基于PSO-SVM模型的隧道水砂突涌量预测研究

复杂工程地质条件下,隧道水砂混合物突涌的预测防控是隧道安全建设的基础,准确预测水砂混合物突涌量,为工程提供安全保障至关重要。为提高预测准确性,提出一种基于粒子群算法优化的支持向量机(PSO-SVM)的隧道水砂突涌量预测模型。综合考虑地质构造、气象条件、施工影响三类因素,选取七个因子,结合某公路隧道,利用PSO-SVM建立隧道水砂突涌量预测模型,并对该隧道水砂突涌量进行预测,结果与实际突涌量一致。证实综合粒子群算法和支持向量机优势的PSO-SVM方法预测精度高,且易于实现,为类似隧道工程突涌预测提供参考与借鉴。     

三维流固耦合数值模拟在铜锣山隧道安全性评价中的应用

隧道施工破坏了原有的岩体平衡，可能引发塌方、突水等安全问题，为了评估隧道建设的安全性，基于三维稳定渗流问题的基本控制方程，对铜锣山隧道全线的开挖和支护方案进行了三维流固耦合模拟，在应力、应变、渗流分析的基础上，评估了隧道建设发生岩爆、坍塌、突水灾害的风险，预测了可能出现大变形和突水灾害的工段，对于隧道安全建设具有指导意义。     

双线盾构隧道斜交下穿既有机场高速公路的地表沉降预测模型研究*

为指导隧道盾构下穿既有建构筑物施工的变形控制,考虑隧道收敛模式和复合地层主要影响角的影响,以双线圆形盾构隧道斜交下穿既有机场高速公路为例,构建圆形隧道地层主要影响角计算方法,改进传统Peck公式,分析盾构斜交角、盾构坡角和隆起偏角的共同影响,引入地层损失率几何修正系数,并利用叠加原理建立双线盾构隧道斜交下穿既有机场高速公路的地表沉降预测模型,依托实际工程对预测模型的工程适用性进行验证。研究结果表明:本文预测模型的整体精度相比Suwansawat等预测模型提升44.15％,可预测施工影响范围内任意点的地表沉降值,相比现有模型更适用于解决双线盾构隧道斜交下穿施工的地表沉降预测问题,可为类似工程中的地表沉降变形预测及控制提供指导。     

长大隧道突发性地质灾害预警信息系统研究

针对国内外长大隧道施工过程中频繁遇到的突发性地质灾害(涌水、突泥,以下同)对工程造成重大损失和人员伤亡,调研国内外长大隧道突发性地质灾害发生现状和危害,首次提出隧道突发性地质灾害预测预报方法为灾害发生前兆的现象预报法和S-t曲线变化趋势判断法;并对主要风险源水压和水量、水质、初期支护内力及围岩位移进行监控,给出相应的预警标准。笔者研究并开发了隧道灾害预警系统,在浏阳河隧道过河段现场使用;结果表明,该系统能较好地适应隧道复杂环境,稳定性好,能对采集到的数据分析判别,对长大隧道安全施工具有一定的指导意义。     

高地应力软岩隧道初期支护优化研究*

为研究边墙曲率、支护参数等因素对高地应力软岩隧道变形控制的效果,以大瑞铁路营盘山隧道为工程背景,结合现场监测数据,建立有限元模型,分析不同边墙矢跨比及初期支护参数对隧道变形的影响,借此得到合理的初期支护参数。结果表明:原有支护结构中“直边墙”对于隧道水平方向变形与压力抵抗能力较弱,当边墙曲率调整至0.12后,支护结构的受力和变形情况得到明显改善;初期支护参数中锚杆参数对于隧道变形控制效果较小,增强衬砌的强度可以有效控制隧道的变形;通过围岩-支护特征曲线对优化后的支护方案进行安全评价,发现其安全性能较之前显著增强,现场应用结果也表明支护结构并未出现破坏失稳现象,隧道变形得到有效控制。研究结果对类似工程变形控制及支护方案优化提供一定的参考依据。     

某公路隧道围岩稳定性及支护方式分析

跟踪某隧道施工,进行地质素描和节理统计,通过赤平投影分析节理发育分布规律,建立岩体结构模型;根据隧道围岩结构模型,运用离散元分析方法计算围岩稳定性,并结合现场塌方分析围岩破坏模式。通过离散元分析及时支护和无支护情况下围岩稳定性,探讨钢格栅锚杆组合进行初次支护的力学机理;根据现场钢格栅承受压力和隧道收敛监测,分析某隧道施工中围岩和支护体系的稳定性,总结出隧道施工中安全事故的主要原因,并给出合理的支护建议。     

