盾构隧道内大客车人员下车试验及数值模拟研究

为研究盾构隧道火灾时大客车人员构成比例及满载系数对下车时间影响,采用现场试验及Pathfinder数值模拟,分析不同人员构成比例及满载系数下大客车人员下车过程.结果表明:不考虑人员疏散反应时间情况,大客车下车时间为54～68 s,大客车平均下车时间为60.68 s,每位人员平均下车时间为1.22 s;老人下车时间最长,...     

盾构隧道动态施工诱发地面沉降试验研究

为准确预测盾构隧道动态开挖引起的地层变位,采用自行研制的室内模型试验装置对不同地层损失率条件下砂土中盾构隧道动态开挖进行室内模型试验。研究结果表明:不同地层损失率条件下,盾构开挖面超越监测断面将引起天然砂土地面沉降陡增,其增幅随地层损失率增大而增大;当开挖面超出监测断面约2倍隧道直径时,砂土地面沉降随盾构推进趋于稳定,且稳定砂土地面沉降槽宽度随地层损失率增大而减小。     

隧道盾构施工关键风险因素辨识研究

为准确辨识隧道盾构施工的关键风险因素,提出一种结合探索性因子分析(EFA)和结构方程模型(SEM)的分析方法。向4个城市隧道盾构施工项目发放共378份问卷,收集受访者对隧道安全风险总体分布的看法;基于EFA从36个风险因素中提取7个公共风险因素,并运用SEM检验隧道盾构施工安全性与7个公共风险因素间的关系;通过假设检验和拟合优度检验对所建立的SEM模型进行验证;运用路径系数描述各个风险因素对安全性的影响。研究发现:盾构机(TBM)的进洞和出洞的风险对地铁施工安全的影响最大;用该方法可确定隧道盾构施工中主要的风险因素,为改善地铁施工安全管理提供指导。     

盾构隧道下穿建筑物引起的地表沉降分析及控制研究

以广东某区间地铁隧道下穿单层工业厂房为工程背景,在ANSYS平台建立了地铁盾构施工的三维模型,再通过有限差分软件FLAC3D对不同工况下不同开挖阶段的横、纵向地表沉降进行数值模拟计算,研究了盾构隧道开挖时的空间效应和时间效应对地表沉降及周围建筑物的影响规律。同时针对上软下硬复合地层中的沉降控制技术进行研究,可为类似工程的沉降控制提供有力参考。     

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。     

山岭隧道施工中塌方风险评估模型研究及应用

为评估隧道施工中塌方风险,以确定其可能性及严重程度作为2条主线。由文献调研并结合待评估隧道风险特征、施工现状、工程概况等建立塌方可能性评估指标体系,运用层次分析法(AHP)与多层次模糊综合决策确定塌方风险事件可能性等级,定性指标由专家评判确定对各可能性等级的隶属度,定量指标的隶属度以正态分布作为隶属函数求出;综合考虑多种事故后果类型,选用当量估计法确定塌方风险事件严重程度;最后基于风险矩阵法确定隧道塌方风险等级。将本模型应用于兴隆隧道1号斜井,经评估该斜井塌方风险等级为Ⅲ级,即较大风险,后续施工中须采取有效措施降低风险,减少风险可能导致的损失。     

未确知测度理论在盾构下穿既有隧道安全风险评价中的应用

盾构下穿既有隧道工程施工通常存在较大风险,为了对风险等级做出准确有效的评价,提出了基于未确知测度理论的盾构下穿既有隧道安全风险评价模型。首先,通过对相关规范和现有文献的研究,并结合盾构下穿隧道施工的特点,构建了盾构下穿既有隧道安全风险评价指标体系,包括盾构掘进参数、新建隧道条件、既有隧道条件、地质条件和施工管理条件5个一级指标,以及掘进速度、掘进推力、注浆压力等19个二级指标;其次,将综合安全风险划分为5个等级,并明确了各指标的等级划分标准;然后基于熵权-未确知测度理论构建盾构下穿既有隧道安全风险评价模型,采用熵权法确定指标权重,根据未确知测度理论构建各指标的单指标未确知测度函数,将各指标数据值代入单指标未确知测度函数中得到单指标测度评价矩阵,结合指标权重和单指标测度评价矩阵计算得到多指标测度评价向量,依照置信度准则确定安全风险等级;最后,将提出的模型应用于实际盾构下穿既有隧道工程中,对其进行安全风险等级评价。结果表明,模型评价结果与实际风险等级一致,并通过与模糊层析分析法对比验证了所提模型应用于工程实践的有效性,研究结果可为实际施工安全管理提供决策支持。     

