粉土层越江盾构隧道结构受力演化分析和安全评价方法——以苏通GIL综合管廊为例

为了研究粉土层越江盾构隧道结构受力演化过程以及提出对应的隧道结构安全评价方法,依托苏通GIL综合管廊工程,以水陆交界粉土地质区段错缝拼装盾构结构为对象,采用梁单元嵌入方式,建立考虑斜螺栓连接构造的三维仿真计算模型,分析泥砂淤积和淤滩作用下管片结构应力分布与变形裂损发展过程,揭示外力影响下结构力学损伤演化规律;进而结合设计、规范要求及类似工程实例,提炼粉土层隧道结构长期安全变形控制指标,制定基于最不利原则的安全评价分级标准。研究表明： 1）在淤积和淤滩作用下,结构损伤次序均为混凝土达单轴抗压强度、混凝土达三轴抗压强度和钢筋屈服; 2）淤积工况的竖向收敛依次为606、81、1138 mm,淤滩工况的竖向收敛依次为861、1172、1479 mm,淤滩导致的竖向收敛13~15倍于淤积工况收敛,计算数据基本符合工程经验; 3）取便于监测的钢筋应力、螺栓轴力和接缝张开作为长期健康监测变形控制指标,根据结构损伤状态和设计要求,制定4级评价标准。     

公路隧道穿越断层塌方预测多级模糊综合评判

针对隧道穿越断层破碎带施工中塌方事故的预测,文章较系统地总结了隧道穿越断层中塌方事故的影响因素,并确定了主要影响因素;然后根据因素的层次性、模糊性,引入多级模糊评判方法、层次分析方法(AHP)等理论,建立了断层塌方预测的二级模糊综合评判模型和方法,以及指标权重及隶属函数的确定方法;通过工程实例对评判模型进行了验证分析,结果与实际情况较为吻合,说明隧道穿越断层破碎带塌方预测的多级模糊综合评判指标体系是有效的.     

妈湾跨海通道工程隧道选线快速评价模型研究

为解决滨海地区跨海隧道选线难题,依托妈湾跨海通道工程,在分析影响海底隧道建设安全的地质因素的基础上,从隧道线位地质适应性角度出发,综合考虑地质条件、设计方案、施工方法等因素,基于打分制提出选线快速评价模型。模型包含平面曲率半径、纵坡坡度、抗浮安全系数、隧道埋深、与平面控制因素水平距离、差异沉降6项评价指标。选线快速评价模型前5项指标不满足设计要求时采用一票否决制,差异沉降指标考虑地下水位、土层性质、土层厚度、先期固结压力、车辆荷载等因素的影响,依据分层总和法计算隧道沉降; 同时,结合经验法推导出沉降曲率半径计算公式,并将沉降曲率半径划分为5个等级,从而构建出妈湾跨海通道工程隧道选线快速评价模型,并将其嵌入到三维参数化选线分析平台,实现隧道地质参数快速选取和隧道线位快速评价。采用选线快速评价模型对妈湾跨海通道3条盾构线位进行选线评价,评分分数分别为79.3、71.3、84.1,对隧道选线设计具有一定的参考意义。     

地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用

首先,介绍了地质雷达的工作原理及其探测方案和探测技术参数的确定原则。其次,采用瑞典MALA公司的RAMAC/GPR通用型主机CUⅡ,同时结合掌子面地质素描,对某高速公路的3条隧道进行超前地质预报。根据现场工作条件及探测精度和深度的要求,测线布置采用"十"形测线,测量方式采用点测方式,测点间距为20 cm,天线中心频率主要采用100 MHz。结果表明,采用该方法对断层、溶洞、含水裂隙和软弱夹层等不良地质状况的预测基本符合掘进实际,保证了施工安全、加快了工程进度,同时为地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用积累了一些经验。     