细砂卵砾石互层隧道围岩-支护失稳成因和处治措施

为避免细砂卵砾石互层隧道施工中发生隧道坍塌、砂涌、冒顶等安全事故,以在建的国道317线岗托隧道为工程依托,采用三维数值模拟计算和现场测试相结合的方法进行分析,探讨了施工过程中隧道围岩-支护的失稳机理,提出了相应的处治措施,最后通过对失稳前和处治后拱顶下沉、水平收敛的测试比较验证了处治效果。结果表明,细砂卵砾石互层隧道围岩-支护失稳的原因是围岩自稳能力差,超前支护适宜性差致使互层围岩不能有效固结,砂涌造成衬砌背后空洞,致使结构承载力降低,现场采用大管棚配合水平旋喷桩进行超前支护,实施效果明显。     

浅埋隧道爆破施工对地表建筑物安 全的 试验和数值分析

以沪昆高铁黄鹤堡隧道工程为研究对象,针对地表建筑物受大跨度浅埋隧道爆破开挖震动影响的情况,采用预裂爆破技术保护地表建筑 物的安全。结合爆破震动监测,并利用FLAC3D进行隧道爆破开挖数值模拟,对隧道地表沉降及建筑物所处位置的质点振动速度进行分析,通过 与现场实测数据进行对比发现:采用预裂爆破技术能够显著降低隧道地表质点最大振速,有效保护地表建筑物安全;隧道围岩等级越高,隧道 地表沉降值越小,地表建筑物越安全;数值模拟监测点质点振动速度与现场实测的质点振动速度变化规律基本一致,振动时间少于1s,水平方 向最大振速约为1.5 cm/s,垂直方向最大振速为1.6~1.7 cm/s,最大振速也比较接近。     

隧道二次衬砌与初期支护间脱空原因分析及处理

随着隧道在线路中占的比重增大,其在施工过程中的质量问题也愈发明显.隧道衬砌结构的病害一般分为表面病害和非表面病害,隧道脱空是导致隧道产生多种形式病害的原因之一,随着新奥法的推广和应用,现在隧道一般都采用初期支护、防水层、二次衬砌构成的复合式衬砌结构,二次衬砌脱空问题变得十分普遍,这种病害形式将显著改变结构的受力状态,增大二次衬砌结构受拉破坏的可能性,不利于衬砌结构继续承载.本文对隧道二次衬砌脱空产生的原因进行综合分析,提出相应的预防对策,并结合金宝顶隧道洞门二次衬砌与初期支护间脱空对隧道脱空治理的关键技术进行探讨分析.     

复杂环境下浅埋大跨地铁渡线隧道施工地层沉降控制方法研究

以北京地铁4号线白石桥至学院南路区间渡线隧道作为工程背景,阐述在复杂环境下浅埋大跨隧道施工的地层沉降控制方法。该隧道具有"隧道跨度大(最大跨度22.1 m),埋深浅,断面类型多、结构复杂"等特点,隧道上方有雨水管等市政管线,地层沉降控制难度极大。首先介绍了渡线隧道总体施工顺序安排、超前加固方案和各断面施工方法,并利用FLAC3D三维数值模拟程序,对最大断面开挖支护过程进行了模拟计算,研究了地表沉降规律和塑性区分布情况,用于指导施工。在施工期间对地表沉降进行监测,其结果表明:渡线隧道施工方法是合理的,地表沉降在控制范围内,确保了隧道周边环境的安全。     

充水溶洞对隧道围岩稳定性影响的数值模拟

为探讨充水溶洞中水压对隧道围岩稳定性的影响,利用岩石破坏过程渗流-应力-损伤耦合分析软件F-RFPA~(2D),对隧道底部含充水溶洞的围岩破坏过程进行数值模拟研究,并与岩体中存在裂隙时隧道围岩的破坏过程作对比。结果表明,水压的增加使溶洞与隧道间的岩体逐渐产生裂纹,并不断延伸,最终使隧道与充水溶洞贯通;岩体中裂隙的存在改变了裂纹的扩展方向,加速了隧道底部围岩的破坏进程;实际工程中应将隧道底部围岩垂直方向上的位移变化作为事故发生的前兆,制定相应的预防措施,避免事故的发生。     

隧道渗涌水量的随机模型预测

渗涌水问题是常见的隧道病害 ,是影响隧道正常使用 ,危及行车安全的重要因素。因此 ,科学地预测隧道涌水量大小 ,是制定最优防治水方案 ,确保安全通车的关键。笔者以大瑶山隧道渗涌水量的实测数据为基础 ,应用随机过程的理论和方法 ,建立了隧道渗涌水量的平稳序列预测模型 ,并将预测值与实测结果进行了对比 ,比较吻合。     

