西安地铁穿越地裂缝带的隧道结构变形特征研究

以西安地铁工程为背景,对穿越地裂缝带的地铁隧道在地裂缝活动时的变形特征进行了研究.在此基础上,对穿越地裂缝带的整体式地铁隧道的监测部位和监测方法提出了建议.通过对整体式大型物理模型试验结果的分析,认为当地裂缝活动时,在靠近地裂缝下盘3H范围内的隧道变形量较大,变形使下盘隧道顶部受拉,底部受压.位于上盘的隧道在全长范围内都有变形,并在隧道底部产生部分脱空现象,脱空区的长度与隧道的埋深、长度、土与隧道的刚度比等因素有关.当变形或脱空区长度超过隧道的允许变形值时,将引起隧道顶部混凝土的开裂,引发漏水等不良现象,影响隧道的安全运营.在对试验成果分析的基础上,提出整体式地铁隧道的安全监测内容应包括:1)地裂缝两侧隧道的相对垂直位错;2)隧道底部脱空区的长度;3)隧道结构的应力变化幅度.针对上述变形特征及监测内容,提出了监测点的合理布置范围及采用的监测方法.     

基于结构方程模型-模糊认知图的矿山法地铁隧道施工安全风险分析

为了对矿山法地铁隧道施工全过程的安全风险进行动态演化分析，构建了矿山法地铁隧道施工安全风险评价指标体系，在结构方程模型建模与分析的基础上引入模糊认知图方法。首先，以扎根理论为指标筛选框架，识别出矿山法地铁隧道施工安全风险。然后，通过结构方程模型分析矿山法地铁隧道施工全过程的安全风险因素的因果关系及其路径系数。最后，通过模糊认知图进行动态预测与诊断推理。以武汉市某矿山法地铁隧道工程为例进行实证分析，综合风险预测分析与推理诊断两方面进行了评价。结果表明：矿山法地铁隧道施工过程各阶段的风险从大到小依次为隧道开挖、超前支护、结构防水、辅助措施、初期支护和二次衬砌，施工过程中应重点关注隧道超挖、欠挖，开挖循环进尺、步序确定不合理，隧道开挖方法选择不合理等关键风险，研究结果与武汉市某矿山法地铁隧道工程基本相符，验证了该模型的有效性。     

基坑围护结构及周围环境变形的预测

传统的基坑支护结构设计具有相当的模糊性和不确定性 ,可能危及基坑和周围环境的安全。笔者利用深基坑支护体系的监测数据 ,采用灰色系统理论建立了基坑工程变形的GM(1 ,1 )预测模型 ,其模型的两个参数可识别基坑变形发展势态 ,并由此讨论了模型的适用范围。最后 ,运用该模型预测分析实际基坑工程支护结构变形 ,表明其预测模型可用于基坑动态设计与信息化施工     

基于土压平衡盾构施工的双层地铁隧道引起地面沉降分析

为了研究双线上下层盾构隧道施工时的短期地面沉降,以大连地铁二号西安路到交通大学区间盾构隧道施工为背景,使用Flac3D软件进行沉降的有限差分分析,模拟了地下隧道的掘进、支护和掌子面支护等。针对大连典型的地质特征进行预测,这些特征是决定地面沉降量的关键因素。研究区域的地质构造从地面向下分别为素填土、卵石、板岩。通过模拟上下双层非对称往返施工的盾构隧道施工过程,及掘进、支护和掌子面支护等详细步骤,得到了其单向和双向往返施工时的地面沉降,进而可分析其沉降规律。结果显示,上层隧道施工时,将降低岩层承载能力,同时改变下层隧道的土体平衡,加剧沉降,所以沉降量较大且两侧的测点沉降量不对称。通过模拟与分析为在市内建筑物密集区域修建地铁隧道提供安全可行的方法。     

基于SEM-MC的地铁车站深基坑施工危险性测度研究*

为提高地铁车站深基坑施工危险性测度的准确性,考虑多风险因素耦合作用和危险性测度主观性对传统风险评测结果的影响,提出基于结构方程（SEM）与蒙特卡洛模拟（MC）相结合的地铁车站深基坑施工危险性测度方法。首先,从基坑支护、基坑开挖、降水排水以及周边环境4个维度建立危险性测度指标体系,利用SEM确定指标权重,并确定关键因素;然后,根据指标的数据分布特征,利用MC法模拟出潜变量值并与风险损失程度、指标权重相结合得出危险度;最后,将该危险性测度方法运用于南昌地铁双港站。研究结果表明:该地铁车站深基坑风险等级为4级,基坑开挖为该地铁车站深基坑施工主要风险影响因素,其直接影响因素为开挖技术参数设置。项目实施结果表明该方法对地铁车站深基坑施工危险性评测适用可信。     

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。     

模糊语言视角下城市轨道交通施工风险评价

为了降低城市轨道交通工程在施工过程中的风险,从模糊语言视角对城市轨道交通施工风险进行分析.首先,通过文献分析和现场调查,建立风险评价指标体系;其次,利用区间直觉模糊区间熵计算专家权重和准则权重;然后,利用区间直觉模糊不确定语言集进行风险因素排序和风险评价;最后,以西安地铁1号线五路口车站施工为例,与FANPCE方法进行对比分析,验证所构建模型的可行性和有效性.研究表明,所构建模型有助于同时表达风险数据的模糊性和语言描述性,计算结果采用区间值的形式能够弱化风险数据的不确定性,使计算结果更符合工程实际,有助于更准确地预知主要风险因素和风险状态.     

