双参数地基中隧道下穿既有管线的显式解析解分析

针对隧道下穿诱发既有管线响应问题,基于Pasternak地基模型推导管线变形控制微分方程,并采用朗斯基行列式和常数变易法给出全定义域内管线挠度、转角、弯矩和剪力的显式解析解。结合工程实例,将该方法所得管线挠度与实测数据及已有文献结果进行对比,对显式解析解的可行性和优异性进行验证。此外,分析了沉降槽宽度参数和剪切层刚度系数对管线响应的影响。结果表明：所提方法给出的管线挠度与实测数据吻合较好;随沉降槽宽度参数增大,管线响应范围扩大,管线挠度增加,管线最大转角先增大后减小,管线最大弯矩值和最大剪力值减小;随剪切层刚度系数增大,管线响应范围受到影响较小,管线挠度在隧道中轴线附近范围增加,管线转角在峰值附近范围增大,管线弯矩最大值和剪力最大值减小。     

小直径泥水盾构隧道施工通风散热数值模拟

在小直径泥水盾构隧道中,机电液设备数量众多且布置密集,盾构机掘进过程中产生大量热量,极易使有限的隧道空间内环境温度迅速升高.为改善小直径盾构隧道内通风环境,保障施工人员的健康安全及设备的正常运行,通过数值模拟方法研究了某小直径泥水盾构隧道内盾构施工区域通风流场及温度场分布规律,并通过现场测试数据验证了模拟结果的准确性,引入通风制冷系统对原压入式通风方案进行优化改进,并研究了优化后通风系统的温度控制效果.结果表明:在隧道施工过程中,原压入式通风方案下后配套拖车设备侧存在高温流动死区,不利于设备的通风散热;当通风风管出口风速达20 m/s以上时,可将盾构施工区域空气流速提高至0.2 m/s以上,能有效减少隧道内流动死区体积,但由于风管出口风温较高,局部高温区域仍然存在;采用通风制冷系统后,风管内通风气流得到冷却,隧道内空气环境温度能够降低至25℃以下,局部高温区域明显减少,可达到较好的通风散热效果.     

空气质量测试在长大隧道施工中的应用

为避免隧道施工空气中的有害气体和粉尘危害施工人员健康,利用PortaSens Ⅱ气体检测仪和激光粉尘仪分别对隧道施工中的主要有害气体和粉尘进行现场测试,根据测试数据对施工通风效果进行评价,对通风存在的缺陷进行完善.油竹山隧道空气质量测试结果显示,隧道施工第1、2阶段通风效果良好,第3阶段粉尘质量浓度超标.针对粉尘超标,在隧道产生粉尘最多的掌子面附近增设于式空气除尘机.增设除尘机后的掌子面附近粉尘测试数据显示,除尘机开启120s后,空气中的粉尘质量浓度由初始的75 mg/m3下降到3 mg/m3,空气质量达到隧道施工环境标准.隧道施工中,增设空气除尘的通风系统可有效保证洞内空气质量;在污风出口采取喷洒水雾、加强绿化等措施可减轻排出的污风对隧道周围环境的污染.     

隧道施工通风除尘技术项目承包的探析

０引言在解放以来的几十年中,党和国家对劳动保护工作十分重视,在改善劳动条件、控制职业危害、保障劳动者身体健康等方面,制定颁发了一系列方针政策和法规性文件。各行业、企业也都相应建立健全了一些行之有效的规章制度,基本形成了一套较完整的控制职业危害的监督管理办法和工作体系。但随着我国经济体制改革的不断深化,在以社会主义市场经济逐渐替代计划经济管理模式的过渡时期,行业企业行政管理机制发生了相当大的变化。在新的历史时期适应社会主义市场经济的管理模式和法律约束行为机制尚待建立完善之时,铁路新线建设的一些基层…     

结构物损伤预测模型及其在隧道施工中的应用

基于结构物风险评估理论,构建结构物损伤预测模型,并将其应用于隧道施工的研究中,以解决在地下工程施工中引起地上建筑损伤预测的技术难题。将数值模拟与模糊数学隶属度相结合,形成对结构物在隧道工程施工状态下的损伤预测模式,并以西安地铁某区间盾构下穿高铁涵洞为算例,提取相应的智能监测数据对该预测模式的可行性进行验证。结果表明,数值模拟与模糊数学隶属度相结合的结构物损伤预测模型计算效率高,便于操作,适用于隧道工程施工时对地上建筑物的安全评估,能有效解决在地下工程施工中引起地上建筑损伤预测的技术难题。     

隧道施工中的地质灾害预警

建立隧道施工地质灾害预警是减少和避免因地质灾害造成财产损失、人员伤亡的有效办法。本文通过阐述建立隧道施工地质灾害预警的必要性,预警分级以及各预警级别的应对措施,技术和组织保证措施,从全面建立、组织和实施阐述了隧道施工地质灾害预警的全过程,为隧道施工安全提供参考性文件。     

大断面/中断面、长距离隧道施工通风特性及风险分析

针对上海崇明越江遂道(大断面)及青草沙原水工程越江(中断面)超长距离隧道,基于通风的有关理论建立物理数学模型,利用有限体积方法和SIMPLE算法,研究隧道施工中盾构机掘进面附近流场的湍流特性.参照隧道内作业环境标准,讨论大断面隧道掘进面环境温度较高的情况与中断面隧道发生有害气体意外泄漏的事故,分析相应的通风方案对盾构机工作区域热量释放及对有害气体扩散的控制.     

