大型水下盾构隧道结构健康监测系统的构建与应用

水下盾构隧道结构健康监测系统对于指导水下盾构隧道运营期维护管理工作具有重要意义。探讨大型水下盾构隧道结构健康监测系统的组成、监测重点、系统设计要点、数据管理模式等关键问题,并将其应用于南京扬子江隧道结构健康监测系统的构建。基于监测系统几个月的监测数据,分析水下盾构隧道结构随外载环境变化的响应规律。建立基于在线监测数据的隧道运营安全状况的实时模糊综合评价模型,其中采用三标度法确定权重,采用正态分布型函数确定隶属度,最终实现了对南京扬子江隧道结构健康状况的实时评价和预警。研究方法与思路对类似工程具有借鉴意义。     

运营期大直径越江盾构隧道长期监测规律分析

以国内某大直径越江盾构隧道工程为背景,为探究运营期大直径越江隧道结构的变形、受力情况及稳定性,了解结构局部及整体的受力和变形规律,确保其整体稳定性及安全性,采用横断面、纵断面长期监测相结合的方法,通过布置在隧道不同横断面及纵断面的传感器,对隧道纵向差异沉降、横向水平位移变形、扭转变形进行监测,同时监测典型断面管片接缝张开度、钢筋应力、混凝土应变、水压力、温度等,通过对各项监测数据进行规律分析及安全指标评价,对隧道结构服役状态进行监控预警和状态评价,得到运营期大直径越江盾构隧道长期变形、受力及稳定性变化规律,确定盾构隧道在运营期的稳定性和安全性。     

纵向裂缝隧道衬砌结构的安全评价与加固研究

 裂缝是运营期隧道衬砌结构的主要病害形式之一,特别是拱部纵向裂缝对隧道原有结构的承载力影响较大。通过公路隧道衬砌结构裂缝评价方法,对隧道主要裂缝进行安全评价,给出安全等级,同时应用刚度退化模型对隧道原结构进行承载力评价,给出加固前的隧道结构安全系数,通过工程实例验证说明,通过刚度退化模型计算承载力是可行的,为隧道的加固补强提供重要依据,并为今后纵向裂缝情况下衬砌结构的安全性评价、承载力的计算分析以及加固设计提供新的技术方法。     

一种运营地铁盾构隧道结构健康状况评价方法

为解决多指标对盾构隧道结构健康状况的综合影响以及人的有限理性对评价结果的不精确性问题,提出一种基于可能性理论及前景理论的地铁运营盾构隧道结构健康状况评价方法。首先在已确定盾构隧道结构健康状况等级的基础上,构造各健康状况等级可能性分布;然后基于专家期望值得到各监测指标的参考分布函数;基于可能性理论,得到指标监测结果的可能性分布,构造出监测指标与健康状况等级可能性分布函数之间的映射关系;最后,基于前景理论对盾构隧道结构健康状况进行评价。该方法运用于软土盾构隧道结构健康状况的评价,验证了其有效性及实用性,为运营盾构隧道结构健康评价提供了新方法。     

基于隧道断面相对变形率判定围岩稳定性的研究

目前常用的判定围岩稳定性手段主要是监测隧道特征点或测线位移,但这种监测方法评价围岩稳定性存在诸多弊端。为此,本文从应变能角度对隧道围岩系统势函数进行理论分析。首先推导了围岩4个分区的应力、应变及位移表达式,进而分析各个分区的应变能,据此建立了隧道围岩系统势函数,并根据软岩破坏时的全应力应变曲线特征,确立隧道围岩系统势函数尖点突变模型,提出了定量评价围岩稳定性的理论依据。利用数值模拟手段,分析了不同荷载释放系数下隧道围岩特征点或测线位移、隧道围岩系统势能、隧道断面相对变形率3类指标变化规律。根据尖点突变模型,利用3类指标对围岩稳定性做出定量评价,并对3类指标下围岩破坏时的荷载释放系数进行对比分析,探讨了利用断面面积相对变形率指标判定围岩稳定性的可靠性。     

基于Vague集的隧道围岩稳定性评价

提出了基于Vague集的隧道围岩稳定性评价模型,详细介绍了基于Vague集的隧道围岩稳定性评价的基本原理、Vague集的表示方法和记分函数的定义问题.建立了隧道围岩稳定性评价的指标体系,引入简单关联函数来确定各指标的权重,并应用该模型对某隧道围岩的稳定性进行了分类预测.结果表明,该评价方法可行合理且比较符合实际,判别结果与可拓方法、模糊可变集方法以及集对分析-可变模糊集等方法的结果一致,为隧道围岩稳定性的综合评价提供了新的思路.     