地下综合管廊穿越地裂缝的力学响应及预警标准研究

以西安幸福林带地下综合管廊工程为研究载体,基于数值分析对穿越该工程的3条主地裂缝不同地裂缝错动量条件下的地表变形、管廊结构变形、应力及管廊底部脱空情况进行深入研究,进而提出管廊施工期内的预警指标、给定建议控制值及建议对应预警等级。结果表明:管廊与地裂缝斜交时,随地裂缝错动量增大,地表竖向沉降量与管廊错动量总体均呈增大趋势;其与地裂缝斜交角度越小,偏离变形缝距离越远,造成的拉应力越大;当接触压力为0时,上盘管廊结构下部会产生脱空情况。在综合管廊穿越地裂缝设计及运营管理中,应对地表竖向沉降、管廊结构应力、地裂缝位错量、接触压力4项指标进行实时监测,以便达到预警等级对应的控制值时及时做出预警响应,防止工程事故的发生。     

隧道穿越富水砂层合理注浆半径范围的研究

依托西安某新建地铁隧道工程,以其穿越的富水砂层段为研究对象,针对施工中采用的全断面深孔帷幕注浆的不同注浆半径,利用Midas/GTS数值模拟软件对施工过程进行了模拟分析,并通过现场对比分析,重点研究了地铁隧道穿越富水砂层时不同注浆半径对地层的加固效果.在工程建设经济合理的前提下,结合相应工程经验,在保证施工安全的情况下,探讨出隧道穿越富水砂层时的合理注浆加固范围(半径),为相关工程提供参考.     

黄土隧道WSS注浆数值模拟及现场监测分析

以西安地铁一号线朝阳门到康复路区间黄土隧道为例,在分析了二重管无收缩注浆技术(WSS工法)原理的基础上,制定了具体的施工方案,确定了技术参数和质量保证措施,并建立了FLAC三维数值模型,对注浆效果进行了验证分析,证明了其可行性.现场监测结果表明,在黄土地区采用该工法进行注浆加固止水,能够保证掌子面的干燥作业.该方案施工注浆效果明显,达到了治理隧道地下水患的目的,同时也减小了地面沉降(仅为17.4mm).     

大型地下方厅多导洞施工力学效应分析

针对北京城铁 13号线东直门站地下方厅开挖跨度大、覆盖层薄、地质条件极差的施工难题 ,笔者采用三维有限元数值模型 ,模拟开挖支护施工流程 ,考虑到围岩介质的复杂特性 ,施工作业方式 ,包括分布开挖工序 ,支护结构形式和施作时机 ,以及开挖面推进过程中的空间效应 ;按形变压力理论 ,选用“连续体”计算模型 ,采用增量变弹性法和增量叠代的混合法进行计算分析 ,对多导洞开挖支护施工方案进行了计算分析 ;基本掌握了在覆土厚度小的情况下开挖大跨平顶直墙方厅时 ,周围土体的应力分布特征和变形特性 ,对于优化施工方案、修改支护参数、采取局部加固措施起到了重要作用。实践表明采用多导洞施工方案是科学合理的 ,有利地保证了周边环境和施工安全。     

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。     

地铁施工工人不安全行为研究

为预防地铁施工安全事故,考虑地铁施工的复杂特征,采用理论分析和实践调研相结合的方式,研究地铁施工工人不安全行为的形成机制和影响因子。首先,基于行为主义、认知、行为约束力等理论,分析其形成机制;然后,结合问卷调查,利用探索性因子分析法(EFA)简化样本数据,并进行降维;最后,利用结构方程模型(SEM)探究各影响因子与地铁施工工人不安全行为的因果路径关系。结果表明:地铁施工工人不安全行为的产生是刺激因子和约束因子相互作用的结果;工作环境和心理状态对其影响强度最大,经验和技能对其影响强度最小。     

物元可拓法在地铁盾构施工安全风险评估中的应用

针对地铁盾构施工安全风险评估结果不完善、精确度不高等问题，采用DEMATEL-ISM法与物元可拓评估模型相结合，对地铁盾构施工安全风险进行科学合理的评估。首先，以文献整理为基础，结合工程实际，从人员及管理、机械设备、施工材料、施工技术及施工环境5个方面建立地铁盾构施工安全风险评估指标体系；其次，采用DEMATEL-ISM法分析关键影响因素和影响程度以及因素间的层级结构；再次，考虑指标间的关联影响，引用shapley值法确定指标权重，采用物元可拓法构建地铁盾构施工安全风险评估模型；最后，对宁波地铁3号线一期句章-鄞州客运区间应用所建模型进行实例分析，结果表明，其风险评估等级为“中度风险”。其中，人员及管理、施工技术及施工环境所属风险等级相对较高，该区间盾构施工时管理人员应重点监测地质环境，并严格做好地基加固等施工技术工作。     