浅埋型矿井涌水量预测预报的灰色模型

矿井涌水量预测 ,对矿井安全及正常生产都至关重要。矿井涌水量预测采用的常规方法对各含水层的水文地质参数依赖性较大 ,而对各因素之间的影响程度难以区分和把握 ,因此 ,在预测预报中的精度较差 ;而采用灰色理论则具有高度的概括性 ,可以把各种不确定因素 ,统统用一个简单的“灰数”来表示 ,并且预测精度高而简单实用。笔者在分析浅埋型矿井涌水量的构成要素的基础上应用灰色系统理论对其涌水量进行了预测 ,其方法与结果对推动矿井水文地质工作有一定的现实意义和指导作用。     

隧道用新型水炮泥的试验研究

为了降低隧道爆破施工时粉尘的浓度,改善劳动者作业环境,选用多种基料、表面活性剂等,通过润湿性试验、表面张力试验和降毒性试验,确定了新型水炮泥降尘剂的配方,即基料选氯化钠,表面活性剂选十二烷基苯磺酸钠,添加剂为氯化铵和硫酸铜;为了验证新型水炮泥降尘剂的降尘效果,设计了水炮泥现场装填方案,并进行了现场对比试验,试验结果表明:加入水炮泥爆破全尘降尘率可达48%以上,比现有的通风除尘措施有了较大的提高。     

水力侵蚀对路基表面稳定性的影响研究

通过降雨试验和天然降雨水土流失调查 ,笔者首先探讨了风化花岗岩地区路基表面水力侵蚀的表现形式和规律 ,其中 ,基床表层已填筑级配碎石的易于发生级配碎石粗粒化 ,未填筑级配碎石的易于发生沟蚀 ;裸露的路堤边坡水力侵蚀发生发展规律一般为 :沟蚀→边坡滑坍 ;裸露的路堑边坡水力侵蚀发生发展规律一般为 :溅蚀→面蚀→沟蚀→坍塌 ;片石护坡的路堤和路堑边坡易于发生潜蚀。然后分析了水力侵蚀对路基表面稳定性的影响 ,认为溅蚀和面蚀对路基表面稳定性的影响较小 ;沟蚀对路堤边坡表面稳定性的影响程度随侵蚀程度和工程进度具体情况而定。最后 ,提出了施工期路基表面防护的建议     

湖南道县后江桥铁锰铅锌矿区水文地质条件分析及涌水量预测研究

矿坑突涌水在矿体开采过程中经常出现,严重制约了矿产资源的开发利用,有时也威胁到矿区附近人民生命财产安全。因此,如何有效开展矿区涌水量预测成为保证矿区安全开采所面临的关键问题。通过对湖南道县铁锰铅锌矿区水文地质条件研究分析,采用解析法对矿区涌水量进行了预测评价,为矿区开采方案制定提供依据。     

云南耿马灌区水环境质量与退水污染负荷分析

为保证灌区及配套工程顺利实施,受退水区域的水污染防治工作应该优先考虑并引起足够重视。按照存在生活供水的灌区工程应遵循的先治污、后通水,先环保、后用水、增水不增污、增水减污等原则,受退水区的水环境质量应作为工程实施效果的主要指标。本文对已有的灌区工程涉及的地表水监测资料进行了整理,分析了灌区主要纳污水体的水环境质量现状。为进一步分析灌区各类退水对区域水环境的影响,针对灌区工程范围内不同的灌溉控制单元,分析其主要退水的类型、水量和水质,分析主要污染物的污染负荷来源和占比。寻找重点污染源和主要水污染问题,提出各类退水污染防治的重点方向、任务和主要建议,对灌区及配套工程的水污染防治工作具有一定的指导意义。     

障碍物后池火与水喷淋相互作用的数值模拟

采用大涡模拟方法数值模拟了障碍物后池火与水喷淋的相互作用问题，研究目的是探讨水喷淋对障碍物后池火的控制和抑制的有效性，以及障碍物对流动特性和温度场的影响。文中采用低马赫数近似下三维可压缩滤波形式的Navier—Stokes方程和组分方程进行有限差分数值求解，燃烧过程中所产生的热释放采用携带燃烧反应热的Lagrangian粒子(热元模型)来模拟。文中数值模拟了风洞内障碍物后热源产生的热气流及其与水喷淋的相互作用，并探讨了在有无水喷淋情况下的温度场和速度场特性，以及喷水装置位置对温度场的影响。