不同水位下隧道排水管结晶堵塞引起的衬砌应力分析

为研究不同水位下隧道排水管结晶堵塞引起的衬砌应力变化规律,通过"以板代孔"法对排水管堵塞进行模拟,研究了5种堵塞工况与4种地下水位工况下隧道衬砌应力变化规律。结果表明:不同堵塞工况与不同水位工况下隧道衬砌应力变化规律是一致的;在同一堵塞程度下,随着原始地下水位的升高,隧道衬砌应力随之增加,隧道左右拱脚处衬砌最大主应力差值随之增加,最小主应力差值随之减小;在同一水位工况下,堵塞程度75%是隧道衬砌受力变化的转折点。由此可见,由于排水管的堵塞,衬砌应力明显增加,当地下水位由于排水系统堵塞升高时,衬砌受力更为不利。因而在隧道建设过程中应重视排水系统有效排水,保障衬砌结构安全。     

岩溶隧道排水系统堵塞影响因素分析

鉴于岩溶区隧道普遍存在排水系统堵塞问题,调研工程实例并探讨岩溶隧道排水系统结晶发育有关影响因素的作用机理就显得尤为重要。研究结果表明,可以依据岩溶隧道排水系统堵塞的原因将堵塞的类别划分为非结晶堵塞和结晶堵塞两方面。研究指出隧道排水系统非结晶堵塞主要与施工和设计的缺陷有关,针对部分不足之处提出了一些建议和解决思路;隧道排水系统结晶堵塞则主要与CO2分压、pH值、温度、水动力因素有关,除此之外由于支护混凝土溶出物导致的排水系统结晶发育以及支护结构耐久性降低等问题也不容忽视。现阶段相关问题的治理措施并不理想,应加强隧道施工和设计阶段排水系统结晶堵塞的预防工作。     

基于温度比拟法的隧道衬砌水压精细化模拟分析

为验证温度比拟法在隧道衬砌水压计算中的精度与可行性,在隧道开挖未支护、施作衬砌以及围岩注浆3种工况下,将该法的计算结果与理论解析法轴对称解、流固耦合法进行对比.针对高速公路典型双车道马蹄形断面建立含有隧道防排水系统的精细化模型,研究衬砌外水压力在隧道横断面和纵断面上的分布规律.结果表明:施作衬砌后,衬砌外水压力明显增大,围岩注浆则可在围岩和衬砌之间形成水压过渡缓冲区,使衬砌外水压力减小;衬砌外水压力在纵向排水管以上呈周期性分布,在排水节间中部最大,在环向排水管处最小;横断面水压则呈现倒葫芦形,在拱脚处最小,在拱顶和仰拱处较大;在既定的计算假设下,温度比拟法与轴对称解的最大误差为0.3%,与流固耦合法的最大误差为14.8%,满足工程精度要求.      

梁山隧道带状深风化富水陡倾软弱构造集成排水系统研究

厦深铁路梁山隧道DK96+495~+540段穿越地层为L7深风化富水陡倾软弱构造,该构造极为富水,水量大、水压高,为国内外罕见。为降低施工期间地下水流及高压动水对溃口处理、清淤工作、超前支护以及衬砌结构施工的不利影响,同时降低运营期间正洞结构的风险,对带状深风化富水陡倾软弱构造的集成排水系统实施研究。通过研究,提出了带状深风化富水陡倾软弱构造环境中设置集成排水系统的技术措施和实施办法:即先进行地表沟水封闭处理,防止地表水入渗;然后洞周利用导坑进行高低位排水,采用旋喷造孔技术实现隧道体外"排清留固",并形成泄压排水系统;最后在支护结构中采用排水板与综合排水盲沟系统相结合的方式,形成洞内排水系统。目前梁山隧道带状深风化富水陡倾软弱构造段的主体工程已施工完毕,从现场水压、水量以及衬砌结构内力的监测结果来看,该集成排水系统是科学的、行之有效的。     

