砂土层中隧道漏砂情况下的安全性研究

盾构隧道的漏水漏砂会引起隧道周围土体应力的变化,导致隧道周围局部或者大范围的土体松动,以致改变隧道横向受力与变形模式,影响隧道结构的安全。采用可考虑大变形的颗粒流方法 PFC,研究隧道不同部位发生漏砂时隧道周围土体的应力变化规律及隧道内力、横向变形的发展规律。结果表明:隧道腰部漏砂引起漏砂位置外围土体松动并进而在松动区外围形成土拱区,隧道扁圆化趋势加剧,隧道内力急剧增加;隧道顶部和底部漏砂极易导致顶部和底部弯矩符号发生变化,改变隧道横向受力模式;隧道肩部发生漏砂时,隧道最大弯矩点向漏砂位置转移,危及隧道肩部管片结构的安全。     

高速铁路隧道与明线段噪声影响对比分析

测试设计时速350 km高速铁路隧道与明线路基段噪声,获得动车组进出隧道时噪声与路基区段噪声时频特性差异,分析认为导致差异产生的主要影响因素包括隧道混响声、噪声沿隧道的传播、隧道壁对噪声的遮挡、隧道对气动声源的影响等。试验结果表明:动车组在隧道内时有较高噪声传出洞口,宜采用暴露声级评价隧道洞口与明线段噪声差异;隧道洞口声环境恶化主要由动车组驶出隧道引起,暴露声级高出路基区段约2 dB(A),驶入隧道时暴露声级与路基区段相差较小。     

基于视频数据的城市隧道交通运行特征与安全研究

为降低城市隧道交通事故率,提高车辆出行安全,以上海市翔殷路跨江隧道为研究对象,利用视频采集技术、车辆跟踪调查采集隧道交通运行数据,分析城市隧道交通运行特征及驾驶员在隧道内驾驶行为特征,并进一步研究其与隧道交通事故的关系。对隧道内车辆的速度、密度分布,变道行为进行分析,发现隧道南线入口处内外断面平均车速的显著差异可以解释该处追尾事故高发,隧道内车辆频繁变换车道导致隧道侧碰事故占较大比例。为改善城市隧道交通安全,在隧道内进行限速和限制车辆变道是必要的。     

铁路长大隧道健康状况远程监测诊断装备系统研究

基于服役期铁路长大隧道健康状况劣化影响因素分析,结合隧道衬砌结构特点和健康状况监测实际,采用智能传感、信息融合、故障诊断技术,构建集监测、诊断、评估于一体的长大隧道健康状况远程监测诊断装备系统。研究系统的软硬件设施及其布设技术,建立长大隧道健康状况综合评估体系,给出健康诊断量化评估标准。以国内某铁路长大隧道为例,对其健康状况实施远程监测与诊断分析。结果表明,该条服役隧道健康问题的主要影响因素为隧道衬砌漏水、隧道衬砌裂缝、隧道衬砌变形、隧道衬砌剥落等病害,尤以隧道衬砌变形最为严重,健康等级为4级。     

高性能隧道防火涂料的产业化推广

鉴于隧道火灾特点及其危害性,隧道防火的重要性与日俱增。涂装隧道防火涂料是隧道防火的有效方法,文中简述了隧道防火涂料的防火机理,研制原则及制备流程。福建省防火阻燃材料重点实验室开展隧道防火涂料的研制,项目产品DP-3型混凝土隧道防火涂料完成在厦门大平公司的中试,并投入市场,产生良好的社会、经济效益,实现了隧道防火涂料成果产业化推广。该涂料已应用于数十项隧道工程的防火涂装,均一次性通过项目验收,获得优良评价。     