基于隧道现场施工监测数据的动态反分析

以深圳莲盐高速公路隧道为背景,基于现场的监测数据,采用动态增量优化反演分析的方法反演隧道围岩的岩体力学参数;利用反演得到的力学参数,结合施工过程对后续施工断面围岩的变形进行了预测分析。结果表明,预报值与实测值吻合得较好,能有效指导隧道的信息化施工和动态设计,也是隧道数字化工程中不可或缺的部分。     

逆断层黏滑错动对跨断层隧道影响机制的模型试验研究

为指导隧道穿越活动断层时的抗错断设计,避免逆断层黏滑错动造成跨断层隧道结构的严重破坏,以棋盘石隧道为工程背 景,通过 1 ∶ 50 相似模型试验,研究逆断层黏滑错动所引起的山岭隧道破坏模式,分析隧道和地层变形过程及破坏特征,得到以下 结论: 1)逆断层错动在断层迹线附近地层形成剪切带,剪切带沿着断层线略微凸向试验装置上盘的弧线方向发展。2)断层错动对 试验装置上盘内隧道变形破坏的影响大于下盘,最大土压力和最大纵向应变主要分布在上盘隧道中; 土压力和纵向应变变化规律 相似,均随错动位移的增加而不断增加。3)隧道最终破坏为逆断层下的剪切破坏,局部伴随张拉破坏,剪切破坏主要表现为变形缝 两侧隧道衬砌脱落和纵向裂缝;断层错动对隧道影响区域主要集中在断层破碎带及附近2D(D 为隧道洞径)区域,尤其是试验装置 上盘部分,在跨断层隧道的设计阶段需引起足够重视。     

隧道洞口开挖沉降分析与变形预测

山岭隧道进洞是隧道施工的开始,也是关键环节,由于施工扰动造成地应力的二次分布,成为洞口边坡滑动或者洞口浅埋段塌方的诱导因素。因此,合理的施工方式与施工时间对控制洞口边坡以及浅埋段的稳定性至关重要。文章结合江西省白沙关至婺源高速公路新建隧道洞口施工过程中沉降问题,进行详细地探讨并结合施工监控与反演分析预测技术提出了一些针对性的工程技术措施,为工程的顺利进行提供了技术保障。     

层状地层横观各向同性粘弹性优化反分析与优化方法比较

针对基坑开挖过程中所表现出来的时间效应以及地层横向与竖向变形的差异,采用Voigt模型进行横观各向同性粘弹性模拟,并结合具体的施工过程,进行横观各向同性粘弹性位移优化反分析。结合具体的工程实例,分析了阻尼最小二乘法、遗传算法以及混合遗传算法对横观各向同性粘弹性位移反分析的适应性,结果发现,阻尼最小二乘法对流变参数不敏感,而遗传算法则不同,可以对参数进行全面优化,而混合遗传算法集合了两者的优点,克服了阻尼最小二乘法的不足。     

长大公路隧道火灾安全疏散研究

为研究长大公路隧道运营期火灾发生时人员的安全疏散,首先对隧道火灾发生的原因、特点以及影响安全疏散的主要因素进行分析探讨,其次以某特长公路隧道为例,基于计算流体动力学模型,利用CFD软件对隧道进行火灾的数值模拟,研究了火灾时隧道内的烟雾、温度场的纵向分布扩散规律。并根据计算结果对隧道结构的通风防灾系统进行人员的安全疏散模拟。结果表明,在3 m/s的纵向通风条件下,当出现最不利火灾工况时,原有的通风防灾系统满足人员疏散的要求。     

隧道洞口沉降分析与变形预测

山岭隧道进洞是隧道施工的开始,也是关键环节,由于施工扰动造成地应力的重分布,成为洞口边坡滑动或者洞口浅埋段塌方的诱导因素。因此,合理的施工方案与施工计划对控制洞口边坡以及浅埋段的稳定性至关重要。文章结合江西省景婺黄(常)高速公路新建隧道洞口施工过程中的沉降问题进行了探讨,并结合施工监控与反分析预测技术提出了一些针对性的工程技术措施,为工程的顺利进行提供了技术保障。