越江公路盾构隧道浅埋段地温场演化趋势模拟分析

越江公路盾构隧道浅埋段地温场演化将影响隧道穿越的江滩区域的工程地质条件。基于有限差分法建立了南京长江隧道的数值模型,分别将实测地表温度和管片内侧温度作为地层外部交变热源与内部交变热源,对隧道浅埋段典型断面地温场的演化过程进行了模拟分析。结果表明:隧道与土体间的热交换作用使隧道周围的初始恒温地层转变为年变温地层。在高温期,隧道向周围土体传热;在低温期传热方向相反。隧道周围及两孔间存在显著变温区,其最大温升值达7.14℃,年波动最大峰谷值接近10℃。该显著变温区位于距隧道外壁5m以及两孔之间的区域。其地温场在隧道运营20a后可达到初步稳定。建立了该显著变温区内地温场的年际波动模型,据此可估算出隧道周围土体不同距离处的年际温度值,该模型可为火灾等极端传热条件下估算隧道浅埋段地温场提供初始值。     

集中排烟公路隧道入口段火灾下诱导风速研究

为研究集中排烟模式下公路隧道入口段发生火灾时的合理诱导风速,以某公路隧道为背景,运用火灾动力学模拟软件FDS对隧道人口段火灾时不同坡度、不同诱导风速的16组火灾工况进行模拟研究,通过对各工况下隧道内的温度场分布及烟气控制效果模拟结果的分析,得到了各工况下的合理诱导风速,研究结果可为公路隧道集中排烟系统关键设计参数提供参考.     

断层破碎带内隧道施工围岩稳定性分析

西藏自治区拉萨-林芝高等级公路松多隧道穿越松多F1主断裂和F2断层破碎带,是拉林公路的控制性工程之一。受断裂破碎带影响,隧道围岩较为破碎,隧道涌水量较大,施工及运营过程中容易发生隧道塌方、突水、突泥等地质灾害。基于该地区详细地质勘察资料,利用数值仿真模拟了松多隧道在开挖以及连续降雨情况下的隧道围岩变形破碎过程。研究结果表明:隧道开挖过程中硐腰处易发生垮塌事故,进而影响到整个隧道稳定性;连续降雨情况下导致破碎带岩土力学性质软化,从而进一步降低隧道安全。建议松多隧道在设计阶段加强地质勘察,施工过程进行地质超前预报与现场监测,确保施工安全。     

特长公路隧道集中排烟方式研究

纵向通风排烟是我国长大公路隧道发生火灾时通风的主要形式,目前开始应用一种新型的特长公路隧道纵向通风集中排烟方式。本文借助CFD三维数值模拟技术,对两种排烟方式在火灾时的烟气控制效果进行了对比分析,研究了顶部设排烟道时,不同排烟开口大小和排烟口间距对隧道火灾时排烟效果的影响。研究表明:顶部设排烟道排烟较纵向通风排烟有较好的烟气控制效果,排烟口的设置间距和开口大小将影响隧道火灾时的排烟特性。     

公路隧道事故分级及其应急救援研究

公路隧道事故分级是突发事故信息报送和分级处置的依据.在对公路隧道救灾特性和相关事故分级标准分析基础上,考虑隧道事故的危险性、应急救援的急迫性以及对现场交通造成的影响与危险程度等因素,提出公路隧道事故分级标准及其相应的应急救援措施.     

城市浅埋暗挖隧道施工诱发地面塌陷的预测模型

以城市浅埋暗挖隧道上覆地层为状态量,隧道埋深、开挖直径、地下水位、上覆地层厚度等为控制量,基于突变理论建立城市浅埋暗挖隧道塌方的突变模型,揭示浅埋暗挖隧道地面塌方与各个影响因素之间的关系(比如随着地下水位的升高,浅埋隧道发生塌方的几率会大大增加)。利用该模型可得到城市浅埋暗挖隧道发生坍塌时,上覆地层地面沉降的临界值。以此上覆地层地面沉降临界值为隧道是否发生塌方的判定依据,结合广东莞惠城际铁路城市浅埋暗挖隧道工程的现场情况以及FLAC3D数值模拟,得出该模型预测沉降临界值与现场实测数据以及数值模拟结果相吻合,验证了该模型的准确性和合理性。     

