非接触式遥感路面状态检测预警系统研究与应用

恶劣的天气条件给道路交通行车安全带来了巨大的风险,为了实现道路路面状态检测和预警,对非接触式遥感路面状态检测预警系统进行了研究。以路面温度、潮湿系数、积水厚度、冰雪厚度、光透过率等参数为核心,采用多光谱测量技术对道路路面近距离遥测,通过对特定波长光的反射差异性来识别道路表面的水、冰、雪、霜、温度及能见度等状态;检测数据专业多样、精度高、实时、稳定可靠,为道路交通安全提供了实时预警信息服务。通过在国内多条高速公路上的成功应用,为交通管理部门提供了实时的科学决策依据,大大降低了交通安全事故率,有力保障了人民的生命财产,取得了显著的安全效益和社会经济效益,具有广泛的推广应用前景。     

非接触式遥感路面状态检测预警系统研究与应用

为了实现道路路面状态检测和预警,自主开发了非接触式遥感路面状态检测预警系统。采用红外遥感和多光谱测量技术,以路面温度、空气湿度及水或冰或雪的厚度和透光率等参数为核心,对系统技术原理和算法、数据分析处理和控制及数据传输等关键技术进行了研究。通过水、冰及雪对3个波长光的不同吸光系数,确定了路面覆盖物的类型,计算了水、冰及雪的厚度。经多次现场测试数据验证,测试结果准确可靠,各项功能和性能满足实际要求。该系统已在中国多条高速公路中成功应用,为交管部门实施交通预警及疏导方案提供了数据依据,极大地提高了应对突发天气状况的及时性和准确性,有力保障了道路交通安全,取得了显著的安全效益和社会经济效益,具有广泛的推广应用前景。     

BP神经网络法预测隧道瓦斯突出的模型与实例

研究目的:目前隧道煤与瓦斯突出预测主要采用煤炭的常规接触式预测方法,如综合指标法、钻屑指标法等,但隧道与煤巷在断面大小、施工支护等方面有诸多不同,照搬煤炭预测方法并不一定能取得预期效果。本文根据煤与瓦斯突出综合作用假说,借鉴BP神经网络原理,对隧道瓦斯突出的多指标神经网络综合预测进行探讨,确定突出的评价指标,构建神经网络预测模型,通过神经网络模型的训练和回判,综合评价预测煤与瓦斯突出危险性。研究结论:(1)在综合分析突出影响因素基础上,基于瓦斯突出综合作用假说机理,提出了BP神经网络预测隧道煤与瓦斯突出危险性的方法;(2)选取瓦斯压力、地质构造、隧道埋深、煤的坚固系数、煤体结构类型及瓦斯放散初速度作为突出评价指标;(3)采集矿井突出样本进行神经网络模型的训练及回判,通过对已建成瓦斯隧道进行判别,判别结果与实际相符,验证了矿井突出样本应用到瓦斯隧道的突出预测可行性;(4)通过BP神经网络对成贵高铁7座高瓦斯隧道进行预测判别,表明玉京山隧道C5、C6煤层具有突出危险性,其他6座隧道无突出危险性;(5)本研究成果可为瓦斯隧道设计与施工提供借鉴。     

挤压性大变形隧道分层初期支护适应性分析

针对挤压性大变形隧道支护参数、支护时机在设计工作中难以量化的现状,在考虑围岩流变效应和支护弹塑性本构的基础上,结合数值模拟手段,对各类支护的等效支护抗力和不同等级大变形隧道分层初期支护量化参数及适应性开展研究。得出主要结论： 1）基于抗压强度控制,提出不同组合参数下的喷射混凝土和型钢拱架等效支护抗力;基于位移等效原则,提出不同直径、不同长度砂浆锚杆和不同长度预应力锚索的等效支护抗力。2）基于监控量测曲线,对考虑流变效应的围岩物理力学参数进行反演,以此计算围岩特征曲线,实现围岩变形量值、不同支护时机所需支护抗力与时间的关联。3）根据既有案例,取单边15 cm作为单层支护极限变形值,构建支护抗力曲线;基于极限变形控制原则,提出轻微大变形可选用单层初期支护+短锚杆的支护形式、中等大变形可选用2层初期支护+短锚杆的支护形式、强烈大变形可选用圆形隧道+3层初期支护+短锚杆+长锚索的支护形式的建议,并提出不同等级大变形隧道的支护时机及预留变形量建议值。4）兰渝铁路木寨岭隧道工程应用分析结果表明,采用该方法选取的支护参数是合理的。〖JP〗     