偏压隧道结构稳定性评价的信息优化分析

将影响偏压隧道结构稳定性的因素概括为4个指标，即围岩超欠挖量，隧道稳定性系数，地震烈度和隧道偏压比。然后对每个指标收集若干组原始数据信息。利用原始数据，根据信息优化理论建立原始数据信息与偏压隧道结构稳定性关系，对结构稳定性进行评价，经过计算分析和工程检验，证实了该方法的可靠性。     

沉管隧道岸边堆砂影响分析

针对某过江沉管隧道岸边堆砂的情况,采用三维软件进行数值模拟分析,讨论了运营期岸边堆砂大小以及堆砂位置等不同工况下,对沉管隧道结构受力产生的不同程度的影响,并参考沉管隧道运营期相关变形控制标准,对不同堆砂工况下的隧道安全性进行了评价,并给出了建议。     

水下盾构隧道运营期结构健康监测及响应规律分析

水下盾构隧道运营期结构响应规律是结构安全性评价及异常预警的基础,健康监测系统已经成为结构响应监测与安全性评价的关键技术手段。在武汉长江隧道布设了健康监测系统,获得水下盾构隧道正常运营期(2013年9月～2020年6月)关键断面拱顶管片应变及接缝响应规律;建立多元线性回归模型和分布滞后模型,研究其用于结构异常预警的适用性;并分析环境温度、长江水位和时间效应对管片应变、纵向接缝和环向接缝张开度变化的影响规律。研究结果表明:(1)管片应变增量和接缝张开度增量不服从正态分布,其相对于正态分布具有更重的尾部,出现极值的可能性更大,分析时应避免将正常值当作异常值剔除;(2)分布滞后模型回归效果和预测效果均优于多元线性回归模型,用于预警时其对结构异常反应更为灵敏;(3)冬季温度降低,接缝张开度增大,且环缝张开度远大于纵缝张开度,分析结果解释了盾构隧道接缝冬季渗水比夏季严重、环缝渗水比纵缝严重的现象。     

半山隧道塌方段围岩变形和支护结构受力监测分析

不良地质段落隧道结构受力复杂,对隧道的围岩变形和支护结构受力进行跟踪监测,分析各项指标的趋势变化及收敛性,是预测与评价隧道结构施工及运营期是否安全的有效手段。以半山隧道工程为背景,选择塌方后处理段DK217+975和DK217+990里程为监测截面,采用了以光纤传感器为主的各类传感器对围岩变形,以及衬砌支护结构受力进行了跟踪监测。结果表明,塌方处理段监测指标发展趋势符合结构受力规律,变化平稳。     

水下隧道工程健康监测浅析

提出了对水底隧道进行健康监测的概念,并以建设中的广州洲头咀隧道为研究对象,根据水底隧道工程的结构特点,对其进行静力和动力分析,建立了水下隧道工程的健康监测模型,并对数据采集方案进行了探讨。     

盾构隧道结构病害状态综合评价方法研究

为了定量化评估运营盾构隧道健康状态,需要考虑结构病害对其安全性、耐久性和适用性的综合影响。将盾构隧道常见病害成因分为管片错位、衬砌材质劣化以及渗漏水等6个子系,对每个子系构建了病害故障树;从工程应用角度出发,从故障树中选取了23个可定量化因素作为评价指标,通过层次分析法建立了三层病害评价指标体系;对体系中单一评价指标的定量化分级方法进行简述,并给出所有指标的建议分级标准,采用改进的层次分析法-乘积标度法确定了各评判指标之间的相对权重;确定了基于Cauchy分布模型的隶属函数的关键参数。本方法修正了单因素诊断指标的片面性,考虑了多种病害对隧道结构综合作用,对"亚健康"的隧道结构的健康状态也能进行有效的定量化评价。     

盾构隧道运营期结构安全关键技术研究

由于地质、设计、施工、材料性能、环境变化等方面的原因,隧道的运营安全问题日益突出,将直接影响隧道的正常使用性能。本文在盾构隧道运营期特点分析的基础上,就盾构隧道共性的结构安全监测、结构安全性能评估及养护维修等关键技术进行了分析,供相关工程结构安全问题参考应用。     

