基于随机地震动模型的双洞平行地铁隧道净距影响研究

为了研究隧道净距对双洞平行地铁隧道抗震性能的影响,以常州地铁1号线为工程背景,建立有限元分析模型,基于随机地震动模型合成随机地震动,对双洞平行隧道进行随机地震动作用下的地震动力反应分析。结果表明,随机地震动作用下,双洞平行隧道之间存在相互作用,相互靠近一侧各点动力响应均比外侧各点强烈;隧道间净距过小会造成衬砌结构明显水平位移偏移,且在隧道内下侧出现应力集中现象。在实际工程运用中,应提前对小净距隧道结构采取预加固等措施,预防地震对隧道造成大面积破坏。     

地铁隧道地震动力响应模拟试验研究

为研究地震荷载作用下隧道结构的动力响应,以指导隧道修建施工和衬砌支护,提高地铁隧道的整体抗震能力,采用理论分析、数值模拟和室内试验相结合的方法,对地铁隧道地震动力响应进行研究。选取沈阳地铁2号线某段隧道为工程背景,在理论分析地铁隧道地震动力响应的前提下,运用FLAC~(3D)数值软件模拟地铁隧道地震动力响应情况,地铁隧道两帮壁正负45°区域剪应力、主应力和位移最显著,监测点加速度变化趋势与输入地震波加速度时程曲线较为一致。在室内振动台试验中,地基土体表面峰值加速度明显比地基土体深部大,隧道两帮壁正负45°位置附近应变最大,振动停止后应变并未归零。数值模拟与室内试验研究结果较为吻合表明,由于人工波的地震烈度较现场波大,地铁隧道的地震扰动强烈;地铁隧道两帮壁正负45°区域地震动力响应剧烈,极易发生破坏。可根据这一现象有针对性地采取抗震措施,保证地铁隧道的安全、稳定。     

双线盾构地铁隧道施工地表沉降数值分析

目前，中国城市地铁建设欣欣向荣，城市地下铁道往往不以单孔隧道形式出现，大多数采用水平双孔平行隧道，在盾构施工推进时，施工方式不同，对周边环境的影响也就不同。本文以某城市地铁平行盾构推进为实际工程背景，分析比较了四种不同施工方案所引起的地表沉降量，寻求其变化规律，为今后地铁设计及施工给予一定的指导。     

超小净距交叉隧道爆破与安全技术

介绍了采用下导坑领先再分三步全断面扩大的爆破开挖方法,通过现场监测,参考岩石破坏的最大峰值速度,对在空间上形成超小净距交叉隧道、平面上形成小净距平行隧道工程的爆破震动监测及控制爆破技术进行探讨,对爆破设计、炮眼水压爆破、单孔单响毫秒微差爆破起爆网路和爆破安全控制技术进行了分析和论述。并通过对既有隧道开展围岩稳定性、爆破振动监测和信息化施工的监测,根据各个测点测试的震动速度值和观察的实际情况,进一步验算爆破震动、调整爆破参数和网路,使爆破产生的质点振动速度控制在安全范围内,在确保既有隧道结构的安全和正常营运的同时使在建隧道顺利通过。     

非随机过程的地震激励下埋地压力管道的非概率可靠性分析

在地震工程中,利用传统的随机过程模型来建立动态不确定荷载的随机过程模型,需要大量的时间历程实验样本。基于地震记录因受成本或实际因素限制导致的样本贫乏,且传统的随机过程的求解计算量巨大,提出了以非概率的集合理论凸方法为理论基础的非随机过程,以解决实际工程对地震荷载随机过程函数分布形式的灵敏问题;针对实际地震荷载的非平稳性随机性特征,结合区间模型和强度包络函数,建立了区间非平稳地震荷载模型;根据地面运动的时域非平稳特征,结合非随机过程振动理论,推导了埋地管道的动力响应;为了求解出的埋地管道在内压作用下的管道强度,采用了von-Mises第四强度理论,建立了非随机过程地震荷载下的埋地压力管道动力响应式;根据理论分析出的简化公式,结合非概率可靠性理论,针对某成品油管道进行了非概率可靠性实例分析。研究结果表明:在小样本情况下,利用凸模型理论可处理荷载的时变不确定性,可进行结构的非概率可靠性分析;这对只有小样本的实际工程的抗震可靠性分析具有指导作用,对建立地震激励下的结构的响应设计体系研究具有积极意义。     

