展战略

中国城市化的发展必然带动城市地铁的发展。通过对中国主要城市地铁发展现状的分析总结,从城市地铁发展的角度出发,分析了地铁经济的形成和发展,预示了中国城市地铁时代的到来。地铁产业作为中国的朝阳产业,是中国城市基础交通设施中最有前景、最有市场的产业。同时提出了我国城市地铁交通可持续发展战略。

一种基于Ⅱ型全过程曲线的岩爆倾向性指标

从Ⅱ型全过程曲线所揭示的岩体破坏过程中能量的储存和释放特征出发,并借鉴已有几个岩爆倾向性指标的合理之处,提出一种新的基于Ⅱ型曲线的岩爆倾向性指标。新指标充分借鉴Wet指标反映岩体的弹性与塑性倾向的能力,反映岩爆岩体破坏后区的能量转化特征,同时避免R指标采用硬岩的I型全过程曲线作为计算依据的不合理之处。通过对锦屏Ⅱ级电站辅助洞的岩石进行试验,表明新指标确实能够较好地反映岩体的岩爆倾向。

非煤系构造连通型瓦斯隧道超前地质预报技术

穿越非煤系地层的隧道中的瓦斯的不可预见性很大,非煤系构造连通型瓦斯隧道是穿越非煤系地层的典型代表,现阶段对这类隧道还没有系统的超前地质预报技术,给施工安全造成了很大的威胁。为了准确预报非煤系构造连通型瓦斯隧道中的瓦斯运移途径,避免安全事故的发生,通过对现有超前地质预报技术包括地质法和物探法在非煤系构造连通型瓦斯隧道中适用性的分析,构建非煤系构造连通型瓦斯隧道的综合超前地质预报体系,并通过在肖家梁铁路隧道施工中成功应用,说明提出的超前地质预报技术是可行的。

无露头特长隧洞群无轨运输施工通风技术研究

基于锦屏II级水电站＂大断面、长洞室、内燃作业、无轨运输、污染量大＂等工程特点,针对该特长隧洞施工期通风难度大的问题,将运营通风射流技术引入施工通风中,通过理论研究结合现场通风测试,探讨了射流通风的需风量、风机台数计算公式及相关参数的取值原则。结果表明,能构成进出风通道的任何洞室群均可实施巷道式射流通风,其通风设备配置近似按通风阻力与射流升压计算。当实现通风距离5 730m（计入轴流距离）时,现场布置射流风机共43台,理论计算射流风机共41台,计算射流风机数量与现场布置十分接近,并且实际施工空气质量满足规范和人员健康的要求,主洞内平均风速大于0.2 m/s,施工支洞及排水洞内平均风速2~4 m/s。开挖爆破后5min内掌子面50m范围内即清晰可见,出碴时引水洞内能见度大于150m。

高地应力大断面软岩隧道开挖技术研究

以锦屏二级水电站引水隧洞工程为依托,对高地应力大断面软岩隧道的开挖技术进行探讨,认为开挖方法的选择、掌子面预支护的布置、弱爆破参数控制、相关监测技术的应用这4个方面是软岩隧道开挖必须重视的地方。锦屏引水隧洞软岩段的开挖,证明了在采用合理的掌子面预支护措施后,可以实现大断面(112 m2)开挖,其开挖进度比分块施工快,且施工组织方便灵活、成本也相对较低。

锦屏辅助洞(西端)岩爆分析及其防治措施

锦屏辅助洞作为锦屏水电枢纽工程（一、二级水电站）的前期控制性工程，既是沟通东、西雅砻江交通的重要通道，又是锦屏二级水电站引水隧洞的施工辅助洞和地质探洞。辅助洞具有埋深大，地应力高，围岩完整性好、强度高等特点，具备了发生弱-强岩爆的条件。施工过程中高频率岩爆严重困扰着施工安全。在总结锦屏辅助洞岩爆规律的基础上，分析了影响岩爆特征的主要因素，并针对岩爆烈度分级探讨了岩爆综合防治措施，该综合防治措施在实际应用中取得了很好的效果，为接下来的引水隧洞施工积累了丰富经验，并为国内外同类工程提供借鉴。

锦屏二级水电站引水隧洞软岩段变形特征及预留变形量分析

统计分析了锦屏二级水电站引水隧洞软岩段变形量，研究了超深埋大断面隧洞软弱围岩变形特征及预留变形量合理的取值范围。通过数值模拟、解析计算和现场实测数据统计分析，锦屏引水隧洞软岩段预留变形量范围可取40～60cm。研究结果可供类似工程施工参考。

