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。     

隧道盾构下穿车站出入口数值仿真对比研究

运用基于有限单元法的Ansys软件和基于有限差分法的Flac3D软件作为基本工具,选用满足Drucker-Prager(D-P)屈服准则和Mohr-Coulomb(M-C)屈服准则的材料弹塑性模型,对某隧道盾构下穿近距离既有地铁出入口人行通道的施工过程进行数值仿真分析;得出其地层变位规律及对结构内力和变形产生的影响;将所得计算数值与实测数据进行对比研究,其结果相当吻合;同时对不同软件及不同屈服准则的选用所引起的计算结果的差异进行分析比较,所得规律可为类似工程的设计与施工以及相关软件计算结果的使用提供依据和支持。     

道路下浅埋隧道爆破施工振动影响的试验研究

为了保证新建隧道下穿既有G316道路施工中的安全性,采用现场监测的方法对隧道爆破掘进产生的振动进行实时监测,并根据采集的爆破数据回归分析,确定了修正的多孔爆破质点峰值振速计算公式中的相关参数k和α。研究结果表明:采用修正公式计算的质点峰值振速与现场监测结果最小误差为1.92%,最大误差为25.34%,平均相对误差为13.88%,说明修正的多孔爆破质点峰值振速计算公式是可行的。     

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。     

采空区埋地油气管道变形数值模拟分析

评价和预测穿过采空区的油气管道变形是油气储运工程制定管道安全预防对策的主要依据之一。结合工程实例,将现场变形监测与基于FLAC 3D的数值模拟结果相比较,采用针对采空区和管道变形特点的三维数值模型、适合采空区岩土和管道性质的本构模型计算单元和计算参数。结果表明,模拟结果与实际监测数据较吻合,管道沉降最大误差小于3.98%,管道上方地表下沉最大值误差小于7.52%。     

城际铁路盾构隧道下穿四孔箱涵引起沉降分析

为解决淤泥地层城际铁路盾构隧道下穿既有结构引起其沉降过大问题,以珠机城际铁路盾构隧道下穿四孔箱涵为工程背景,采用参照规范、数值模拟和现场监测的方法,研究淤泥地层盾构隧道下穿箱涵引起的沉降。建立三维数值模型分析加固前箱涵结构及周围土体的沉降值,并以此为依据提出加固方案;对加固后的沉降,建立新的数值模型;将现场监测数据与加固后数值计算值进行对比分析。结果表明:箱涵最大沉降模拟值由加固前的-45 mm减小为加固后的-1. 5 mm,加固后现场监测值为-3. 1 mm;地表最大沉降模拟值由加固前的-51 mm减小为加固后的-7 mm,加固后现场监测值为-10. 1 mm;加固后数值模拟值与现场监测值二者的影响规律以及引起的沉降值基本一致,说明加固方案起到很好的加固效果以及所构建数值模型有合理可行性,可为今后类似工程提供借鉴。     

基于粗糙集和非线性多元回归的矿岩可爆性指数计算公式的修正

在前人研究的基础上建立了一个矿岩可爆性决策信息系统,其中爆破漏斗体积、爆破块度分布中的大块率、小块率、平均合格率、岩体纵波声速、岩体弹性波阻抗为条件属性,矿岩可爆性指数为决策属性。应用粗糙集对条件属性进行约简,剔除了块度平均合格率,保留其它五个条件属性,计算结果表明爆破漏斗体积对矿岩可爆性影响最大。应用非线性多元回归方法对原可爆性指数计算公式进行了修正,并采用数值计算和统计分析方法对修正公式进行了验证。最后利用修正指数公式计算某矿山的矿岩可爆性指数,并反算了炸药单耗,计算值与现场试验结果一致。研究表明:修正后的指数计算公式包含五个待定系数,比原公式减少一个,计算更加简便,能够满足工程需要。     

大气土壤耦合的埋地燃气管道泄漏扩散数值分析

为了研究埋地燃气管道泄漏燃气在非稳态泄漏条件下的扩散行为，基于燃气管道非稳态泄漏大孔模型，应用CFD分别求解土壤和大气扩散方程，通过丙烷地面扩散通量耦合了土壤和大气环境，进行了泄漏扩散的数值模拟，所得模拟计算结果与地上泄漏扩散数值模拟结果进行了对比分析。研究结果表明:耦合模拟条件下，风速仍是影响丙烷扩散距离和高度的主要因素；温度和相对湿度对丙烷扩散有相对较小的影响；与埋地泄漏相比，不同条件下地上泄漏的扩散距离和扩散高度均有误差，水平扩散距离误差普遍较大，扩散高度个别情况下误差较大；地上泄漏条件下的模拟结果数值偏大，对事故的预测和评估准确性会产生显著影响。     