黏土与粉土复合地层及其中地铁隧道的车致长期沉降

为了探明列车荷载对黏土与粉土复合地层及其中地铁隧道的长期影响,以无锡某地铁区段为研究对象,建立了轨道-隧道-地层系统的耦合2.5维数值模型,分析了运行列车诱发地铁隧道下覆黏土及粉土复合地层的动应力响应规律,进而结合循环荷载作用下黏土及粉土的不排水累积变形特征及孔压累积特征,采用分层总和法研究了列车振动荷载长期作用诱发该复合地层及其中地铁隧道的长期沉降量值及发展规律. 研究结果表明:1） 隧道下覆地基土的动偏应力沿深度方向呈先增大后减小的变化趋势,其最大值出现在隧道下覆约1.3 m深度处,可达2.80 kPa;2） 地铁列车运行导致复合地层中隧道结构的沉降主要发生在地铁列车前20万次运行期内,且隧道结构的沉降在此期间发展得较为迅速;3） 复合地层中隧道结构稳定后的车致沉降量值可达13.44 mm,其中由土体不排水累积塑性应变引起的沉降为11.40 mm,占比85%,由累积孔压消散引起的固结沉降为2.04 mm,占比15%;4） 隧道下覆黏土与粉土复合地层长期变形主要发生在隧道下方15 m范围内,该范围内的土体沉降对隧道结构长期沉降量值的贡献占比达90%.      

基于改进Unet模型的混凝土裂缝分割研究

【目的】针对桥梁、隧道等环境下产生的混凝土裂缝情况复杂、干扰因素多的问题,提出一种改进Unet模型（A-Unet）的裂缝检测方法。【方法】以Unet网络为基础,研究了编码器的深度如何影响模型训练时间、检测精度。在解码过程中设计一种融合空间和通道注意力模块,将高分辨率的浅层特征与上采样获得的深层特征信息赋予不同权重,进一步增强裂缝特征。同时,增加dice损失函数对模型进行评价,减少因检测目标与背景数量相差较大,导致评价不准确的问题。【结果】在测试数据集中进行评价,精确度,MIou,召回率分别达到94.70%,86.16%,91.34%。A-Unet模型检测效果明显优于其他5种模型。【结论】利用该方法检测混凝土裂缝精度得到较大提升,且节约了模型训练时间,提高检测效率。     

横通道对隧道火灾烟气浓度影响的数值模拟

文章利用fluent对隧道发生火灾时,不考虑横通道和考虑横通道且横通道内不同风速时烟气浓度的分布规律进行了三维数值模拟,研究结果表明：（1）横通道的开启对于火灾的发展及变化有着较大的影响,在火灾初期,风机通风风速为临界风速,在疏散救援阶段,应减小通风风速,避免横通道的气流使火灾隧道的烟气蔓延速度过快而对火源下游的人员不利;（2）入口通风风速越大,横通道中风速的大小对隧道中线上烟气浓度的影响越小;（3）不考虑横通道和考虑横通道且横通道内风速不同时,烟气浓度的纵向分布规律都基本相同,但是隧道不同横断面上的烟气浓度横向分布随风速的不同呈现出较复杂的规律,如果人员仍然沿着隧道中线逃离,可能会受到一定的威胁.     

粉质黏土层盾构施工地表沉降规律分析

粉质粘土层土体的含水量较高、渗透性较弱、粘性强,在盾构施工中土体扰动较大,地面沉降很难控制。鉴于此因,利用数值模拟的方法研究盾构施工时地表的沉降规律,通过计算分析,研究了地面的横向沉降、纵向沉降及水平位移的变形规律及特征。结果表明:隧道正上方的地面处的沉降量最大为15.98mm,地表横向沉降的影响范围主要在3倍的隧道直径范围内,其沉降量大概占最终值的90%;盾构通过后的地表沉降,地表沉降值由9.45mm增大到14.71mm,其沉降值约占地表沉降值的60%～90%;地面最大横向水平位移为5.8mm,发生在离隧道轴线垂直距离7～8m范围内。     

