武汉三阳路公铁合建越江隧道通风设计

武汉三阳路隧道为穿越长江的城市公路和轨道交通合建隧道,具有环保要求高、长度长和空间受限等特点,通风排烟系统设计难度大,且影响隧道的投资、运营费用、行车安全和防灾救援。为了解决洞口环保问题,对不同通风方案的气流组织、初期投资和运营费用进行研究,确定了竖井送排式纵向通风方案;针对公铁合建防灾要求高的特点,结合横断面布置,合建段公路隧道采用重点排烟,地铁隧道采用分段设置排烟道的纵向排烟方式,并采用模拟分析的方法对典型火灾工况进行了仿真计算,验证了排烟效果。

隧道围岩内地下水渗流边界效应影响研究

根据水位条件、施工工艺和防排水设计原则将隧道渗流计算围岩透水边界条件大致划分为4种类型,并分析了不同透水边界条件适应的施工工况。基于复变函数理论和保角映射方法,推导得出4种透水边界条件下隧道围岩内任一点孔隙水压力和隧道涌水量解析计算公式,通过与数值解的对比,印证了解析解的准确性。在此基础上,根据不同透水边界条件下隧道涌水量和围岩关键点孔隙水压力随埋深直径比(h/D)的变化规律,分析了透水边界条件的变化对浅埋隧道和深埋隧道的影响,并探讨了浅埋水下隧道渗流计算中透水边界条件的选取。相关结论与认识对于隧道渗流计算和排水设计具有一定的指导作用和参考价值。

不同类型列车撞击盾构隧道动力响应研究

研究目的:盾构隧道为装配式管片衬砌结构,其整体稳定性相对较差,防撞能力较弱,一旦列车撞击事故发生在隧道内,列车的撞击荷载极有可能导致隧道破坏和失稳。本文基于H. H. T时间积分法,通过构建列车-刚性墙动力耦合模型,获取不同类型列车在相应速度区间内的撞击荷载时程曲线,研究不同类型列车撞击的荷载特性,并将所得撞击荷载施加在盾构隧道上,以揭示在不同类型列车撞击作用下盾构隧道管片衬砌破坏特性及其差异性。研究结论:(1)列车运行速度对于撞击荷载时程曲线变化趋势影响不大,但对于撞击荷载大小和撞击持续时间影响显著;(2)各类型列车的撞击荷载均经过撞击瞬间迅速增大、撞击中期持续震荡、末期逐渐减弱三个阶段,但不同类型列车的撞击荷载在撞击中期持续震荡时间不完全一致;(3)列车撞击作用下管片损伤区域分布范围呈现纵向大于环向的特点,不同类型列车撞击所致管片损伤的差异性主要体现在压缩损伤面积上;(4)在不同类型列车撞击荷载作用下管片结构将产生不同程度的张开和错动,并且管片接缝部位最大张开量和最大错动量均已超过工程容许限值;(5)本研究成果可为盾构隧道防撞优化设计和撞后隧道结构安全性评估提供参考。

海中深厚软土地基里隧道明挖法施工截流围堰方案比选及稳定性分析

依托澳门大学专用过海通道明挖法隧道工程,对海中深厚软土地基里明挖法隧道采用截流围堰法施工的适用性进行了分析,并通过施工方案比选确定采用固化模袋土堤截流围堰方案。建立三维弹塑性数值计算分析模型,对所选方案截流围堰的稳定性及其安全系数进行了基于强度折减法、考虑流—固耦合的数值分析。分析结果和施工实践均表明,设计及施工方案满足规范要求,能够保证施工安全。

