空间裂缝病害下铁路隧道衬砌结构安全性研究

基于现场检测结果,针对隧道衬砌裂缝病害,借助ANSYS有限元分析软件,采用荷载－结构法建立含纵向裂缝的隧道计算模型,考虑拱顶和拱腰部位裂缝,分析不同长度、深度裂缝对衬砌结构安全性影响大小,并总结不同规模裂缝下衬砌结构安全性的变化规律。结果表明:裂缝对裂缝附近区域结构的安全性危害最大,拱顶裂缝对衬砌结构的危害程度要远大于拱腰裂缝,且裂缝深度对衬砌结构安全性影响较裂缝长度更为显著,最后在此基础上提出了空间裂缝下衬砌结构安全性评判标准,对不同规模裂缝危害进行等级划分,为隧道相应的病害整治提供了依据。     

铁路隧道衬砌裂缝整治及衬砌补强加固设计研究

通过对某铁路隧道衬砌裂缝的现场调查和研究,把衬砌质量缺陷按照裂缝宽度和长度的不同分为AA、A1、B和C四个等级,并采取不同的加固措施。重点对W钢带补强和骑缝锚杆注浆两种整治措施进行了研究,采用ABAQUS软件对整治前后衬砌的进行数值计算,得到整治前后衬砌的内力,最后计算得出整治前后衬砌的安全系数。结果表明:缺陷整治后衬砌缺陷范围内衬砌的刚度提高,并有效地提高了衬砌的安全系数,达到了整治的预期效果。该研究为隧道衬砌裂缝病害的分类提供了借鉴,同时也为隧道衬砌裂缝病害的整治与加固提供了新的方法和思路。     

新建隧道爆破对临近隧道振动特性的影响研究

为保证既有杭深铁路在临近隧道爆破施工时的安全运营,考虑既有运营隧道衬砌的支护作用,结合现场监测和数值模拟的方法,研究既有运营隧道衬砌在临近新建隧道爆破动力荷载作用下的振动特性及应力分布特征,采用FLAC3D数值模拟隧道爆破对既有运营隧道的影响,同时简要评估现场所用爆破方案的安全性,并给出相应的控爆措施。结果表明:新建隧道爆破施工时,既有运营隧道衬砌迎爆侧拱腰处的振速相对拱脚处较大,且拱腰处径向振速较大;新建隧道工作面后方已成洞区对应的既有运营隧道衬砌振速相对未成洞区较大;爆破荷载作用下运营隧道拱腰处衬砌应力值最大;爆破会对运行中的列车产生影响,应减小开挖进尺或选择在列车停运时段施工。     

铁路运营隧道病害现状及检测评估

目前铁路运营隧道病害状况严重 ,有些已达到了威胁铁路行车安全的程度。因此有必要采取可靠的检测方法来检测和评估隧道的实际状况 ,同时检测的数据也为隧道日常的维修保养及必要的整治工程提供了系统完整的依据。因此 ,就形成了从日常维护、检测评估到病害整治的一整套技术体系 ,从而使铁路隧道的运营管理技术提高到一个新的水平。最后通过一个工程实例的分析 ,进一步明确了隧道病害工作的紧迫性和必要的检测评估所起的指导作用     

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。     

基于贝叶斯网络的公路隧道服役状况诊断方法研究

隧道结构的服役状况评价结果直接影响隧道养护决策,为客观合理反映运营隧道衬砌的服役状况,基于已有研究成果和专家知识,运用层次分析法建立了由目标层、一级指标层和二级指标层构成的隧道结构服役状况评价指标体系,确定了隧道衬砌服役状况的4个评价等级。在此基础上,采用贝叶斯网络结构学习TAN方法并结合专家经验知识,建立了隧道衬砌服役状况评价的贝叶斯网络模型,并结合某隧道工程实例验证了该方法的有效性。结果表明,基于贝叶斯网络的评价模型能较好地反映隧道衬砌结构的服役状况。利用贝叶斯网络进行推理分析,能考虑评价指标之间的交互性,使得诊断结果更符合客观实际。     

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。     

改进组件树在隧道裂缝识别中的应用*

为提高衬砌裂缝病害事故隐患识别率,解决隧道表面普遍存在的对比度低、噪声污染严重、光照不均匀等问题,采用Retinex方法对图像进行噪声抑制和细节增强,结合组件树算法快速建立组件树并剪枝,建立1种新的隧道衬砌裂缝识别算法。研究结果表明:改进后的算法可有效平衡图像光照,保护图像中裂缝边缘信息,识别精度大于95%。研究结果可为识别隧道裂缝引起的安全隐患提供新的方法。     

隧道二次衬砌与初期支护间脱空原因分析及处理

随着隧道在线路中占的比重增大,其在施工过程中的质量问题也愈发明显.隧道衬砌结构的病害一般分为表面病害和非表面病害,隧道脱空是导致隧道产生多种形式病害的原因之一,随着新奥法的推广和应用,现在隧道一般都采用初期支护、防水层、二次衬砌构成的复合式衬砌结构,二次衬砌脱空问题变得十分普遍,这种病害形式将显著改变结构的受力状态,增大二次衬砌结构受拉破坏的可能性,不利于衬砌结构继续承载.本文对隧道二次衬砌脱空产生的原因进行综合分析,提出相应的预防对策,并结合金宝顶隧道洞门二次衬砌与初期支护间脱空对隧道脱空治理的关键技术进行探讨分析.     