爆炸荷载下地铁隧道损伤规律研究

地铁在运营中存在诸多风险,特别是外爆炸带来的危害尤为突出。为避免由此产生的风险,需对地铁隧道在外部侧爆炸瞬时强荷载作用下隧道衬砌结构损伤效应进行研究,进而对隧道衬砌结构的损伤程度作出判断。以西安地铁6号线工程为依托,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立有限元模型,分析外爆炸荷载作用下应力波的传播规律;选取地面侧爆角度和隧道埋置深度2个因素建立分析工况,研究了外爆炸荷载下隧道衬砌结构的受力状态规律,隧道埋深15,18 m相较埋深12 m衰减了20,125个微应变;同时直观地对隧道衬砌结构的损伤程度进行分析。开展该项研究为地铁隧道结构抗爆防护设计提供了理论依据,具有较高的技术、经济和社会效率。     

双洞单线高铁隧道列车中部火灾人员最优疏散模式研究

分析了双洞单线隧道疏散设计概况,针对隧道疏散最不利的列车中部火灾场景,建立了人员疏散路径选择网络模型。基于合理的假设,确定了双洞单线隧道列车中部火灾的5种疏散路径,并运用图解法求解出了最优疏散时间与列车位置关系的数学方程式,确定了最优疏散路径选择模式。通过pathfinder数值模拟对比分析可知,最优疏散路径选择模式的理论模型与模拟结果高度吻合,可以准确计算出人员安全疏散所需时间,对改善隧道疏散设计,减少人员伤亡具有重要意义。     

近断层地震作用下考虑温度和碰撞效应的曲线梁桥地震响应分析

为探究大温差地区曲线梁桥在近断层脉冲型地震动作用下的地震响应和碰撞效应，以西北大温差地区某曲线连续梁桥为工程实例，建立全桥非线性有限元模型并考虑变温作用对支座刚度的影响；分别以桥墩内力、支座位移和邻梁碰撞效应为指标研究曲线梁桥在近断层脉冲型地震动作用下的地震反应特性。结果表明:温度越低，地震波作用于结构的内力响应越大；曲线梁桥在地震动作用下邻梁间碰撞为面-面碰撞，且温度越高，碰撞效应越强；高阻尼橡胶支座在低温下体现出较强的耗能能力，在大温差地区的桥梁抗震设计中可作为参考；近断层脉冲地震动相较于远场地震动，结构地震响应更大，对结构的破环性更强，故在近断层地区的桥梁抗震设计中应予以重视。     

采用人工地震波对大跨度刚构桥的地震响应分析

为获得大跨度刚构桥在多维多点地震激励下的响应特征,基于功率谱模型合成了满足给定相关函数的多维多点人工地震波。采用有限元软件SAP2000分别在线性与非线性领域对某大跨度刚构桥进行计算分析,研究刚构桥在多维多点地震下的响应特点。结果表明,多点激励下刚构桥主梁的横向弯矩往往较一致激励下的大;考虑非线性特性后,刚构桥在三向地震作用下的响应并不等于单向地震响应的简单叠加,且刚构桥的墩顶比墩底部位更易形成塑性铰,建议在实际工程中重视刚构桥墩顶部位的延性设计。     

地铁长大区间隧道火灾风机启动方案数值模拟研究

为了研究地铁长大区间隧道火灾烟控模式,以国内某一在建地铁长大区间隧道为研究案例,选取不利起火位置,设置了7种风机启动方案,研究不同风机启动方案下,隧道内顶棚温度,疏散平台人员高度烟气温度、CO浓度、可见度的变化,获得不同风机启动方案情况下排烟效果。研究表明:当开启了火源附近足够数量的送风风机后,额外增加距离火源较远的送风风机并不会显著改善排烟效率;即使开启风机台数一致,开启火源所在区段两端的风机效果明显好于开启其他风机。     