泥质粉砂岩隧道变形及长期稳定性研究

以广东省惠清高速太和洞隧道工程为依托,通过室内试验和数值模拟,对典型软岩隧道大变形问题进行了研究。首先通过FLAC3D数值模拟软件对隧道开挖阶段的受力特征、施工变形进行计算;其次考虑了流变效应,通过单轴压缩流变试验得到泥质粉砂岩的应变-时间曲线,选取伯格斯黏弹性模型拟合出相关流变参数并运用于隧道长期变形的模拟计算中,对隧道运营期稳定性做出了评价。研究结果表明:(1)泥质粉砂岩具有明显的蠕变特性,在270 kPa左右的应力水平下进入非稳定蠕变阶段;(2)伯格斯黏弹性模型能够较好地描述泥质粉砂岩的流变特性;(3)隧道开挖阶段拱顶、拱底处有明显的应力释放,拱脚处有应力集中现象,右洞支护结构对围岩稳定性的提升,使左洞开挖阶段围岩的受力状态、变形情况均优于右洞;(4)隧道在运营期7年以前表现出较明显的蠕变特性,7年之后进入稳定阶段。     

公路隧道运营期能耗监测指标体系

公路隧道是能源消耗大户,国内外对公路隧道节能减排的研究主要集中在结构性节能、技术性节能方向,对公路隧道运营期能耗的长期监测、分析、评估研究成果很少。结合我国公路隧道运营管理实际情况,界定了公路隧道运营期能耗的概念,通过理论研究并结合工程实践等技术手段,从基础指标、能耗指标、交通功能、能效指标、交通安全和经济效益6个维度首次构建了系统性的公路隧道运营期能耗监测指标体系。研究表明,该指标体系是建设公路隧道运营期能耗监测系统的核心,其监测数据将有助于对公路隧道节能减排成效进行科学的分析研判,更好地支撑公路隧道运营能耗监测、分析、评估,进而实施节能减排升级改造,从本质上实现对公路隧道节能减排工作的闭环式管理。下一阶段,我国还需要在公路隧道运营期能耗监测相关标准规范制订和系统建设方面下大力气,以促进绿色智慧公路隧道的发展。     

承水压隧道结构服役性能监测试验研究

水是影响隧道正常运营的最为显著和严重环境灾害因素,一直受到隧道工程界的关注.在众多的影响隧道结构服役安全的隧道病害中,水害的发生几率要远远高于其他病害.而且,水害具有隐蔽性和突发性的特征.因此,无论是在施工期还是在运营期,隧道水害的预测都是隧道防排水工作的重点.依托铁峰山2号隧道工程开展运营期隧址区内水体压力变化监测措施的设计与实施研究,并通过对隧道周边围岩体内水压力的监测,监控水压力变化特征,为判断隧道服役性态和预测隧道水害的发生提供必要的支持.     

岩溶隧道运营期突涌水综合处治方法研究

江西南石壁隧道岩溶区段在运营期间多次发生突涌水病害,严重威胁隧道稳定及行车安全。为根治岩溶区隧道运营期突涌水问题,总结了南石壁隧道历年突涌水病害特征,结合岩溶水分布信息,建立了衬砌结构力学模型,揭示了隧道运营期间的突涌水机理,并提出了岩溶隧道运营期突涌水综合处治方法。     

地铁保护区变形自动化监测技术应用研究

结合某地铁保护区隧道结构变形安全监测实例,论述了自动化远程监测系统在地铁保护区隧道结构变形监测中的应用,通过该系统实现了运营期隧道结构多指标变形信息获取的全天候、实时化、自动化,并结合人工监测数据进行了对比分析。结果表明,该自动化远程监测系统所获数据具有较高的精度,能够满足地铁保护区监测多指标自动化监测需求,具有良好的应用前景和推广价值。     

基于物元可拓模型的隧道围岩分级评价应用

选取影响隧道围岩稳定性的三个主要因素,应用物元可拓评价模型建立了隧道围岩稳定性的分类方法,评价结果表明：物元可拓评价模型可以应用于隧道围岩的稳定性分级,并证实了该方法的正确性。     

隧道围岩与支护结构稳定性与可靠度研究

本文以高速公路隧道围岩一支护结构稳定性评价为主线,以提高公路隧道的整体设计与施工水平为目的,采用定性评价和定量评价、整体评价和局部评价相结合的方法,对隧道围岩一支护结构的整体稳定性开展了系统的研究。首先对围岩一支护结构的稳定判据进行了分析,接着讨论了支护体系稳定的计算方法和特点,对隧道施工过程中的围岩一支护结构的稳定性和安全性评价有一定指导意义。