类矩形盾构隧道火灾通风控烟关键参数研究

类矩形隧道由于减少了使用空间,只能采取无防火门式的横向联络通道,若不采取有效的通风控烟方案,易导致着火隧道烟气通过联络通道侵入非事故隧道。采用FDS数值模拟,建立了全尺寸区间隧道模型,分析不同火源位置、联络通道设置方式下对隧道纵向通风控烟的影响。结果表明:联络通道的孔洞设置方式直接影响了纵向通风从事故隧道往非事故隧道分流的大小,从而影响控烟效果。在确保人员安全疏散的前提下,事故隧道断面风速至少需要2.40 m/s。     

超长距离盾构隧道疏散通道加压送风系统研究

为确保隧道火灾时人行疏散通道安全性,通过在人行疏散通道两端设置独立机械加压送风系统,使疏散通道保持正压状态,防止烟气侵入。利用风速法计算疏散通道加压送风量,利用FDS软件模拟计算单侧及双侧2种送风方式下隧道内烟气蔓延范围、疏散口及疏散通道气流速率分布情况。结果表明:对疏散通道加压送风时,应重点分析火源附近150 m范围内疏散口气流速率是否符合规范要求;当开启疏散口数量≤10时,采用单侧或双侧送风方式对疏散通道加压送风,疏散口稳定时气流速率均符合规范要求;采用双侧送风方式疏散口气流速率分布规律较优,确保加压送风系统适用性。     

大断面盾构隧道内铁路振动特性试验研究

高速铁路采用地下线的形式穿越城区可能引起的环境问题受到关注。通过现场测试,对大断面盾构隧道内的铁路振动进行了研究。测试结果表明,当动车组以80 km/h速度通过隧道典型断面时,钢轨的铅垂向振动加速度峰值接近200 m/s²,轨道板的铅垂向振动加速度峰值接近1.5 m/s²,隧道壁的铅垂向振动加速度峰值接近0.1 m/s²。大断面盾构隧道内的振动衰减规律与以往不同,钢轨至轨道板的Z振级最大值平均衰减8 dB左右,轨道板至隧道壁的Z振级最大值平均衰减超过40 dB。     

大断面盾构隧道混凝土构件的耐火试验研究

研究了大断面盾构隧道混凝土构件在火灾条件下的温度变化规律.根据汕头市苏埃通道工程的实际结构,通过立式火灾试验炉及卧式火灾试验炉,对盾构隧道的管片接缝、衬砌牛腿及排烟道顶隔板进行了耐火试验.试验中采用RABT升温曲线,测量了盾构隧道不同混凝土构件在耐火试验中的温度-时间分布曲线.结果表明:管片接缝的温度随管片缝隙宽度减小而降低,管片缝隙宽度越小,在火灾中受到的影响越小;在衬砌牛腿耐火试验中,衬砌牛腿植筋处的温度较低,而靠近火源的混凝土表面的测点温度较高,受火面的混凝土出现了局部损伤,需对牛腿结构受火面进行防火保护;在顶隔板耐火试验中,顶隔板内部温度沿厚度方向呈非均匀分布,靠近受火面的温度高,上部区域温度与中部区域温度相差不大,受火面侧已经有部分厚度的混凝土受到局部的损伤.研究结果可为盾构隧道结构设计优化和其他类似工程提供参考.     

盾构隧道顶侧壁排烟模式的排烟效果研究

为了研究顶侧壁排烟模式对盾构隧道排烟效果的影响,基于CFD数值模拟分析方法,通过烟气蔓延范围、隧道拱顶温度、烟气层厚度、排烟口的排烟速率和排烟效率等参数的变化规律分析对比顶侧壁、侧壁及顶部3种排烟模式对盾构隧道内火灾烟气的控制效果。结果表明,顶侧壁排烟模式和侧壁排烟模式的烟气蔓延距离较远,3种排烟模式下烟气层厚度和拱顶温度在火源两侧均呈现近似对称分布,顶部排烟模式的排烟效率明显高于顶侧壁排烟模式和侧壁排烟模式。综合考虑,顶侧壁排烟模式的烟气控制效果欠佳,因此从烟气防治的角度考虑盾构隧道排烟设计应避免顶侧壁排烟模式。     

地铁大断面隧道盾构过江风险分析及数值模拟

在地铁建设过程中,常出现线路须下穿大江大河的情况,尤其在南京、广州等南方城市的地铁建设中,这种情况更为普遍。本文以南京地铁西延过江线穿越长江段为工程背景,分析了大断面单洞地铁隧道盾构施工的施工风险,并采用数值模拟的方法,对施工过程进行模拟,通过对位移、应力及渗流场的分析,研究了大断面过江施工方案的安全性。     

