修正惯用设计法在盾构管片结构计算中的应用和体会

本文较为详细介绍了采用"修正惯用设计法"进行盾构管片的结构设计,其中包括计算模型的假定、荷载的计算方法、采用ANSYS有限元分析程序进行结构内力计算等,并根据内力计算结果进行了结构的强度验算和裂缝宽度验算.     

大断面黄土隧道中型钢与格栅适应性的对比试验

正在修建的郑州-西安铁路客运专线大断面黄土隧道,开挖面积达160m2,因此,开展型钢拱架与格栅拱架研究,明确型钢拱架和格栅拱架的适用条件对设计和施工都具有重要的指导意义。研究方法采用现场对比试验,为了使试验结果有可比性,选取试验条件基本相同的贺家庄隧道洞身段作为试验段,分别设置型钢拱架段40m和格栅拱架段40m。测试内容有:拱顶下沉、拱脚下沉、水平收敛、围岩压力、初支钢架应力等。试验结果表明:格栅拱架比型钢拱架的沉降略大,水平收敛基本相等;格栅拱架比型钢拱架应力小,且应力分布相对均匀;土压力普遍很小,但格栅拱架土压力更小些;隧道掘进四榀钢架(3.2m)后,钢架沉降达总沉降的26%左右,最大应力达总应力的33%左右。经综合分析认为型钢拱架及格栅拱架均能适用于IV级黏质老黄土隧道,但格栅拱架更具优越性。     

H型垂直轴风力机气动设计参数分析

采用多流管模型分析了H型垂直风力机展弦比和实度对其功率系数的影响,并对叶片旋转过程中攻角随尖速比的变化进行了分析。结果表明,在H型垂直风力机气动设计中展弦比为15时,其最大功率系数为展向无限长时的最大功率系数的88.0%;而实度在0.1~0.3时最大功率系数较大。     

风力机与地下工程用通风机匹配分析

通过对风力机和地下工程用通风机特性分析,讨论了利用风力机作为动力源驱动通风机对地下工程进行通风的匹配方法。通过实例计算对所讨论方法进行了验证,结果表明在达到两者匹配的设计风速时,可以完全满足地下工程通风要求。在风能资源丰富的地区,利用风力机部分替代电能驱动地下工程通风机,可实现地下通风的风能有效利用,促进地下工程通风的节能减排设计。     

大断面深埋黄土隧道锚杆作用效果的试验研究

 黄土隧道系统锚杆的作用效果问题一直是争论的焦点,依托正在修建的郑州—西安铁路客运专线大断面黄土隧道工程,采用现场对比试验方法对深埋黄土隧道系统锚杆的作用效果问题进行研究。为了使试验结果有可比性,选取试验条件基本相同的函谷关隧道洞身段作为试验段,分别设置有系统锚杆段45 m和无系统锚杆段45 m进行对比试验。对比试验的测试项目有：拱顶沉降、拱脚沉降、水平收敛、围岩压力、初支钢架应力及锚杆轴力等。试验结果表明：有系统锚杆段与无系统锚杆段的拱顶沉降和水平收敛基本相等;两者的土压力和钢架应力相差不大;锚杆轴力较小,且拱部锚杆受压,边墙锚杆受拉。综合分析后认为,拱部系统锚杆作用效果不明显,取消拱部系统锚杆可减少施工工序,加快开挖面的封闭和全断面初期支护的及早闭合,从而能更好地控制支护结构变形,并节约工程投资。     

浅埋大跨黄土隧道管棚受力机制分析

以郑西客运专线阌乡隧道为依托工程,进行浅埋大跨黄土隧道长大管棚受力机制的研究。对隧道进入下穿高速公路前的管棚纵向变形进行现场监测,根据测试结果分析管棚在隧道开挖过程中的受力特性,得到浅埋黄土隧道长大管棚受力变形规律:掌子面前方约15 m处管棚开始受力,掌子面过后约15 m管棚的受力趋于稳定,管棚的纵向变形总体上呈凹槽形分布,掌子面处管棚受力最大。通过有限差分程序FLAC3D计算不同管棚参数条件下的施工方案,为隧道下穿段管棚工法及施工方案的优化设计提供理论依据,并在下穿段沉降监测中得到验证。     

挤压陡倾千枚岩地层小净距隧道大变形研究

为了探明小净距隧道穿越挤压性软岩地层的大变形机制,提出相应的大变形控制技术,本文采用理论分析、数值计算、现场试验等手段对这种隧道大变形的影响因素、围岩变形规律、支护受力特征等进行研究,得出主要结论如下:(1)高构造应力、陡倾围岩产状、低围岩强度、近接施工扰动等多因素的耦合作用,导致了该隧道大变形的发生;(2)后行隧道对先行隧道的卸荷扰动,一方面使先行隧道承受偏压荷载,另一方面使先行隧道中岩柱侧围岩向洞外产生弯曲破坏,主要表现在先行隧道中岩柱侧边墙位移的减小、初期支护拱部受力状态的转变、二次衬砌拱部和仰拱拉应力的增大;(3)根据围岩变形和支护受力情况,按近接施工影响程度对小净距隧道进行分区,并以此作为控制措施动态调整和工程类比的依据;(4)严格控制施工工序,避免先行隧道二次衬砌端头处于后行隧道开挖作业面之内,并根据应力分布特征调整隧道断面形状,根据岩体产状特征调整锚杆角度,根据近接扰动情况对中岩柱进行保护与加固。     

浅埋大跨黄土隧道破坏模式及深浅埋界定研究

根据现场调查郑西客运专线黄土隧道地表裂缝,对比规范与现有资料,探讨浅埋大断面黄土隧道的破坏模式,并依据推断的破坏模式,对隧道深浅埋的界定进行了计算,进而推断得出新、老黄土大跨度隧道的深浅埋临界深度约为40～60 m.研究结论可为大断面黄土隧道的设计提供参考.     

客运专线富水黄土隧道隧底振动特性试验研究

当高速列车通过时,将导致隧道出现振动现象。在此条件下,修建于富水黄土地基上的隧道能否满足振动安全要求,是困扰郑州至西安客运专线建设的难题之一,国内外没有任何经验可借鉴。为解决该问题,开展了模拟高速列车振动效应的激振试验,得出了不同激振频率下的振动速度在隧道仰拱结构深度方向、仰拱填充面横向和纵向的变化规律,也得出了隧底富水黄土中振动速度的变化规律。试验结果表明,隧道结构和隧底黄土中的振动速度均不大。综合分析后可以判定,列车引起的振动不足以对隧道产生明显影响,富水黄土隧道满足客运专线运营要求。     

大断面黄土隧道围岩弹性抗力系数、变形模量与压缩模量试验研究

 对于高速铁路大断面黄土隧道严格的设计计算而言,黄土隧道围岩的弹性抗力系数、变形模量和压缩模量十分重要。以郑西客运专线大断面黄土隧道工程为依托,利用现场平板载荷试验研究大断面黄土隧道围岩水平方向和拱底竖直方向的弹性抗力系数、变形和压缩模量,并提出与隧道埋深有关的弹性抗力系数、变形和压缩模量的参考计算公式。