喷头间距对城市隧道细水雾灭火的影响研究

为合理设置城市交通隧道细水雾自动灭火系统喷头间距,在实体隧道中进行了4种不同喷头间距的细水雾灭火实验,利用FDS软件模拟了8种喷头间距下细水雾对火灾温度、烟气密度的影响情况。研究结果表明:实验数据与模拟数据基本吻合;细水雾对隧道火灾抑制效果明显;喷头间距对火灾影响规律可划分为2个区域,对于Ⅰ区（间距<2.5 m）,单位体积细水雾质量是影响细水雾灭火的最主要因素,对于Ⅱ区（间距≥2.5 m）,细水雾灭火效果受单位体积细水雾质量、动量综合影响,并分别给出了温度、烟气密度与喷头间距的函数关系式;就宽6 m、高5 m的城市隧道而言,细水雾喷头间距宜设置为2.5 m。     

火灾温度变化对隧道砂岩结构影响试验研究

为研究火灾发生时温度变化对隧道围岩内部结构的影响,借助于压汞仪、SEM扫描电镜对砂岩内部结构变化规律进行了室内实验,并从微观结构学角度对其进行分析,研究表明:(1)高温后隧道砂岩围岩内部会产生裂纹,宽度均小于0.01μm;(2)随着火灾温度的升高,砂岩内部首先在孔喉狭窄处表现出黏土矿物膨胀脱水崩解现象,其后依次产生沿晶裂隙、岩桥裂纹、穿晶裂隙;(3)通过研究火灾温度发展岩石内部沿晶裂纹和岩桥裂纹产生规律发现:二类裂纹的阈值温度均为300℃,而穿晶裂纹产生的阈值温度为600℃,随温度升高穿晶裂纹逐步贯通。     

深埋长隧道施工地质灾害风险模糊层次评价

地质灾害是影响深埋长隧道安全施工的重要因素,将综合超前地质预报和模糊层次评价相结合,建立深埋长隧道地质灾害风险预测体系。首先对超前地质预报进行了研究并建立综合超前地质预报体系,以该体系为指导对隧道进行地质预报,了解掌子面前方的地质信息。其次在地质预报基础上作隧道施工地质灾害风险模糊层次评价,对隧道施工中可能遇到的地质灾害及整体风险程度进行评估。最后以米仓山隧道为工程背景,对建立的地质灾害风险预测体系进行了实践,得到里程段内发生涌水突泥、塌方、大变形及岩爆等地质灾害的风险等级,以及地质灾害整体综合评价风险等级。     

基于云模型的长时停工隧道初期支护质量评价

为解决长时停工隧道初期支护质量评价中的定性概念与定量描述的转换问题,基于云模型理论,根据相关文献和标准规范,建立了长时停工隧道初期支护质量评价指标体系,并将评价因子进行等级分类,通过正向正态云发生器生成对应的云模型参数,再结合各评价指标的权重,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初期支护质量状态等级。基于该模型,对2个长时停工隧道初期支护进行了质量评价,结果表明:本文构建的长时停工隧道初期支护质量评价模型与模糊综合评价模型的评价结果相吻合,验证了云模型的可行性和合理性。     

近断层场地中衬砌隧道对平面SH波的散射∗

采用间接边界单元法,求解断层场地中衬砌隧道对平面SH波的散射。首先,通过IBEM求解半空间波动问题的思路,在单层位势理论下,将虚拟荷载施加于散射体表面构造散射波场。然后根据交界面处位移连续条件和应力连续条件建立方程,进而求解得出虚拟荷载密度。半空间自由波场与散射波场通过叠加得出总波场,将得出的结果与现有的精确解进行对比,从而使本方法的计算精度得到验证。最后,通过求得的详细数值结果,讨论了半空间中断层场地和衬砌隧道对平面SH波的散射规律。数值分析结果表明:近断层场地衬砌隧道附近SH波的散射同无断层情况相比差异显著,动力反应特征主要依赖于不同断层倾角、隧道与断层距离、SH波入射角度、入射频率等参数。总体上看,SH波入射下,当衬砌隧道位于断层上盘时,断层的存在对衬砌隧道的动应力集中因子会有一定的缩小效应;当衬砌隧道位于断层下盘时,断层的存在对衬砌隧道的动应力集中因子会有放大效应,应力增幅可以达到30%。实际隧道结构动力分析宜根据实际工况考虑断层存在的影响。     