驾驶特性对驾驶人应激反应的影响研究

【目的】驾驶人在行驶中受交通应激事件的影响,为探索应激反应的程度展开研究。【方法】采用维也纳交通心理测试系统（VTS）甄选出高驾驶特性组（H组）和低驾驶特性组（L组）各21名被试进行试验,通过统计学方法分析不同驾驶特性群体的应激反应特征,并采用集对分析模型评价被试的应激反应优劣。【结果】研究结果表明：通过检测驾驶人的驾驶特性能力区分其应激反应能力可行,提高驾驶特性能够帮助驾驶人提高应激能力,情况越危急,提高的幅度越大。【结论】试验中,在所有应激距离下,H组的应激反应均优于L组,且应激距离的减少对L组的影响比H组大;在交通应激事件中为驾驶人提供1 s以上交通冲突时间是必要的。     

无封装FBG应变传感器在不同布设方式下的标定试验研究

【目的】光纤光栅（FBG）应变传感器作为一种新型测量应变的仪器逐渐运用到土木工程领域中,其能运用的关键在于传感器的布设以及根据不同的使用要求和环境对灵敏度系数进行标定。为了确定表面直接粘贴和开槽植入两种光纤光栅应变传感器布设方法的测量精度。【方法】提出了一种用于沉桩试验的无封装FBG灵敏度系数的标定方法,并通过采用圆形无缝钢管作为基体对两种布设方法进行标定试验研究。【结果】在逐级加载阶段,开圆形凹槽植入粘贴法所得到的标定系数比表面直接粘贴更小,而表面直接粘贴法更接近理论值,开槽植入和表面粘贴法所得到的标定系数与理论值相比最大误差分别为2.84%和0.33%;在逐级卸载阶段,两种布设方法光纤的中心波长存在一定的滞后,但标定系数与加载阶段相差不大。【结论】在FBG使用过程中需要根据试验环境情况以及在试验允许误差范围内选择合理的光纤光栅布设方案及标定方法。     

关兴公路蛇形坡隧道衬砌渗漏水的综合治理

衬砌渗漏水是公路隧道常见的病害之一。通常方法仅针对渗漏部位进行处理,导致病害未能得到彻底治理,病害容易再次发生。以贵州省关兴公路蛇形坡隧道衬砌渗漏水病害整治工程为例,从“防、排、截、堵”出发,采用了5种措施对渗漏缝（点）进行修复,同时进行衬砌背后注浆堵水,在两侧施作排水降压孔以降低衬砌背后地下水压力,清理改造隧道排水沟,对衬砌渗漏水进行综合治理,以达到彻底整治的目的。     

基于复合改性技术的排水沥青混合料研究

为提高排水沥青混合料的综合路用性能,选取自制高黏剂、HRM 环氧树脂为改性剂,分别与SBS改性沥青进行复合改性,制备出两种复合改性沥青;同时设置SBS改性沥青为对照组,通过沥青基本性能试验、老化试验和黏度试验,评价复合改性沥青性能的提升效果;以3种沥青为胶结料、PAC-13沥青混合料为基础级配,制备出3种排水沥青混合料,并通过强度试验、渗水性能试验、水稳定性试验和高温稳定性试验等室内试验,对排水沥青混合料的路用性能进行综合评价。结果表明,相较于SBS改性沥青,复合改性排水沥青的各项性能提升效果明显;相较于传统排水沥青混合料,两种复合改性排水沥青混合料的马歇尔稳定度分别提高了24.5%、19.1%,渗水性能分别提高了2.4%、7.8%,冻融劈裂强度比分别提升了15.3%、6.5%,动稳定度分别提高了30.2%、88.8%。     