隧道盾构施工下穿地铁车站出入口安全影响分析

基于有限单元法的Ansys软件,对某隧道盾构施工近距离下穿既有地铁出入口人行通道的施工过程进行数值仿真分析,得出其地层变位规律及对结构内力和变形产生的影响;提出结构安全评价新指标(斜率和曲率)并结合水平位移、竖直位移和差异沉降等指标对车站结构变形的安全性进行了分析,其评估结果与现场监测结果作对比分析,非常吻合。说明该评价指标有效、操作过程可行且结果可信,从而可利用其为类似工程的设计与施工、相关软件计算结果的使用以及结构安全评估提供依据和支持。     

下穿铁路隧道爆破振动分析及控制方法研究*

为了系统研究下穿铁路隧道的爆破振动响应规律及安全控制方法,通过现场实测及数值模拟方法展开分析。首先,根据实测结果得到可以反映爆破振动速度分布特征的回归模型,并基于此得出隧道爆破施工允许的最大单响药量值;其次,采用FLAC3D平台建立三维数值模型,通过现场实验结果对模型的可靠性进行校核;根据数值模拟结果,得到适用于下穿隧道控制爆破施工的安全距离的建议值。研究结果表明:隧道空洞效应对爆破振动传播规律存在一定影响,研究结果可为类似的下穿隧道爆破施工提供1种新的控制方法及控制思路。     

城际铁路地下段运营振动对上部埋地燃气管道的影响

以某城际铁路下穿埋地燃气管道工程为例,应用车辆-轨道耦合动力学理论建立了车辆-轨道垂向耦合动力学模型,计算了250 km/h行车速度下的钢轨扣件支点反力;利用ANSYS建立了包括轨道、隧道结构、土体和燃气管道的三维有限元模型,以钢轨扣件反力为输入荷载,分析了列车运营条件下燃气管道的振动响应特性,并分析了会车对燃气管道振动响应特性的影响。结果表明,当列车单向运营速度为250 km/h时,燃气管道的最大振动加速度为1.175×10~(-3)m/s~2。如果在管道下方会车,列车运行振动对埋地燃气管道的影响范围显著增大,振动位移幅值和加速度幅值增幅分别为85.2%和75.8%,最大位移为2.21×10-5m,最大振动加速度为2.12×10~(-3)m/s~2。根据预测计算结果判断,本工程列车单向运营引起的埋地燃气管道的振动烈度小于I度,会车时振动烈度略大于I度。     

基于动态实验的玻璃钢原油管道结垢规律研究

为了研究玻璃钢管道在原油输送过程中的结垢问题,通过搅拌实验的方法对玻璃钢管道内的结垢情况进行了模拟实验,并运用Origin8.0绘图软件拟合得到了基于油品温度、流量以及流动距离的玻璃钢管道原油输送结垢计算公式;采用VB6.0编程语言,对所研究的内容及公式进行编程,通过与新疆HK玻璃钢管线现场清管运行参数对比,对结垢计算公式进行了修正。结果表明:由该程序计算所得玻璃钢管线结垢量情况以及不同位置在不同流量下的结构速率与实验结果吻合,因此,所编程序计算结果能够有效地为玻璃钢管线现场清管周期的确定提供理论依据。     

土壤-大气中燃气泄漏扩散规律研究

为对燃气管道、与其并行管道的敷设及燃气泄漏事故的应急管理决策提供依据,采用环刀法和自主搭建的试验平台,获得孔隙度和土壤阻力系数等土壤扩散控制方程的关键参数;建立埋地管道燃气泄漏的物理模型,并运用计算流体动力学(CFD)三维模拟的方法,研究管道埋深及泄漏孔径对燃气沿土壤-大气扩散规律的影响。结果表明:随着埋深的增加,燃气在土壤中的危险区域范围先减小后增大;随着泄漏孔径的增大,危险区域范围明显增大;燃气沿土壤-大气扩散时易在街谷内形成近地面积聚。因此,敷设燃气管道时适宜的埋深可减小燃气在土壤中扩散的危险区域范围,与燃气管道存在耦合危险的并行管道最好沿街道两边分开敷设,街道空腔区是燃气泄漏事故应急管理的重点区域。     