城市地下水流场人工调控与减灾方案

以郑州市为例,针对城市区域长期过量开采地下水导致的一系列严重的环境地质灾害,诸如地下水水位持续下降形成区域地下水降落漏斗并不断扩张、含水层疏干、供水井吊泵、泉水断流、地下建筑工程浸没、地面沉降和塌陷等,探讨了城市地下水流场人工调控的减灾方案。建立了地下水系统的准三维动态数值仿真模型,以非均质各向同性渗流模型仿真地下水流,用不规则三角网格有限差分法求解了三维数值仿真模型。先解逆问题反求参数,再解正问题计算地下水各项资源量,数值仿真预报地下水渗流场至１９９８年。在此基础上,通过地下水渗流场的宏观调控与优化管理,使研究区内不合理开采地下水资源所引发的环境灾害减小到最低程度,为郑州市的环境减灾工作提供了科学依据。     

公路隧道火灾时人员疏散模拟系统与应用

为了判断隧道火灾时人员疏散的安全性,以Visual Basic 6.0为操作平台,在运用火灾模拟软件FDS(FireDynamic Simulator)对隧道火灾工况动态数值模拟的基础上,结合人员行为反应规律知识库,采用适当的定性和定量分析方法,研发了公路隧道火灾人员疏散模拟系统,对隧道人员疏散进行数值模拟和安全性判断;同时,借助AUTOCAD及FLASH模拟显示疏散过程。对一实际隧道的模拟表明了该系统的正确性。     

基坑开挖对下方越江隧道变形影响的评价

采用数值模拟方法计算隧道附加纵向变形值,应用三次样条插值对其进行拟合,并通过曲线拟合方程计算基坑影响范围内隧道纵向变形曲率的分布,以判别隧道纵向差异变形的敏感位置,从而评价隧道在不同抽条开挖方式与不同开挖工况下的变形状态,为基坑支护的设计提供依据。研究表明:基坑中心位置隧道的纵向变形最大,隧道纵向变形曲率变化最大的区域为隧道纵向基坑围护结构的位置。说明对于由基坑开挖引起的近接隧道保护问题而言,在严格控制坑底隆起量的同时,更应关注基坑维护刚度对隧道结构变形的影响。通过施工工法、隧道纵向变形及隧道纵向曲率变化三方面的综合评价,得出顺向抽条开挖方式对隧道保护更加有利的认识。     

地裂缝环境下马蹄形地铁隧道与土体相互作用的研究

以穿越地裂缝带的西安地铁2号线为研究背景,通过数值模拟对地裂缝作用下马蹄形地铁隧道与土体相互作用的机理进行了研究.研究结果表明:随着上、下盘位错量的增加,地裂缝处受影响的土体范围逐渐增大,土体的竖向位移也逐渐变大;上盘下降过程中,下盘隧道顶部沉降变形最大,上盘隧道顶部沉降变形最小;隧道的变形区域出现在预设地裂缝两侧,并...     

地铁隧道不同排烟风速对火灾烟气控制的模拟分析

以某地铁隧道过江段为研究对象,基于CFD数值模拟方法,采用大涡模拟火灾分析软件FDS对相同纵向风速条件下,排烟道内不同排烟风速对地铁列车火灾烟气控制效果的影响进行模拟对比分析,分析结果可为设计单位对在排烟风机的选取提供一定的参考。模拟分析的结果表明,当纵向风速设定为1m/s时,排烟风道内排烟风速为5m/s即能达到较好的地铁列车火灾烟气控制效果。     

斜井送排式通风隧道的火灾救援通风研究

公路隧道发生火灾开启横通道后,形成通风网络。本文以重庆地区吕家梁隧道为工程依托,进行了斜井前后不同位置发生火灾的通风网络模拟。结果表明,斜井前发生火灾时,受斜井浮力效应、风流密度变化等的影响,主风机的工作压力降低,而体积流量增加;当火灾发生在斜井前隧道时,采用斜井单抽方式可实现全部火灾烟流从竖井中排除,斜井前设射流风机增压调节、斜井后设射流风机增阻调节是一较好方案;对于斜井后发生火灾,采用全射流火灾通风和斜井压入两种通风方案均能满足火灾风流控制要求,虽然后者需要开启轴流风机,通风能耗大,但火灾通风的时效性要好于前者。     

铁路隧道火灾中烟气逆流层长度的研究

以狮子洋隧道为工程背景,对不同火源热释放速率、不同通风风速、不同坡度及不同断面当量直径情况下的火灾进行了数值模拟。分析了隧道烟气逆流层长度的变化规律,并对模拟数据进行了拟合。结果表明,隧道烟气逆流层长度与通风风速、火源热释放速率、隧道断面当量直径的自然对数值拟合均符合直线关系,呈递增或递减变化;坡度对烟气逆流层长度的影响随通风风速的增大而减弱。在分析烟气逆流层长度变化规律的基础上,建立了烟气逆流层长度与火源热释放速率、通风风速及断面当量直径的关系式,通过对数据拟合获得了烟气逆流层长度公式,该公式推导合理,并有所创新。     