地铁车站及隧道全尺寸火灾实验研究(2)——区间隧道火灾

为了研究强制通风情况下地铁区间隧道火灾时的烟气扩散规律,在一实际地铁区间隧道内开展了全尺寸火灾实验。实验改变火源功率,在区间隧道通风排烟系统启动状态下,研究了区间烟气纵向蔓延速度、烟气竖直温度分布和水平温度变化,分析了烟气火焰倾斜角,顶棚烟气温升的纵向指数变化特征。实验结果对于地铁区间隧道火灾烟流控制及防排烟设计提供了数据支持。     

基于静力弹塑性分析的隧道结构震害预测方法研究

采用基于静力弹塑性分析的地下结构破坏定量预测模型,定量研究地铁隧道结构在地震水平荷载作用下的破坏程度及概率。分析了地震需求谱及隧道结构抗震能力曲线的建立过程,将二者交点作为地震中隧道结构极限承载能力,结合脆弱性曲线确定隧道的震害水平。通过实例计算说明了震害预测流程,得到特定条件下地下隧道遭受轻微、中等以及严重破坏的概率。由于隧道等地下结构在地震过程中受到周围岩土体的约束,其动力响应形式与地面结构不同。通过调整隧道结构有效阻尼,尝试将静力弹塑性分析方法用于地下结构震害的工程计算。     

地铁车站及隧道全尺寸火灾实验研究(3)—车站隧道火灾

为了研究烟气在地铁车站隧道内的蔓延特征,及在车站隧道通风排烟系统、区间隧道通风排烟系统及车站公共区通风排烟系统联合排烟情况下烟气控制效果,在一地铁车站隧道内开展了全尺寸火灾实验.实验研究了车站隧道顶部横向排烟作用下的烟气扩散规律,及烟气的温度变化,分析了屏蔽门开关状态下烟气与空气的卷吸混合特性,及区间风机的气流组织对通风排烟的影响.实验结果对于地铁车站隧道火灾防排烟设计提供了数据支持.     

双线地铁隧道下穿管道安全性对比研究

地铁与燃气管道等高危管道均为线性工程,地铁隧道下穿管道的情况不可避免,一旦因地铁施工导致管道泄漏,后果难以承受,管道沉降值是考量其安全性的关键指标。为对双线盾构地铁隧道下穿管线安全性进行预测,采用修正的Peck公式理论方法进行计算,并与数值模拟结果相对比,研究结果表明:双线盾构地铁隧道下穿管道安全风险可控,修正Peck公式及数值模拟法均能较真实地描绘地表以下任意土层的沉降槽曲线,进而可以比较准确地计算土体竖向沉降,可作为一种用于计算隧道开挖所引起管道竖向位移的方法。     

基于修正莫尔库伦的基坑开挖对隧道安全影响研究*

为分析基坑开挖对临近地铁隧道的影响,以某基坑工程为研究背景,结合修正-莫尔库伦本构关系,采用Midas GTS NX构建三维地层结构模型,通过仿真分析基坑开挖前后隧道水平、竖向位移的变化规律及特征点。结果表明:基坑开挖会导致地铁隧道结构产生水平收缩的趋势,隧道最大沉降和隆起点从远离基坑的外侧隧道向靠近基坑的内侧隧道转移;同时,还明确变形的最大位置,得到隧道最大隆起和沉降截面处的变形规律,构建“O”型和“S”型竖向变形模型,研究结果可为基坑开挖条件下的地铁隧道安全分析提供参考,对地铁隧道的保护具有一定意义。     