锦屏水利枢纽辅助洞高压大流量突涌水防治

辅助洞作为锦屏水电枢纽工程(一、二级)水电站的前期控制性工程,既是沟通东、西雅砻江交通的重要通道,又是锦屏二级水电站引水隧洞的施工辅助洞和地质探洞。辅助洞(西端)施工过程中,实际揭露出的最大地下突涌水压力大于6 MPa,最大涌水量达15.6 m3/s,洞口排水稳定流量最大达3 m3/s,丰富的地下水给辅助洞施工带来了极大的困难。经过两年多的努力以及几次大涌水防治的成功实践,积累了一定的经验,也逐步摸索出一套应对高压大流量突涌水隧洞的施工与防治方案。结合锦屏辅助洞(西端)的施工,分析了掘进过程中遇到的几次高压大流量突涌水的规律特征,对高压大流量突涌水具体防治措施作了总结归纳。辅助洞(西端)高压大流量突涌水防治经验和方法将对锦屏二级水电站引水隧洞的施工和今后类似工程建设具有借鉴作用。

澳大利亚三维地质填图进展与实例

三维地质填图是目前国际上实现深部找矿勘查突破的重要途径,其通过对多元数据的集成,将不同学科、不同尺度的数据在三维空间中进行分析和对比,展示研究区地质体、构造之间的空间、成因和演化关系,有助于理解成矿系统和开展流体模拟,进而预测深部找矿靶区。本文从三维地质填图的概念出发,介绍了三维地质填图的工作流程和常用的工作平台。结合澳大利亚三个三维地质填图实例,介绍了三维地质填图在成矿带、油气和水资源领域中的应用和进展。通过对澳大利亚三维地质填图的综合分析,提出了对我国开展三维地质填图工作的启示和建议。

虹梯关特长公路隧道快速掘进综合技术

以虹梯关特长公路隧道为依托,采用有限元方法,从循环进尺和施工通风方式2个方面分析了深埋硬岩段不同爆破进尺下围岩松动圈的发展规律和变形量大小。结果表明:Ⅱ级围岩条件下快速掘进的合理爆破进尺为3.3 m以上但不超过4 m,结合现场监控量测将设计预留变形量调整为2 cm;施工通风风管长度不超过1 000 m,建议将风机设在距离横通道50 m处。最后对现场施工组织进行了优化,掌子面开挖和锚喷封闭工作同时进行,测量放样与人工排线同时开展,进一步压缩各工序时间,最终使得虹梯关特长公路隧道快速掘进达到了良好效果。

锦屏隧道施工通风研究

采用国际通用流体力学计算软件FLUENT,对无风门大功率射流巷道式通风方式进行了模拟仿真,并对锦屏交通辅助洞风机的布置设计进行了优化。通过计算比较隧道出口处的CO浓度、隧道内平均CO浓度及隧道内最高CO浓度三个浓度指标得出了横通道处射流风机布置的最佳方式。

瞬变电磁法在地下储油洞库水幕质量检测中的应用

地下水封储油洞库水幕形成的质量是工程建设的关键,但是现阶段的检测方法均不能直观判断洞库整体水幕的形成质量,且都具有一定的盲目性。文中主要通过对储油洞库的水幕巷道两个测段进行水幕质量检测,对充水前后的视电阻率等值线图加以分析,来判断水幕的形成质量。分析结果表明:利用瞬变电磁对低电阻体(含水体)的高敏感性,对水幕形成(水幕孔充水)前后洞库水幕区岩体内的裂隙以及节理等构造的含水情况进行检测,并加以对比分析,可以直观地判断水幕的形成质量。

长隧道快速施工机械选型配套技术

结合锦屏水电枢纽工程辅助洞施工过程中实施的机械配套,对各个作业线机械配套的适应性作了分析,并总结出了深埋特长隧道无轨运输、安全快速施工机械配套总原则。

锦屏辅助交通特长隧道爆破通风数值模拟

本文对特长隧道(锦屏辅助洞西端10km段)的爆破通风进行了数值模拟计算,分析了不同通风条件下隧道内的CO浓度分布;基于相关规范,确定了爆破后车辆可以进洞的CO最高浓度,从而得出了不同通风条件下出渣车辆进洞的时间及有效的风机布置方式。

风管布置方式对瓦斯隧道施工通风效果影响研究

以成贵铁路白杨林隧道为工程背景,对高瓦斯隧道压入式通风效果进行分析并提出相关的风管布设方案,利用流体力学软件Fluent,建立1:1隧道三维实际模型,并将模拟结果与现场实测结果进行对比,验证数值模拟的准确性。研究风管末端至掌子面距离与风管布设方式对瓦斯隧道通风效果的影响。结果表明:对于瓦斯隧道压入式通风系统来说,随着风管末端距掌子面距离的增大,掌子面瓦斯浓度分布不均,瓦斯稀释效果逐渐增强;风管位于拱腰时,掌子面瓦斯浓度分布均匀,瓦斯稀释效果良好。综合两种影响因素分析,认为最佳布置方案为风管设于拱腰,风管末端距掌子面13m。

肖家梁隧道辅助坑道变更方案的比选与分析

为加快隧道施工进度通常需长隧短打,而辅助坑道形式的合理选择是实现这一手段的关键。以新建的兰渝铁路肖家梁隧道工程为背景,根据各影响施工因素的比选和分析,提出了隧道辅助坑道的最优方案。并从隧道主要矛盾是瓦斯的具体情况出发,最终采用"竖井+斜井方案",最大限度地解决了工期问题。