再生陶瓷混凝土抗压强度及弹性模量试验研究

【目的】为研究不同再生陶瓷骨料类型和取代率对混凝土抗压强度和弹性模量的影响,利用再生陶瓷细骨料以0、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%取代率等质量替换天然河砂制作再生陶瓷细骨料混凝土（CRFC）。【方法】在再生陶瓷细骨料全取代（100%）天然细骨料的基础上,采用再生陶瓷粗骨料等质量替换天然碎石制作再生陶瓷粗细骨料混凝土（CRC）,研究CRFC和CRC的物理性能和力学性能,分析废弃墙地砖陶瓷作为混凝土再生骨料的可行性。【结果】研究表明：采用再生陶瓷细骨料取代天然细骨料配制的CRFC在和易性、抗压强度和弹性模量等性能方面与普通混凝土相差不大;CRC的抗压强度和弹性模量随再生陶瓷粗骨料取代率的增加而显著降低。【结论】废弃陶瓷砖可以作为粗、细骨料用于制备混凝土。采用再生陶瓷粗骨料时需要根据其吸水率加入附加用水以确保混凝土拌合物的和易性;界面过渡区的粘结强度和粗骨料类型是分别影响CRFC和CRC破坏形态的主要因素;再生陶瓷细骨料全部取代天然细骨料时,建议再生陶瓷粗骨料取代率小于50%。     

Sasobit温拌排水沥青混合料水稳定性研究

为研究Sasobit温拌排水沥青混合料的水稳定性能及其改善措施．对掺加Sasobit和纤维拌制OGFC-13型混合料,以5种温度成型马歇尔试件,测其各指标;对普通热拌（OGFC-1）、未掺加抗剥落剂（OGFC-2）、掺加消石灰（OGFC-3）、掺加含有生石灰的消石灰（OGFC-4）的Sasobit温拌排水沥青混合料,采用室内试验进行水稳定性能测试与对比分析．试验结果表明：最佳击实温度为150℃;水稳定性OGFC-3＞OGFC-1＞OGFC-2＞OGFC-4,说明消石灰对水稳性产生有利影响,但影响程度有限,应避免含杂质的消石灰;最佳消石灰用量为1．5％．     

隧道火灾排烟口位置对排烟效率的影响

为研究长大隧道其排烟口位置对半横向排烟效率的影响,本文以Memorial Tunnel 为原型建立1∶20隧道模型,其尺寸为 42.7 m × 0.45 m × 0.23 m,并采用坡度为水平和3.2%两种状态,以油池火（甲醇）作为火源,在模型隧道中进行了一系列的实验. 同时,采用火灾动力学模拟软件FDS 6.0.1对排烟口位于火源左侧、右侧和两侧对称分布3种工况进行数值模拟,对比数值模拟和实验结果,得出以下结论: （1）在水平隧道中,排烟口对称分布于火源两侧时,烟气层大致呈对称分布,排烟效率最高,相对于排烟口分布于火源左侧或右侧,其排烟效率能分别提高10.22%～13.58%和7.66%～16.84%;当两排烟口位于火源左侧或右侧时,烟气向排烟口所在位置相反方向蔓延距离增长,排烟效率不存在明显差异. （2）在倾斜隧道中,烟气在火源两侧呈不对称分布,向隧道高端蔓延距离较长;当排烟口仅火源左侧（低端）布置时排烟效率最低,而对称分布于火源两侧时的排烟效率有所提高,较排烟口仅左侧分布提高了33.9%～39.6%;排烟口仅分布于火源右侧（高端）时的排烟效率最高,与排烟口仅分布于火源左侧时相比,排烟效率提高了40.5%～51.6%. （3）倾斜隧道中排烟口位置对排烟效率的影响较水平隧道更为显著,且随着排烟量的增加,该影响程度逐渐减小.      