区间盾构隧道联络道施工对隧道结构和周围地层安全性影响的研究

在建成的区间盾构隧道基础上,采用矿山法构筑联络通道是地铁工程施工的难点。由于盾构隧道联络通道的施工需要拆除区间隧道的部分管片,极易导致盾构管片发生过大的变形,使得隧道结构受损。笔者采用3DFLAC数值分析软件对区间盾构隧道之间的联络道施工进行了三维弹塑性仿真分析,分析了联络道施工对盾构隧道变形、盾构管片受力及联络通道地表沉降的影响,数值模拟得出的结论为制定施工辅助安全措施提供了依据。     

双层盾构隧道火灾超380℃耐火极限范围研究

隧道火灾高温会降低隧道结构的承载力和可靠性。为探讨双层盾构隧道结构的超耐火极限(超过380℃耐火极限),利用数值模拟方法,研究了与RABT标准升温曲线对应火源功率下,不同火源位置对顶烟道板、排烟道(疏散道)侧墙、顶烟道内盾构管片超耐火极限区域变化的影响,进而得到了隧道结构防火保护范围。结果表明：顶烟道板和排烟道(疏散道)侧墙的超耐火极限区域分布规律近似;火源距排烟道侧墙1 m(工况2)为最危险情况,需对隧道侧墙顶部往下1.75 m范围内进行防火保护;排烟口烧毁后,导致附近管片表面存在超耐火极限区域,需对隧道盾构管片结构在排烟口两侧各10 m进行防火保护。     

盾构铁路隧道坡度对火灾烟气蔓延的影响研究

为研究坡度隧道内列车阻滞后的火灾烟气蔓延行为,利用火灾动力学模拟软件(FDS)建立盾构铁路隧道火灾模型和CRH6高速列车阻滞模型,隧道坡度分别为0％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％和4.0％,通过分析隧道内烟气、温度、能见度等特征参数的变化规律,研究坡度隧道内高温烟气的受力情况,探讨坡度变化...     

基于某地铁盾构隧道施工地表沉降的分析研究

盾构法施工技术以其特有的智能、安全、快捷、地层适用性广等特点与优势,在我国城市地铁建设中越来越多的得到推广和应用,但此法受工程地质条件、掘进过程人为控制等因素的影响,可能引起地表沉降。本文从盾构掘进对土体扰动而导致其平衡状态变化的角度讨论了地表沉降的机理,对盾构施工地表沉降的发展过程进行了详细的分析,最后利用轨道交通工程某号线盾构工程实际监测数据分析了地表沉降的一般规律,并提出防止地表沉降的控制措施,以期为类似工程施工提供有益的参考和帮助。     

基坑开挖引起邻侧盾构隧道开裂特性研究*

为探究基坑开挖导致邻侧既有盾构隧道出现开裂破损而带来的不利影响,采用地层-结构法与荷载-结构法相结合的计算方法,同时考虑内置钢筋对混凝土的加强作用,精细化地模拟基坑开挖影响下,非连续盾构管片结构接头处裂缝的扩展过程,揭示其开裂机制。研究结果表明:基坑开挖过程中,管片衬砌“横鸭蛋”变形模式决定了其开裂范围,即左、右拱腰附近为主开裂区;管片的裂损特征为纵向裂缝,初始裂缝由左、右拱腰外弧面逐渐向两侧接头处延展,右拱腰接头处裂缝扩展连接为沿厚度方向的环状裂缝。     

风险管理在隧道及地下工程中的应用研讨

根据隧道和地下工程的特点,明确风险的定义,并对隧道及地下工程建设中决策、实施以及运营各阶段的风险因素进行了系统总结;提出了隧道及地下工程的风险管理方法,包括风险分析、风险评价、风险应对和风险监控4个步骤;分析了隧道和地下工程风险管理实践中存在的问题,主要包括对风险的认识存在误区、风险管理系统过于分散、缺乏统一的风险接受准则和接受等级以及目前的风险管理体系与当前社会环境不相符等;针对上述问题,提出了关于提高风险管理理论水平、建立动态的风险管理体系、加强重大事故预测预报、完善隧道和地下工程风险管理的法律法规以及改变"被动式"的管理理念等方面的建议。     

水幕在隧道中灭火的数值模拟研究

利用CFD软件中的专用FDS软件对水幕在隧道产生火灾进行灭火模拟研究,模拟水幕对隧道中火灾产生的烟气流动速度、烟气浓度以及温度等特性参数的影响,模拟得到水幕能有效地减慢地下隧道中烟雾的扩散和降低烟雾的温度,为地下工事中的人员逃离提供有力的保证,为加强地下工事的防御提供了理论参考。