地铁隧道电缆阴燃时优化通风的数值模拟

地铁隧道电缆阴燃火灾相比明燃火灾,具有更高的隐蔽性和更大的危害性。根据地铁隧道电缆的阴燃特点,采用数值模拟方法,对阴燃电缆热解产物在不同通风模式下的毒害性分布进行研究。结果表明,隧道断面2 m/s的送风风速并不能最大程度地确保疏散人员的安全,而与列车驶入时刻满足三次多项式关系的最优送风风速,可以使列车内安全距离达到最大,且不会影响到人员的安全疏散。     

地铁隧道施工对邻近垂直于地铁线路管线的 变形影响规律研究 ）

地铁隧道施工对周围管线的影响已成为地铁工程中的重点和难点。研究地铁隧道盾构施工对周围邻近管线的变形影响规律,并据此对管线进行合理保护是地铁等隧道建设中面临的普遍任务。以西安地铁3号线为研究背景,通过FLAC数值模拟,得到了多种工况下地铁隧道盾构施工对邻近垂直于地铁线路的管线变形影响规律。研究表明,地铁盾构施工时,对周围环境的影响大小是不一样的,管线的沉降最大值处均位于隧道轴线正上方,且随着管隧距离的缩短,管线沉降最大值不断增大,因隧道盾构施工而对管线的变形影响范围逐渐减小,沉降曲线的沉降槽宽度逐渐减小;管线在距隧道轴线±1.6倍洞径范围内随管隧距离的减小沉降值逐渐增大,反之,其变形减小;随着土仓压力的增大,地下管线的变形越来越小,甚至可能产生向上隆起。工程实践表明,预测结果和监测结果基本一致。     

隧道掘进爆破载荷作用下埋地管道的振动峰值速度预测研究*

为研究隧道掘进爆破过程中地震效应对邻近埋地管道安全性的影响,建立平行于隧道的埋地管道数值模型,将管道视为薄壳圆柱体,定义管道在动载荷作用下的塑性破坏准则,并利用无量纲分析法构建管道表面质点的振动速度关于振动频率与爆破持续时间的数学模型,从而研究埋地管道受震特性。结果表明:隧道掘进爆破作业下成洞侧的管道应力峰值低于非成洞侧的管道应力峰值,爆炸载荷下邻近埋地管道表面最大振动速度位于爆源与管道表面最近点处,在该点两侧45度范围内为管道易受损位置。将预测公式计算所得振速峰值与数值模型提取的振速峰值进行比较,得出二者的平均误差约为17.7 %。     

地铁单面坡隧道列车火灾通风模式研究

针对地铁单面坡隧道连续下坡距离长、提升高度大的特点，以国内某城市地铁线路为研究对象，构建列车火灾通风排烟数值计算模型，并采用1:20模型实验对数值计算精确度进行验证，通过考虑列车起火位置、风机开启模式和隧道断面形式等因素，对火灾烟气扩散过程、疏散平台上方烟气温度和气体浓度进行分析。研究结果表明:列车起火后，单洞单线隧道2端车站应各开启2台隧道风机，单洞双线隧道除开启射流风机外，2端车站应各开启4台隧道风机执行相应的排烟和送风模式进行烟气控制；由于单洞双线隧道中热损失和空气卷吸量较大，火灾烟气温度、CO和CO2浓度均低于单洞单线隧道；采用纵向通风控制烟气逆流的同时，下风向区域的烟气沉降作用较为明显，防排烟设计中应充分考虑列车中部火灾下风向车厢区域的危险性，合理确定应急响应模式。     

隧道爆破开挖对邻近隧道安全影响的数值分析

新建隧道爆破开挖有可能引起邻近既有隧道的损伤。以湖南益阳亮轩公隧道为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA模拟了邻近隧道爆破对既有隧道的影响,分析了最大段装药量对隧道迎爆面震动速度的影响,模拟了最大段装药量为6 kg、24 kg、96 kg时迎爆侧的震动速度。结果表明,震动速度随最大段药量增加而增大,但增速趋于平缓。当最大段装药量为270 kg时,爆破效率最高。最后提出了一些控制爆破震动的措施。