隧道衬砌水压力计算与控制方法探讨

研究目的:在长期运营过程中,因各种原因,隧道排水系统会逐步堵塞,二次衬砌也会逐步承受水压力作用。现有衬砌水压力的计算方法是基于横断面二维模型得出的,有必要基于防排水系统的空间效应,研究衬砌水压力的纵向分布特征及最大水压力控制方法。研究结论:(1)按现有横断面二维模型计算得到的结构水压力,考虑防排水系统的空间效应后会形成水压力重分布;(2)堵塞段二次衬砌最大水压力大致与地下水"余量"及堵塞段长度的平方成正比,与排水层的总面积及其渗透系数的乘积成反比;(3)建议二次衬砌水压力荷载取值:对于山岭隧道,当排水量小或维护作业难度小时可以不考虑水压力,否则宜控制在0.05~0.15 MPa以内;对于水下隧道,公路隧道宜控制在0.2~0.3 MPa以内,铁路隧道或地铁隧道宜控制在0.4~0.6 MPa以内;(4)在隧道内每间隔一定距离设置"泄压环"可以有效控制结构的最大水压力;(5)本研究结果可为隧道衬砌最大水压力取值与控制提供思路和方法。

武汉东湖隧道通风方案研究

武汉东湖隧道长度6 522m,为目前全国最长的城市湖底隧道。由于隧道位于国家5A级风景区,对空气质量、景观要求极高,通风系统设计为工程难点。结合隧道线路走向、洞口周边环境条件,对三段竖井送排式通风、自然通风+全射流纵向通风、自然通风+竖井分段纵向通风3种典型的通风方案进行了研究和比选。采用SES模拟软件对自然通风口和隧道内通风量进行了模拟计算,从隧道污染物排放、初投资、运行费、环保和景观等多方面进行了经济技术比选,推荐采用自然通风+竖井分段纵向通风的通风方案。

活塞风作用下超长公路隧道火灾烟气蔓延特性研究

汽车在隧道中行驶时会产生活塞风,有效利用活塞风可降低机械排烟系统的成本和能耗。本文首先进行了理论分析,然后通过计算流体动力学软件对活塞风作用下公路隧道的火灾烟气蔓延特性进行研究。数值模拟探究了不同活塞风速对于隧道中不同火源功率(10、30、50 MW)情况下烟气层运动、温度场和流速场分布的影响。研究结果表明,近期、远期的活塞风速衰减模型在不同火源功率时,烟气层运动、温度场和流速场变化规律基本相同,随着火源功率增大,烟气回流到隧道入口的时间更短,隧道内流速场发生变化的时间越晚。

盾构隧道底部疏散通道加压送风系统现场测试及优化研究

疏散通道防烟送风系统的有效性是隧道内人员能安全疏散的重要保证。为了检验疏散通道加压送风系统的有效性,采用现场测试的方法对某典型盾构隧道进行研究。针对加压送风系统中存在的问题,提出了优化加压送风口设置的方案,并采用CFD软件对优化后的方案进行仿真模拟。由模拟结果可知,优化后系统漏风量由40%降低为15%。为解决目前车道板底部空间设置1道中隔墙的弊端,采用设置2道中隔墙的方式,使其形成封闭的滑梯间和独立的疏散通道,进一步提高系统的安全性。

基于神经网络的深厚软土地层参数反演分析

在深基坑工程数值分析中,土体本构关系的选取及其参数的确定对分析的结果会产生重要的影响。结合一个海中深厚软土基坑实例,根据现场实测数据,利用参数敏感性分析确定地层的关键参数,提出一个基于参数敏感性分析和BP神经网络的动态施工反演分析方法。分析结果显示,围护桩水平位移监测值与反演值吻合较好,说明基于参数敏感性分析和BP神经网络的动态施工反演分析方法能够很好地反映土体的非线性、不确定特征,依据该反分析方法获得的土体参数可用于估算下一工况的基坑位移。本次反演得到的土体参数可作为当地深厚软土地层类似工程土体参数的参考取值。

武汉轨道交通7号线越江区间通风系统研究

介绍了武汉轨道交通7号线越江区间的公铁合建隧道的运营通风设计,并针对火灾工况,比较了4种排烟方案的排烟模式、风道漏风、风机配置的优缺点,确定了五段排烟方案,并对典型火灾工况进行了模拟计算,可满足火灾排烟要求。