公路隧道火灾风险评价模型及应用

公路隧道火灾风险评价研究是预防和控制公路隧道火灾事故的重要手段。通过火灾案例统计分析,运用安全系统工程方法分析公路隧道火灾事故原因,从设备因素、人员因素、环境因素以及管理因素四个方面构建公路隧道火灾风险评价指标体系。建立了基于模糊层次评价法公路隧道火灾风险评价数学模型;最后对某公路隧道进行应用实例研究,确定了公路隧道的火灾风险等级并提出了相应的改进措施。结果表明公路隧道火灾风险评价指标体系以及评价方法能合理反映公路隧道的火灾风险。     

隧道坡度对临界风速影响的数值研究

临界风速即隧道火灾过程中能有效控制烟气于火源下风方向而不发生逆流的最小纵向通风风速,是隧道火灾烟气控制的关键所在.根据国内外的研究结果,临界风速与火灾规模、隧道规模以及断面形状等因素有关.在坡度隧道中,由于坡度的作用,使得坡度隧道临界风速与水平隧道有着一定的差别.利用火灾动力学模拟软件(FDS)对隧道坡度在0°～10°变化时上坡隧道与下坡隧道所对应的隧道临界风速进行数值模拟分析,研究分析了隧道坡度对隧道临界风速的影响规律.     

细水雾抑制隧道甲醇火灾的全尺寸实验研究

针对难以迅速扑灭的隧道甲醇火灾场景,在截面积9.14 m~2,长38 m的全尺寸隧道内开展了一系列实验,研究了不同通风条件下多喷头细水雾系统对隧道甲醇火灾的抑制作用。通过分析火源周围温度分布、火源下风向隧道温度分布及隧道能见度等参数,综合评估了通风条件下细水雾系统抑制隧道火灾的效果。结果表明:纵向通风降低隧道温度的同时易引起人眼高度处温度升高;细水雾能迅速控制火灾发展并有效降低隧道温度,但细水雾雾滴的扩散与沉降易造成隧道能见度的下降。在本文条件下,风速为4.98 m/s的纵向通风和10 MPa压力下的6喷头细水雾系统共同作用能够有效降低火源周围温度和隧道温度,并显著提高隧道能见度。     

纵向通风下卜型分岔隧道火灾烟气流动特性的数值模拟分析

为研究纵向通风下卜型分岔隧道内火灾烟气的流动特性,建立1∶10的卜型分岔隧道缩尺寸模型,分析火源功率和主隧道内的纵向风速对隧道内温度场和临界风速的影响。研究结果表明：其他条件不变时,随火源功率增大,主隧道内热烟气流动范围增大,热烟气最大温升增大;随通风风速增大,隧道内向主隧道下游运动的热烟气比例增加,进入支隧道的烟气减少;研究提出纵向通风下分岔角度为120°的分岔隧道顶棚下方最大温升的关系式以及临界风速表达式,为分岔隧道火灾烟气控制提供参考。     

基于ISM法的公路隧道火灾事故致因研究

以降低公路隧道火灾风险为目的,结合国内外公路隧道火灾特点及危害,分析研究了公路隧道火灾事故的致因。采用解释结构模型(ISM)分析各原因之间的层次关系,建立了4级递阶结构关系。结果显示:第一层致因为隧道中运行车辆的起火和隧道自身结构火灾起火;第二层为隧道中司乘人员引起的不同车辆火灾和隧道运营管理存在危险性;第三层为隧道中车辆的危险性预防和对隧道的安全检查;最深层原因集中于管理因素,安全教育、安全意识的形成和对安全监管的投入力度上,隧道运营管理者的行为措施。交通管理部门可以通过对公路隧道火灾起火原因分析出发,找出增强隧道安全性的有效途径。     