地震区隧道洞门极限状态设计方法研究

目前在进行隧道洞门结构设计时,考虑到设计和校核的方便,将极限状态方程转化为取用分项系数的实用设计表达式。但在需要考虑地震荷载的影响时,尚没有直接用于设计的有效表达式。为此,文章通过对大量隧道洞门标准图的计算校核,提出了在普通隧道洞门设计表达式基础上修正分项系数的原则,从而满足地震区洞门设计使用要求。研究结果表明:(1)通过计算确定洞门结构的稳定性目标可靠指标最小,为结构的薄弱点;(2)利用极限状态法计算并结合相关行业规范确定隧道洞门结构的目标可靠指标;(3)通过大量洞门标准图的计算确定了一般洞门结构通用的荷载作用和结构抗力的分项系数;(4)在需要考虑地震作用时,可对一般洞门结构设计表达式的土压力分项系数作1.9/1.6倍增大调整来替代水平地震力和土的内摩擦角改变的影响。     

富水昔格达组软弱易滑地层PBA进洞法实践

针对攀西地区昔格达组地层软弱易滑、隧道进洞易产生边仰坡开裂造成进洞困难的问题，以成昆铁路前家山隧道进口浅埋富水昔格达地层进洞施工为例，分别进行以锚固桩、旋喷桩及PBA法为主的3次进洞工法尝试，前2次方案均导致地表开裂、大尺度变形和开挖陡立面蠕动变形，第3次方案采用PBA进洞法施作桩（P）-梁（B）-拱（A）组成的明洞体系，再实施结构外回填，有效解决富水昔格达组软弱易滑地层的不稳定问题。通过实践及分析认为: 1）富水昔格达特殊地质条件的隧道进洞困难，原因不仅在于隧道双侧挖掘临空引起的横断面不稳定，而且也因为隧道进洞纵向单侧临空导致的纵向不稳定十分显著。2）PBA法处置隧道进洞纵向不稳定性有明确的力学基础，是颇具针对性的有效措施。     

隧道新型波纹板支护结构受力特性与影响分析

提出一种新型的钢制波纹板结构作为隧道初期支护,并用国外圆形隧道波纹断面的应力公式与有限元计算方法进行对比分析,结合ANSYS有限元软件分析不同厚度、荷载影响下波纹板结构承载能力的变化趋势,并着重分析波纹板内外侧波峰波谷的受力特性;同时结合计算结果用非线性多项式拟合手段给出了波纹板承载能力随厚度、荷载变化拟合公式.研究结果表明:有限元数值计算与Clark应力解计算结果差异在11％以下,验证有限元计算精度;波纹板结构拱顶最大位移以及最大应力随着波纹板厚度的增加均不断减小,且减小的幅度随着厚度的增加不断减弱,而位移以及应力随着顶部竖向荷载的增大均不断增大,变化趋势近似为一次线性;波纹板结构整体受压,其外侧应力大于内侧,且结构主要以外侧波峰承担围岩压力,外侧波谷受力除仰拱外均小于波峰,结构内侧应力主要来源于外侧应力传递;基于非线性拟合原理,用三次多项式对位移应力随厚度荷载的变化趋势拟合精度接近1.针对以上波纹板结构的承载特性,可为今后隧道新型衬砌支护提供参考帮助.     

乌鞘岭隧道F4断层支护结构位移反分析

研究目的:乌鞘岭隧道F4断层区段是该隧道设计施工中的一个重点地段,为了使隧道能顺利地穿越该地段,需要确定其初始地应力和材料性质等参数.研究结果:本研究根据乌鞘岭隧道现场量测的收敛信息,依据位移反分析方法,采用有限元程序,确定了F4断层的原始地应力及材料特性参数.同时采用特征曲线法,计算了初期支护、锚杆和二次衬砌的内力并判断了支护结构的稳定状态.     

高速铁路隧道设计几个问题的探讨

结合郑西铁路客运专线黄土隧道的实践,分析隧道空气压力变化对乘客舒适度的影响,提出相邻隧道相连的处理措施,减缓了空气动力学效应;采用瞬态动力学有限元方法,计算隧道在地震荷载作用下的动力反应、衬砌内力、变形及安全性。     

《铁路隧道设计规范》修订内容评析

研究目的:通过对行业标准《铁路隧道设计规范》(TB 10003—2016)全面修订涉及的规范适用范围、设计使用年限、围岩分级、洞口工程、隧道防排水、衬砌配筋、无砟轨道及不良地质衬砌设计等主要内容的介绍和评析,指明今后隧道设计应重视和完善的新内容,使隧道工程设计更好地适应铁路建设发展要求。研究结论:(1)修订了规范适用范围,增加了隧道跨度分类标准,补充了隧道各部分结构设计使用年限要求;(2)引入了围岩基本质量指标BQ,补充了施工阶段围岩亚分级,完善了隧道围岩分级方法;(3)完善了洞口设计规定,增加了掘进机法及盾构法隧道衬砌设计要求,修订了衬砌受力钢筋的最小配筋率及构造要求;(4)优化了隧道防水等级标准及适用范围,补充了防排水措施、隧底排水要求;(5)新增了岩溶、瓦斯、高地应力区、黄土、寒区等不良地质及特殊岩土隧道设计规定,新增了施工方法及措施内容,增加了环境保护设计规定;(6)本研究成果可为铁路隧道设计施工提供借鉴。