陆上油气管道受高压直流接地极干扰的腐蚀与防护实例分析

高压直流接地极放电时会对附近的管道产生强烈的电干扰,导致管道腐蚀加速,为了预测高压直流接地极对埋地管道的干扰程度并及时筛选合适腐蚀防护措施,利用数值模拟技术计算高压直流干扰下管道的干扰电位以及管体腐蚀速率,并结合相关标准对干扰水平进行评估。在此基础上,研究“单独管道方采取措施”、“管道方和电力方均采取措施”、“电力接地极更换极址”3种方案下的腐蚀防护效果。研究结果表明:对当前极址来说,需要管道方安装大量措施同时电力方对放电电流进行控制才能达到目标;而高压直流接地极极址土壤电阻率较低的情况下可以大幅降低对附近管道的干扰水平;就本文所列工程案例来说,更换极址是比较经济的方案。     

基于模糊综合评价的燃气管道第三方破坏失效研究

针对燃气管道第三方破坏事故复杂的特点,基于层次分析和模糊数学的理论,计 算燃气管道第三方破坏风险失效的可能性。全面识别城镇燃气管道第三方破坏事故的危 害因素,构建包含56个基本事件的燃气管道第三方破坏故障树。利用模糊集合隶属函数 ,计算燃气管道发生第三方破坏事故基本事件的模糊概率。利用改进的层次分析法,得 出各专家权重并修正各专家的评估意见,计算管道第三方破坏失效的可能性。以某大型 省会城市燃气管道为例进行验证分析,证明该方法的风险评价结果与实际情况相符,可 为燃气公司安全风险防控提供依据。     

走滑断层作用下X80管道设计应变规律和神经网络预测

走滑断层是埋地管道常见的地质灾害威胁，断层作用下管道会发生较大的拉压应变而失效。为得到X80管道的设计应变，基于有限元方法建立了走滑断层作用下管道的应变响应数值计算模型，模型使用壳单元模拟管道，非线性弹簧单元模拟土壤约束，采用西二线实际工程的管道应变影响参数范围，计算了管道的设计应变；为预测管道的设计应变值，基于以上参数化分析得到的4 817组设计应变结果，采用人工神经网络建立了管道设计应变预测模型。结果表明:该神经网络模型预测结果的最大相对误差小于10%，预测准确性良好，且该方法具有较高的计算效率，可以为断层作用下埋地管道的应变设计与评估提供参考。     

市政燃气管道碰头点流场分析及结构改进

针对现场某一工程碰头点结构,采用计算流体力学CFD方法,对其进行流场分析,发现该结构出口流动死区较大,出口速度明显减小。对碰头点结构进行改进,改进后流动死区明显缩小,出口速度明显增大,压降明显下降。研究结果对今后类似燃气管道碰头点的安装及燃气标准的修订具有一定的参考价值。     

基于超压值地铁上覆管道爆炸对隧道及人员安全影响研究*

为分析地铁上覆管道爆炸对乘客安全影响,采用基于超压冲击波阀值数值模拟,通过将泄漏气体能量等效为TNT当量,分析不同泄漏模式爆炸冲击波对地铁隧道及人员安全影响。结果表明:爆炸产生的超压冲击波对隧道及人员影响小于限值,不会造成人员伤亡,研究结果可为地下工程下穿油气管线安全影响分析提供理论支撑。     

地下燃气管道爆炸后果影响分析

地下燃气管道发生爆炸,不同于地上,其区别在于地下燃气管道所覆盖的岩土层同样会产生巨大的破坏力。本文分别针对考虑和未考虑覆盖岩土层管道发生爆炸后的危险性,构建相关模型,并应用仿真软件对不同情况的模型结果进行模拟仿真分析,并对两种计算结果进行了分别讨论。本文对燃气管道安全管理工作具有一定的指导作用和借鉴价值。     

新管幕法下穿铁路既有线施工地表沉降监测

为避免新管幕法下穿铁路既有线施工所导致的轨面不平、列车晃车等铁路运营事故,以太原市迎泽大街下穿火车站通道工程为施工背景,考虑火车站内强电磁干扰环境对传统电磁、电容式传感器的影响,选用合适的光纤光栅传感器对地表沉降进行监测,设计了监测方案并搭建了监测系统,获得了施工引起的地表沉降数据,并用数值模拟方法研究了土体沉降,获得了地表横向距离沉降规律,对比论证了该监测技术的正确性和有效性。监测和计算结果表明,新管幕法施工引起的地表沉降呈漏斗状,中间大两头小,监测断面的最大沉降值为21.2 mm,在施工安全范围内。