矿井通风网路的线性解算法及其程序设计

针对“京大二试算法”存在的不足——当已知矿井总风量时,“京大二试算法”的迭代格式是错误的,解算出的风量分配不合理,提出了矿井通风网络线性算法的数学模型.该通风网络算法是将支路特性方程变换为线性关系,则风网回路方程被线性化,就可以应用线性逼近法求解.该算法弥补了“京大二试算法”的缺陷,当已知矿井总风量时,解算出的风量值更接近真值,结果更加精确.介绍了线性算法数学模型的迭代格式及迭代精度问题,并编制了该线性算法的Matlab程序,程序简单,节省计算时间,给出了算法原理,并以实例进行计算,得到了令人满意的结果.     

层析扫描成像技术在隧道施工地质预报中的应用

以三峡翻坝高速公路项目鸡公岭隧道工程为例,介绍了层析扫描成像技术(耵盯)的基本原理、传感器布设与信号接收、数据处理方法等,并应用该技术进行施工地质预报.结果表明,TRT技术对隧道围岩级别与含水体的预报准确率较高,其预报成果可以满足安全施工的要求.     

纵向风对隧道火灾拱顶最高温度及其位置的影响

研究了燃烧风洞内不同纵向风速、不同火源功率条件下,隧道近火源区顶部温度沿纵向分布情况。结果表明,纵向风对不同尺寸火源条件下的顶部温度的影响呈不同特征。对较小尺寸火源,隧道顶部温升随风速增加而减小至稳定值;而对较大尺寸火源,顶部温升随风速增加先增加后减小。对于矩形火源,当纵向风较小(0.5~1.5m/s)时,长边平行于纵向风时顶部最高温升大于长边垂直于纵向风的情况;而当纵向风较大(≥2 m/s)时,两种油盘放置方式的顶部最高温升一致。纵向风作用下,顶部最高温升位置向下游呈现"两次移动"特征,即随着纵向风速增加该位置先向下游移动,当风速达到某一值时,隧道拱顶的加热机制由对流和辐射共同主控转变为辐射单独主控,最高温升位置突变回到上游后再次逐渐向下游移动。     

Reliability estimation of auxiliary ventilation systems in long tunnels during construction

Ventilation system should blow large quantity of airflow particularly in case of toxic or explosive gasses emission from the wall rocks and face, especially in long tunnels. In these cases, multiple jet fans are usually required, so that they could be grouped together as serial, parallel or combined arrangements through ventilation system or equally spaced along the tunnel. There is a serious requirement to have some reserved jet fans along with the main once, so that the operation of the ventilation system could be reliable. Operation of a ventilation system is usually evaluated by experiences and engineering judgments which follow empirical methods.The aim of this paper is to introduce an approach to evaluate reliability of ventilation system in the long tunnels. The method is based upon using the failure rate time to determine the probability of the failure of an active jet fan and also the repair rate time to determine the probability of repairing the out of work ones .In this approach, the active and standby jet fans are modelled as a stochastic process. Therefore, the probability of replacing each failed jet fan with a standby jet fan is estimated using Markov Chains theory .From this point of view a more realistic decision-making for the number of standby jet fans and also reducing the risk as well as uncertainties can be based upon the analysis of such a results.     

活塞风数值模拟及在矿内运输巷道中的应用

为了研究矿井活塞风对矿井通风系统稳定性的影响,探讨活塞风的成因,分析矿内活塞风大小的影响因素.采用计算流体力学的商业软件FLUENT,模拟研究矿内运输工具运动时巷道内气流速度流场和压力分布特征.数值研究结果表明: 在巷道的不同位置,活塞风的风流状态不同;矿内运输工具的运输方向对活塞风具有很大的影响.为进一步分析矿井活塞风对矿井通风系统稳定性的影响提供指导.     