基于滑移线网络法的黄土隧道坍塌拱分析及其承载评价∗

针对隧道稳定分析计算方法复杂、计算量大等问题,基于滑移线场提出一种简洁方便的图解法具有重要的理论意义和工程意义。首先发展完善了无支护黄土隧道全断面围岩滑移线网络图分析方法,然后,通过MATLAB实现了滑移线网络法的可视化分析程序,结合试验性黄土隧道塌落监测成果验证了无支护黄土隧道全断面围岩滑移线网络图分析方法的分析程序,最后,评价分析了黄土抗剪强度内摩擦角和黏聚力对黄土隧洞围岩坍塌范围及土拱极限承载力的影响。结果表明:黄土土拱极限承载力随黏聚力的增大而增大且敏感程度升高,黄土土拱极限承载力随摩擦角的增大而减小且敏感程度降低,坍塌范围随摩擦角的增大而减小。     

隧道路面沥青摊铺过程空气中TSP和多环芳烃污染研究

分析了隧道沥青摊铺过程环境空气中的TSP及多环芳烃质量浓度。TSP用膜法,中流量采样器采样15 min,重量法分析;超声波萃取,高效液相色法分析多环芳烃。结果表明,摊铺机周围空气中TSP超过8 mg/m3,道路空气中TSP超过3 mg/m3;环境空气中苊烯等12种多环芳烃均有检出,苊烯和艹屈质量浓度较高,苯并[a]芘和二苯并[a,h]蒽质量浓度较低。苯并[a]蒽、苯并[a]芘和二苯并[a,h]蒽超标,对人体健康危害较大。建议加强相关行业PAHs的排放水平及其健康风险研究,制定相关限值标准和沥青摊铺过程环境空气的沥青烟监测方法标准。     

地铁隧道整体道床轨道脱空对车轨振动的影响

地铁盾构隧道整体道床轨道脱空已成为影响地铁安全运营的重要因素。为揭示整体道床局部脱空对于车轨振动性能的影响,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立了地铁列车-整体道床轨道-隧道衬砌-地基二维垂向耦合模型,运用模态分析法和Newmark法求解并分析了不同脱空长度和列车速度下的地铁车轨振动响应。研究结果表明：地铁隧道整体道床局部脱空对车体、转向架、轮对等部位的加速度响应影响显著;车体竖向加速度、钢轨位移和道床位移等振动幅值随脱空长度的增长而增大,可作为道床脱空监测的敏感振动指标,且随着地铁运行速度的增加,车体竖向加速度幅值的增长速度显著加大。     

穿越活动断层隧道抗减震措施及适应性研究

依托格巧高速某穿越活动断层公路隧道,建立了考虑隧道-围岩-断层相互作用的三维地震响应计算模型,研究了设置减震层、减震缝、柔性接头等单一措施和组合措施下的隧道结构地震响应规律,探讨抗减震措施的减震效果及适用性。结果表明：横向地震作用下,3种单一减震措施均能有效降低衬砌结构的地震损伤,但不同措施的减震效果有所差异。采取减震层时,减小了整个结构地震响应,降低了结构在断层区域的应力集中程度。采取减震缝、柔性接头时,明显减小了损伤分布范围,起到了隔断衬砌损伤蔓延的作用,但局部损伤值降低不明显。组合措施下,结构的拉、压损伤分布特征与单一措施下的相似,但进一步限制了地震动及断层错动对隧道结构损伤的影响范围。地震动强度和地震波入射方向对结构地震损伤有重要影响。随着地震动强度的增大,衬砌损伤范围迅速增大,损伤严重程度急剧增加。地震波入射方向对结构地震损伤的影响由小到大依次为：竖向、横向、斜向和纵向地震动。组合减震措施对竖向地震动的适用性好,而对纵向地震动的适用性差,采取的抗减震措施需要考虑地震动入射方向。所得结论可为高烈度区穿越活动断层隧道抗减震提供参考。     

单护盾TBM施工阶段围岩荷载与管片受力研究

单护盾TBM施工易出现管片破损甚至渗漏水现象,直接影响了后期地铁的安全运行。鉴于此,文中以重庆地铁环线工程为背景,对管片拼装期间的管片受力进行现场监测,探究隧道管片在实际施工环境中的围岩荷载。通过现场监测查明了单护盾TBM隧道施工过程中管片-地层相互作用演化规律。采用ANSYS三维有限元分析软件,建立了考虑盾构管片-螺栓、管片-围岩和管片-盾尾相互作用的数值模型,分析了施工过程中围岩作用下管片受力情况,对比研究了正常推进荷载与附加力矩作用下的管片变形,得出了偏心千斤顶作用对管片力学性能的影响。分析结果表明：单护盾TBM隧道管片壁后压力是豆砾石、浆液及围岩的共同作用;重庆地区砂岩地层单护盾TBM施工管片壁后围岩压力相对理论计算值稍大,管片顶部、底部及腰部实际围岩压力分别为150～160 kPa、165～200 kPa和45～52 kPa;过高的附加扭矩可能导致管片的局部破损。