软土地区风井风口施工对下部既有越江隧道影响的数值分析

上海在区间隧道上方建造风井在国内尚属首例。随着人们绿色环保意识的增强,隧道通风井将会越来越多地修建在远离都市核心区的区间隧道的上方,因而研究风口基坑施工引起区间隧道位移的变化将会是岩土工程领域的又一崭新问题。本文结合上海人民路隧道风井风口基坑工程,针对是否降低承压水水位2种工况,采用M IDA S-GTS软件,对既有盾构隧道隆起进行数值模拟,从理论上量化在这2种工况下隧道的变形程度,探讨该方法的可行性,为最终选择何种工况施工提供了理论指导。实际的监测数据验证了本文方法的可行性,为今后的相关工程建设提供了一个成功范例。     

双火源隧道火灾的临界风速变化规律研究

使用FDS数值模拟的方法研究了双火源隧道火灾的临界风速变化规律,重点研究了纵向风下游火源功率及火源间距对临界风速的影响,并从烟气的能量转化过程分析了临界风速的变化原因。结果表明:在上游火源功率及火源间距确定的条件下,临界风速随下游火源功率增加的变化趋势近似呈线性增长;当火源间距为0时,临界风速均等同于与两个火源总功率相同的单火源情形;对于功率确定的上游火源及下游火源,临界风速随火源间距增加的变化趋势近似于二次方递减;对于功率确定的上游火源,每种功率的下游火源都存在一个对临界风速产生影响的"极限距离",且此距离随下游火源功率增加的变化趋势近似呈线性增长。多火源隧道火灾的临界风速相比单火源存在较大区别,因此在隧道的通风设计中,应充分考虑多火源的分布情况,临界风速的计算也更加合理,制定的火灾扑救及人员疏散方案也更加科学。     

公路隧道集中排烟系统流速分布规律数值模拟研究

采用火灾动态模拟软件FDS,对独立排烟道集中排烟模式在火灾条件下的排烟情况进行模拟计算,分别研究了集中排烟中双向排烟方式和单向排烟方式下不同排烟阀设置方案工况的排烟道流速和排烟阀流速分布规律.结果表明,双向排烟方式下,排烟阀流速与排烟道流速呈对称分布;单向排烟方式下,排烟阀流速与排烟道流速呈非对称分布;当排烟道横截面面...     

隧道衬砌空洞积水的探地雷达识别研究

衬砌空洞是运营隧道中的常见病害,由于其内部介质复杂,尤其当积水存在时,探地雷达(GPR)识别存在较大难度和误差。针对空洞积水的情况,利用MATLAB编程,建立空洞和不同电导率的空洞积水数值模型,用时域有限差分法(FDTD)进行探地雷达二维正演模拟,通过分析正演图谱和单道波形,得出空洞及积水的响应规律。制作隧道衬砌混凝土模型,应用探地雷达扫描测试,并与正演模拟结果进行对比分析。结果表明,雷达正演与模型试验结果相似;未积水的空洞反射波相位与入射波相反;空洞积水的雷达信号反射更明显,其反射波相位与入射波相同;电磁波在水介质中迅速衰减,空洞积水时,其大小难以定量识别。     

特长公路隧道独立排烟道结构高温安全性研究

特长公路隧道的火灾安全尤其是火灾通风排烟问题日益受到特别的关注。苍岭隧道是一座长度超过7 km的公路隧道,根据多方咨询意见,其通风排烟系统采用带独立排烟道的纵向通风模式。为了判断排烟道顶隔板结构在火灾高温下的安全性,以火灾动态模拟软件FDS的分析结果为温度边界条件,通过ANSYS对火灾下与常温下顶隔板的内力及变形进行了对比分析,探讨了顶隔板在火灾下的破坏规律,得出了火灾下顶隔板的临界破坏温度及其沿隧道的纵向破坏范围。     

大跨度黄土隧道CRD法优化研究

针对大跨度隧道通常采用的交叉中壁(CRD)法的工法特点,以V级围岩条件下的某大跨度黄土隧道为研究对象,采用有限元数值模拟手段,对CRD工法中各个分部的开挖形状、开挖顺序以及支护形式进行了优化研究。研究结果表明,将传统CRD法的开挖顺序调整为CRD1-CRD3-CRD2-CRD4时,隧道各步位移及初期支护内力均较原CRD法要小;当采用直线型临时支护代替曲线型临时支护时,隧道初期支护内力会有一定幅度增大,但变化幅度小于10%。优化后的CRD法可以减少工序,加快大跨度黄土隧道的施工进度,提高经济效益。