高海拔隧道施工出碴车二次扬尘扩散规律

为分析隧道内出碴车行驶时产生的二次扬尘对施工环境的影响并研究其扩散规律,依托采用钻爆法施工的敦格铁路某高海拔单洞单线特长隧道建立三维数值模型,并通过现场实测进行验证;以出碴车速度、隧道底面积尘负荷2个因素为变量,基于现场数据设置9种工况,对通风条件下出碴车在高海拔隧道中行驶产生的气流速度场和扬尘浓度场进行三维非稳态模拟;根据模拟结果,进行扬尘浓度与出碴车速度、底面积尘负荷扬尘浓度、扬尘浓度沿程分布的关系拟合。结果表明:出碴车行驶过程中,环隙流和尾部涡流是隧道底面积尘上扬扩散的主要原因;出碴车后部二次扬尘浓度与出碴车速度、隧道底面积尘负荷均呈沿程递增的二次函数关系;隧道底面积尘负荷一定时,自出碴车启动后25 s至驶出隧道的时段内,二次扬尘平均浓度沿程符合玻尔兹曼分布;出碴车速度、行驶时间是影响隧道内二次扬尘浓度分布的主要因素,确定合理的车速有利于缩小二次扬尘的扩散范围。

钻爆法单线铁路隧道装配式仰拱结构形式研究

仰拱对隧道的长期稳定性和运营安全性有重要影响,已建铁路隧道的仰拱大多采用现浇的施工方式,近年来时有病害发生,给铁路运营带来很大的安全隐患。为提高仰拱施工质量,加快修建速度,改善施工环境,提出钻爆法单线铁路隧道装配式仰拱设计理念。从施工工艺、吊装运输、施工效率、施工环境等方面,对"装配式仰拱+现浇混凝土填充层分离结构、装配式仰拱+装配式混凝土填充层组合结构及装配式仰拱+混凝土填充层一体化结构" 3种结构形式进行综合论述分析,并采用荷载-结构模型对处于Ⅴ级围岩地层的一体化结构进行数值计算。研究结论:隧道轨下结构采用"装配式仰拱+混凝土填充层一体化结构"更适应于钻爆法施工的单线铁路隧道;装配式一体化结构的安全系数及裂缝均能满足规范要求。仰拱与混凝土填充层整体预制的设计理念为钻爆法单线铁路隧道的设计与施工提供新思路。

隧道下穿角度对既有管线的影响研究

采用三维有限元数值分析,结合某工程隧道下穿既有管线案例,研究不同下穿角度对地层及既有管线的沉降变形影响。研究分析表明,隧道仰拱处均发生明显隆起,地层竖向沉降较大处主要集中在隧道拱部上方,且不同夹角对隧道开挖引起的地层竖向变形范围和沉降数值影响不大;随着施工阶段的进行,管线沉降逐渐变大,最大沉降位置发生在隧道正上方,随着隧道与既有管线夹角的增大,管线两侧沉降变形的不对称性逐渐减弱,当两者夹角为90°,即两者完全正交时,两侧沉降变形完全对称;隧道不同下穿角度对距离隧道相同水平距离位置处的沉降变形影响基本可以忽略,且从两侧向中间呈现先缓慢沉降、后快速沉降的变形规律,但管线沿自身方向同一位置处的沉降变形随着二者夹角的减小而增大,既有管线整体沉降变形增大。

基于响应面法隧道隔热结构热——固耦合仿真优化研究

本研究系统评估了单双线铁路隧道保温隔热层的工作效果,并综合考虑围岩温度、隔热层厚度、隔热层导热系数和洞内环境温度等关键因素的影响。通过稳态热-固耦合二维有限元仿真方法,从热通量和结构受力两个角度全面分析了单双线高地温隧道隔热结构的最佳厚度设置。同时,采用响应面法对这四个影响因素的交互非线性关系进行了深入研究和优化。计算结果表明,围岩温度是对热通量、初支和二衬应力影响最显著的因素。隔热层厚度的增加能够显著降低单双线铁路隧道的热通量,但也会引起初支应力的增加。通过综合考虑热通量和结构受力,优化得到了不同隔热材料的最佳厚度。本研究的定量评估和优化为单双线铁路隧道保温隔热层的设计提供了重要的参考。

稀土永磁悬浮阵列的电磁导向结构设计

永磁阵列悬浮结构(Magnetic Array Suspension,简称MAS)与管道物流系统相结合,为新型物流运输系统带来了新的机遇,但永磁悬浮结构在实现垂向零功率自稳定悬浮的同时,存在着横向侧偏力的挑战。本文以MAS悬浮结构为研究对象,探索一种能够实现横向可控的电磁阻尼系统结构。首先,在ANSYS有限元仿真环境下探究MAS悬浮机理,分析垂向悬浮力同悬浮间隙的变化关系,及横向侧偏力随横向间隙变化的规律;其次,针对悬浮结构特点,提出了斥力型和吸力型两种电磁导向方案,并研究分析了两种方案下磁场分布特点及磁密走势;最后,在三维模型的基础上,分析并总结了电磁激励、横向间隙与侧偏力的力学关系。仿真结果表明,斥力型方案下,导向力与横向间隙呈近似线性关系,但受MAS永磁体影响,需要初始电流用于抵消永磁吸力;吸力型方案中,导向力与横向间隙呈非线性关系且不受永磁体影响。综合而言,在相同条件下,吸力型方案更加可行,磁能利用率更高,为研究永磁悬浮系统的性能提升和工程应用提供了一种可行的结构设计方案。