铁路隧道TBM施工风险评估

采用基于熵权的模糊综合评估模型对西秦岭特长铁路隧道TBM施工风险进行分析,识别关键风险因素并提出施工应对策略。首先结合西秦岭隧道项目工程特点,参照《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》进行TBM施工风险识别,将其归结为设备风险、掘进风险、辅助工序风险三大方面,对每个方面细分出4项一级风险因素。接着确定各层次风险因素权重:借助专家调查确定一级风险发生的概率等级,运用熵权法确定底层风险权重;运用层次分析法确定三大方面风险权重。最后建立二级模糊综合评判模型,评估西秦岭铁路隧道右线的施工风险等级。通过现场专家调查得到的一级风险因素后果损失等级表建立一级评判隶属度矩阵,进行一级模糊评判;并将结果作为二级评判因素的评价集,进行第二级综合评判,评定该项目为2级风险。同时借助熵权反映底层各风险因素的重要程度,确定关键风险因素并判断其风险等级,提出施工应对措施。     

隧道施工通风壁面粗糙度评定方法及其工程应用

隧道通风数值计算中定义壁面粗糙程度的参数由粗糙高度和粗糙常数构成,参数的选取很难利用数学推导的方式进行研究。依托衢宁铁路鹫峰山隧道的施工通风项目,采用数值模拟并结合现场实测数据研究了隧道内壁面粗糙度的评定方法、取值和工程应用。结果表明:隧道壁面平均粗糙高度由隧道内实际开挖轮廓线和设计开挖轮廓线之间包络的面积与取样长度的比值确定,计算得到了隧道横断面平均粗糙高度为0. 191 m,纵向平均粗糙高度为0. 231 m;建立了粗糙常数Rc与粗糙单元间距、形状的关系,同时得到基本模型对应的Rc计算公式;基于典型理想壁面模型,以原模型面积减去理想模型的面积(绝对值)除以原模型面积所得值最小定义了最优简化模型,提出了关于壁面粗糙常数取值的计算方法,并以此计算出鹫峰山隧道壁面粗糙常数Rc为0.46。最终根据Rh和Rc的取值,采用三维数值模拟,分析了隧道内CO质量浓度不同时间段的分布规律。由于压入式通风自身的缺陷(无法突破长度瓶颈),且受现场布置及施工方式所限,通风距离超过3 000 m很难满足施工条件的需要,无法达到规定的洞内作业环境条件。因此,急需对现有的通风方式进行优化和调整。     

FLUENT在公路隧道有毒气体事故泄漏扩散研究中的应用

针对公路隧道内氯气扩散问题,以计算流体力学(CFD)为理论基础,应用GAMBTT软件进行几何模型构建和网格划分.用FLUENT对所建模型中的风场和氯气泄漏扩散结果进行了模拟分析.通过不同位置氯气质量分数的比较,分析了稳定纵向通风条件下.隧道内障碍物和氯气重力效应对扩散的影响.从模拟结果可以看出,隧道内的障碍物(主要是汽车)对氯气扩散有明显阻拦作用.造成氯气在下部空间的扩散比上部空间要慢,而且距泄漏源相同距离处.下部空间的氯气质量分数远小于上部空间.同时讨论了泄漏源位置对氯气扩散范围的影响,结果表明即使在泄漏源较高的情况下,经过一段距离的扩散,氯气也会由于重力作用逐渐到达地面.最后,论证了FLUENT软件对处理隧道内毒气扩散问题的适用性,为研究工作的进一步开展提供了依据.     

黄土长大隧道机械化快速施工及安全控制技术研究

为解决黄土长大隧道工期受限问题,拟采用成套机械化工装设备配合三台阶三步法快速施工工艺完成安全、高效的隧道施工。以蒙华运煤专线隧道群快速作业为背景,研究三台阶三步法快速施工工艺和安全控制技术,提出能有效控制黄土隧道围岩变形量的“两紧跟”技术和解决衬砌混凝土背后脱空问题的二衬混凝土滑槽逐窗入模浇筑技术、拱顶带模注浆及防脱空监测技术。结果表明:联合应用“两紧跟”技术、混凝土滑槽逐窗入模技术和拱顶带模注浆及防脱空监测技术可大幅提高成套机械化工装设备配合三台阶三步法快速掘进施工的可靠性,保障工程快速、安全及经济施工。研究结果具有较好的普适性,可成为长大黄土隧道快速施工工艺选择的依据和施工安全控制问题的典型解决方案。     

矩形巷道围岩应力解析解

为得出矩形断面巷道围岩应力分布特征,采用复变函数解法对矩形巷道围岩弹性应力进行解析,得出了应力分量的曲线坐标表达式;分析了巷道高宽比和侧压对围岩应力的影响.结果表明,高宽相等时巷道最大应力最小,边界最大应力随侧压系数增大而增大.无论侧压和高宽比如何变化,四角附近区域应力集中系数均最大.同高宽比情况下,随侧压增加,矩形巷道径向应力的峰值近似呈线性增加,环向应力峰值减小,径向应力和环向应力峰值均向围岩内部迁移.相同侧压下,随巷道高宽比增大,径向应力和环向应力峰值均向围岩内部迁移.相同高宽比和侧压下,距离巷道右帮越远,径向应力越大,环向压应力先增后减.     

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。