旺南高速公路某隧道地质特征分析与评价

简要介绍了辽宁抚顺（旺清门）至南杂木高速公路红升隧道工程地质勘察情况,即采用地表调绘、钻探、物探、原位测试、室内试验等综合勘察手段,查明了隧道工程地质特征及水文地质条件,划分围岩级别,并对隧道施工时的地质问题进行了分析及预测。     

基于自抗扰解耦的电力电子牵引变压器整流级直接功率控制

【目的】为改善电力电子牵引变压器（PETT）整流级在传统dq电流解耦双闭环控制下抗干扰能力差、对参数变化敏感、谐波含量高等问题。【方法】通过对直接功率控制（DPC）的解耦方式进行改进,提出了一种无需系统角频率和电感参数基于自抗扰控制（ADRC）的功率解耦控制器。最后,在Matlab/Simulink中搭建模型进行不同工况的仿真分析。【结果】仿真结果表明新型控制策略较传统控制策略网侧电流THD值减少5.38%,等效电感突变时电压跌落值减少48 V,电压频率偏移时电压跌落值减少14 V,新型控制策略在负载突变和负载不平衡工况下具有较好的平衡控制效果。【结论】该控制器通过解耦实现了有功功率和无功功率精确且独立的控制。仿真结果验证了所提控制策略的合理性与有效性。     

沥青路面横向裂缝发展规律与影响因素分析

通过对半刚性基层高速公路沥青路面进行现场调查和室内试验,探究了由于半刚性基层反射裂缝导致的路表横向裂缝的时空发展规律,建立了裂缝与车辆荷载、材料断裂能和通车时间之间的关系。结果表明:沥青路面横向裂缝主要由半刚性基层开裂反射引起,受车辆荷载影响较大;横向裂缝数量在通车6~8年内快速增加,随后增速趋于稳定;横向裂缝间距与累计当量轴次间存在幂函数相关性,与材料性能相关性不显著。     

盐度对Sasobit温拌沥青胶结料性能影响分析

Sasobit温拌排水沥青路面以其良好的环境效益和使用效果而受到越来越多的关注,但试验表明其低温和疲劳性能指标有所下降。为了提高其性能指标,采用掺加不同剂量（1%,3%,5%,7%）食盐于Sasobit高粘沥青中,通过室内试验模拟沥青路面使用过程中沥青的短、长期老化,并进行相应的流变性质试验、弯曲蠕变劲度试验以及布氏旋转粘度试验,试验结果表明：相比较原样髙粘沥青,Sasobit高粘沥青的车辙因子有较大幅度的提升,蠕变劲度有所下降;添加食盐的Sasobit高粘沥青的车辙因子略有降低,但蠕变劲度和疲劳因子随食盐掺加量的增加有先减后增的趋势;进一步的粘温曲线图表明最佳的食盐用量为沥青质量的5%。     

施工隧道负离子除尘新方法

在施工隧道通风换气时, 为了快速稀释粉尘, 加快施工进度, 引入负离子除尘新方法, 并分析了其应用的可行性; 利用粉尘颗粒荷电理论研究了粉尘颗粒的荷电量, 推导了粉尘颗粒在负离子净化系统外电场作用下的饱和荷电量计算公式; 根据施工隧道的环境特点, 在粉尘沉降主动力为电场力和重力时分析了粉尘颗粒的受力情况, 并利用牛顿第二定律推导了粉尘颗粒的沉降算法; 模拟隧道环境进行了室内试验, 依照室内试验获取的安装参数确定隧道试验方案后进行了现场试验, 并利用现场测试结果分析了负离子除尘新方法的使用效果、机理和沉降算法的准确性。研究结果表明: 在使用和未使用负离子净化系统的1个施工周期内, 试验段呼尘消除率分别为51%和20%, 超过《公路隧道施工技术规范》 (JTG F60—2009) (简称《规范》) 中呼尘短时间接触容许浓度8mg·m-3的时间分别为1、12h, 使用负离子净化系统后, 呼尘时间加权平均浓度从6.38mg·m-3降至3.10mg·m-3, 满足《规范》中不大于4mg·m-3的要求, 即采用新方法可快速、高效地净化施工隧道内的空气; 施工隧道采用负离子除尘新方法的机理可使用粉尘荷电理论和牛顿第二定律进行解释; 在粉尘主要为PM₁₀的相似工况下, 利用沉降算法、室内试验和现场试验得出的粉尘消除时间分别为14、18、20min, 采用算法得出的粉尘沉降时间需要考虑的综合影响系数为1.31.4。