基于尖点突变模型的地铁深基坑土压力预警阈值研究

为提高地铁施工灾害预警的准确性和可靠性,将尖点突变模型引入地铁施工灾害预警阈值的研究中,建立基于时效影响因子的地铁深基坑土压力尖点突变模型。该模型利用突变流形分析系统的平衡和临界状态,通过势函数突变点临界值确定预警阈值的大小,为地铁施工灾害预警工作提供科学依据。通过实例分析,计算出考虑时间效应的土压力预警阈值。结果表明,地铁深基坑土压力尖点突变模型消除了计算过程中的人为因素影响,并能反映基坑土压力突变的特点。当然,在实际工程施工中,需要对预警阈值进行及时的重新修正,以适应外界环境和技术的不断更新变化。     

浅论地铁工程建设安全监督管理工作

从本质安全和事故预防机理角度出发,结合在西安地铁安全监督管理的实践,提出了地铁车站先修建附属结构后修建主体结构的建设理念,以及“抓大、查小、促安全”的安全管理理念,这是“安全第一,预防为主,综合治理”的方针在西安地铁建设过程中的具体化,使西安地铁的安全监督管理工作步人科学、健康发展的良性轨道。     

改进组合赋权-云模型下的地铁站突发事件应急能力评价

为进一步提升现有评价方法的精度，提高地铁站突发事件应急管理能力，构建基于改进赋权法-云模型的地铁站突发事件应急管理能力评价模型。针对地铁站应急能力影响因素的复杂性、模糊性等特点，根据地铁应急管理的法律法规从应急管理4个环节出发，确定地铁站突发事件应急管理能力评价指标体系；应用改进的AHP(Analytic Hierarchy Process)-熵权组合赋权法，确定指标权重，并结合云模型理论建立地铁站突发事件应急管理能力评价模型；以西安地铁某站为例开展实例分析，验证模型的合理性。结果显示：西安地铁某站的应急能力评价结果为“应急能力良好”,与实际情况基本相符，这为西安地铁站的应急管理能力提升提供了一定的理论基础。     

中国安全生产科学研究院在城市轨道交通安全方面取得一系列成果

近年来，中国安全生产科学研究院在城市轨道交通安全方面进行了大量研究，在轨道交通深埋站点火灾安全模型实验与数值模拟研究、区域地下集运系统区间防排烟设计研究、地铁突发事件下人员疏散研究、地铁安全评价等方面完成了十余项研究项目，部分成果已在广州、深圳和南京等城市的地铁中得到应用，提高了这些工程项目的安全可靠性，取得较好的社会和经济效益。主要研究领域有：城市复杂条件下浅埋暗挖大垮度地铁隧道施工引起的地表沉降和地层变形规律；地层位移与变形安全性评价模型和分析技术；开挖施工引起的地层位移与建筑物的相互作用的基础模型；     

基于SD模型的地铁盾构施工人员安全能力仿真

为研究地铁盾构施工人员安全能力的动态演变规律,减少地铁盾构施工安全事故,建立基于系统动力学（SD）的地铁盾构施工人员安全能力仿真模型。首先,从施工人员个体特质、组织管理以及施工环境3个方面提取盾构施工人员安全能力影响因素,并运用结构方程模型（SEM）验证主要影响因素及因素间的关系;然后,运用SD模型构建地铁盾构施工人员安全能力仿真模型;最后,对成都地铁11号线盾构施工人员进行实证分析。结果表明:地铁盾构施工人员安全能力在前8 h缓慢上升,后4 h快速下降;在前5 h,提高施工人员个体特质、改善施工环境以及提高组织管理水平均能提高安全能力;提高组织管理水平能够减缓后4 h安全能力的下降趋势。     

地铁车站深基坑建设对邻近建筑物安全的影响评估

为确保地铁车站深基坑施工期间邻近建筑物的安全性和正常使用的要求,根据既有建筑物基础类型、结构形式、建造时期和使用情况,确定既有建筑物基础的剩余变位能力,基于地铁车站的设计文件及施工方案,采用数值计算方法评判既有建筑物基础在车站深基坑施工期间的变形是否超过剩余变位值,可通过不断调整设计方案及施工方案直至满足其安全性为止,以保证建筑物在地铁车站施工期间建筑物的正常使用。工程实践表明,车站主体结构施工结束后地表沉降及邻近地面建筑物的变形值均在规定范围以内,有效降低了施工期间邻近建筑物面临的倾斜、沉降过大等风险。研究成果能为地铁车站深基坑建设前对邻近建筑物结构安全评估具有重要的指导意义和实用价值,为风险工程在设计及施工阶段进行安全性评估与评价提供有力指导。