高速铁路发展对隧道衬砌形式的影响

选取不同的隧道衬砌形式,可促使高速列车通过时产生的压力波迅速衰减,进而有效缓解高速列车通过隧道产生的空气动力学效应。从分析高速铁路隧道中的空气动力学问题及其影响因素入手,综述现有减缓措施及其弊端,提出从衬砌形式方面消减隧道中压力波的可行性;最后,对高铁隧道衬砌形式的发展方向做出合理设想,对未来高铁隧道衬砌形式的选取具有参考价值。     

基于声纳渗流技术的地铁联络通道涌水探测应用研究

针对复杂水文地质条件的地铁区间隧道联络通道涌水风险,引入声纳渗流技术探测联络通道区域内地下渗流场特征,采用三维流速矢量声纳测量仪分别进行洞内无损探测和地表井孔测量,综合判断探测区域内的渗流场分布规律。研究结果表明:声纳渗流技术可以在水文地质勘察和涌水渗漏治理中应用,快速准确地测量渗水路径、补给来源以及流速、流向、流量、渗透系数等量化指标,以此建立地下渗流场三维可视化云图,科学指导工程降水设计、涌水渗漏处理,并能验证注浆堵漏处理效果,提前防控暗挖隧道涌水渗漏风险,可为类似工程的安全风险管控提供借鉴和参考。     

管棚预支护条件下水下隧道开挖面三维稳定性分析

为研究管棚预支护条件下水下隧道开挖面稳定性,基于塑性极限分析理论,建立考虑渗流力的管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析模型,并据此确定开挖面的极限支护压力。结合深圳地铁实际工程,采用笔者提出的方法计算得到的开挖面极限支护压力较二维极限平衡法更符合实际情况,该方法的合理性得到验证。进而研究管棚预支护、地下水位和管棚剩余长度对隧道开挖面渗流力的影响。分析结果表明,渗流力对隧道开挖面稳定性有显著影响,渗流力与地下水位呈线性关系;采用管棚预支护能显著减小隧道开挖面处的渗流力,但当开挖面前方管棚剩余长度超过2倍洞径时,再增加管棚长度对减小开挖面渗流力的效果不明显。     

考虑脆性损伤和渗流的圆形水工隧洞稳定性分析

为获得更准确的隧洞围岩塑性范围和力学特征,基于非线性脆性损伤和统一强度理论,考虑渗流场和中间主应力系数,推导出隧洞围岩弹塑性应力和塑性范围表达式。通过算例分析,得出渗透比（围岩与衬砌渗透系数之比）等相关参数对隧洞塑性范围和应力的影响规律。研究结果表明:隧洞切向应力具有不连续性,在衬砌、塑性区交界处及弹塑性交界处均发生突变;随渗透比和围岩脆性程度的增大,围岩塑性半径逐渐增大,塑性区切向应力逐渐减小;中间主应力系数越大,围岩塑性半径越小,塑性区切向应力越大。采用注浆加固圈进行支护,可有效地降低围岩渗透性,减小塑性范围。研究成果可为水工隧洞支护设计和稳定性分析提供一定的理论指导。     

某铁路隧道作业场所职业危害风险控制效果评价

为了解铁路隧道作业场所职业病危害特征,评估其职业病危害风险控制效果,采用现场调查与职业病危害因素检测相结合的方法,对某铁路隧道作业场所职业病危害特征进行调查,采用职业病危害风险指数评估模型进行控制效果评估。结果表明,该铁路隧道作业场所职业危害因素主要包括生产过程中职业病危害、劳动过程中危害和生产环境中危害;主要职业病危害因素为电焊烟尘、矽尘、NO、NO2、CO、CO2、噪声、振动、高湿等;隧道内工务、电务、供电三大线路作业场所的线路维护人员接触的噪声均为轻中度危害,氮氧化物(NO、NO2)为轻度危害,接触的CO为中高度危害,线路维护人员矽尘作业岗位为轻中高度危害,易导致职业病损的发生。提出应重点监控该铁路隧道接触噪声、CO和矽尘的作业岗位,采取科学综合防控措施,改善作业环境质量,强化个人防护。     

基于云模型的长时停工隧道衬砌结构质量评价

基于长时停工隧道衬砌结构质量评价中通常存在的定性描述和定量转化问题,引入一种基于云模型理论的长时停工隧道衬砌结构质量评价方法。根据长时停工隧道衬砌结构的特点,选取锚杆数量和衬砌厚度等20项评价指标,建立了长时停工隧道衬砌结构质量分级的评价模型;通过正向正态云发生器生成对应的云模型参数,再结合各评价因子的权重,获得云模型的综合确定度,最后利用最大隶属度原则确定长时停工隧道衬砌结构质量状态等级;将该模型应用于某一长时停工隧道工程实际,评定了该隧道衬砌结构的质量状态等级。结果表明,该方法不仅能给出长时停工隧道衬砌结构的质量等级,还能客观反映长时停工隧道衬砌结构中各因素的合格情况。     

软岩大断面隧道二次衬砌支护时机的选择研究

为探明软岩大断面隧道开挖后围岩的变形与支护时机的相关关系,利用监控测量数据反演分析中获得的蠕变参数,校正ABAQUS的D-P蠕变模型;在此基础上建立数值计算模型,对具有代表性的围岩进口浅埋段、出口浅埋段和洞身段进行了相关的数值分析,研究软岩大断面隧道岩体的变形规律和支护时机之间的关系;通过埋设现场监控量测点对二衬支护时机的结果进行了验证。研究结果表明:出口和进口浅埋段的V级围岩,开挖后岩体的变形速率大、时间短,选择以最终位移量的80%为最佳支护时机,二衬的最佳支护时机为隧道开挖支护后的15 d左右;洞身段IV级围岩具有变形速率小、时间长,以最终位移量的90%为最佳支护时机,洞身段二衬的最佳支护时机为隧道开挖支护后的30 d左右。现场验证表明,选择的二次衬砌支护的时机是可行的。