重载铁路隧道可燃物极大丰富条件下火灾温度场数值模拟

针对重载铁路隧道内重载列车运载大量可燃物贯穿整条隧道的情况,建立了500m双线重载铁路隧道模型,利用大涡模拟技术,采用数值模拟的方法探讨了可燃物极大丰富条件下重载铁路隧道内,不同初始火源功率、起火位置下可燃物(红松木)火灾蔓延规律,进而分析了重载列车起火后隧道内火灾沿纵向、横向的温度分布特点、变化规律及后果影响。结果表明:重载铁路隧道内重载列车一旦发生火灾,不同起火位置对火灾向周围的蔓延速度有着明显的影响,而当火灾发生大面积蔓延时,由于隧道内通风量受限,将最终形成两侧隧道口附近燃烧剧烈,而中部较长区域燃烧受到显著抑制的特点。这也导致了隧道内拱顶附近处的最高温度位置由初始火源正上方,沿纵向逐渐向隧道洞口移动,并最终稳定在两侧隧道口附近,同时隧道中部温度也发生大幅度降低,这种温度分布特征对隧道衬砌结构损伤及破坏将产生重要影响。     

隧道火灾研究的知识图谱分析

为了解隧道火灾研究领域的整体情况,绘制隧道火灾科学的知识图谱,本文基于2000-2018年Web of Science和CNKI刊载的隧道火灾论文,利用VOSviewer技术,对隧道火灾科学进行全面可视化分析图谱显示,国际上隧道火灾研究的核心主题是Simulation、Tunnel Ventilation Temperature and Smoke、Tunnel Fire Safety,国内是数值模拟、隧道救援与疏散、隧道的消防灭火、火灾探测报警、隧道结构;高产的作者是Ji Jie和徐志胜等,近期活跃的作者是Zhang Shaogang和石晓龙等;开展隧道火灾研究的国家多位于欧洲。结果表明隧道火灾研究领域的发文量、主题分布及作者间的合作都已初具规模,国内更偏重于工程应用的研究,主题演变略快于国外,我国在此领域处于核心地位。     

基于AHP可拓综合方法的公路隧道安全等级判定研究

研究了公路隧道安全现状的评价体系,并应用可拓集理论、层次分析法和有关隧道安全评价的专业知识,将可拓集理论与安全评价相结合,建立基于可拓学的公路隧道安全评价分析的物元模型。对辽宁阜新大巴沟隧道运用了这种新的安全评价方法,实践表明:基于AHP可拓综合方法的公路隧道安全评价方法可以准确反映公路隧道的安全等级。     

基于隧道火灾的消防机器人系统研究

首先介绍了隧道消防的重要意义 ,分析了隧道火灾的特点 ,提出一种早发现、早灭火的隧道消防系统方案。针对隧道消防机器人的功能要求 ,提出了机器人总体设计方案 ,确定了一种安装空间小、工作范围大的机器人执行机构。同时将一种集测温、测烟雾粒子、测气压等多种功能于一体的新型传感器应用于隧道火灾的预报中 ,提高了隧道火灾的报警有效率。这种隧道消防机器人系统的研制为隧道火灾的早期扑救提供了一种新的途径 ,对隧道、库房、地下停车场以及其他建筑内消防具有广泛的应用前景。     

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。     

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。     

公路隧道水害倾向性分级的Bayes判别法及应用

为提高公路隧道整体安全性能,保障人员安全,减少财产损失,避免公路隧道水害事故的发生,将Bayes判别理论应用于公路隧道水害倾向性判别和分级中。采用影响隧道水害发生的隧道区渗透系数、降水情况、单位涌水量、构造断裂带类型、围岩分级、隧道施工情况、防排水措施情况等7项指标作为基本判别因子;将公路隧道水害倾向性分为4个等级作为Bayes判别分析的4个正态总体。以采自典型的20组公路隧道的实测数据为训练样本,建立公路隧道水害倾向性分级的Bayes判别函数。对训练后的模型运用交叉确认估计法进行验证,然后运用该模型对6条待检验的公路隧道样本的水害倾向性进行分级。研究结果表明:构建的Bayes判别分析模型误判率极低,分级效果合理有效,可以运用于公路隧道水害倾向性的分级中,有利于公路隧道水害的预防和治理。