综合探测技术在公路隧道泥涌灾害治理中的应用

以常吉高速公路小劈流隧道泥涌灾害为例,在综合分析隧道的工程地质情况和泥涌灾害特点基础上,详细探讨了综合探测技术在泥涌灾害治理灾害发生后的探测不良地质灾害超前探测、以及灾害治理后效果检测与评估中的应用。采用TSP 203系统探测的结果与在灾害发生后的地表塌陷处和地面开裂处充电探测结果具有良好的一致性,进而可以准确的圈定泥涌灾害的规模与成因;在该类隧道不良地质体的超前探测中,结合工程地质资料,TSP 203可以较为准确的探测掌子面前方的破碎带、断层、软弱夹层;同时,采用地质雷达方法可以对泥涌灾害处理后的效果进行监测与评价。工程实践表明,综合探测技术手段对于探测不良地质灾害体,指导泥涌灾害预报,检测与评价地质灾害工程处置效果,以及指导隧道施工都具有重要的工程应用价值和现实意义。     

红土地区地铁暗挖隧道施工地表沉降规律研究

红土在我国有较为广泛的分布,红土具有一定的胀缩性,底部常有软土和土洞分布,容易引起地基变形和地面塌陷。因此,红土地区地铁建设设计、施工都有其特殊性。以昆明地铁施工监测数据为例,研究红土地区地铁施工地表沉降规律,分析其安全性,并为今后红土地区地铁建设提供参考。     

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。     

公路隧道内氢气和丙烷爆炸数值模拟对比分析

通过FLUENT软件对化学计量浓度下的等热当量的氢气和丙烷在某公路隧道内的爆炸过程进行了数值模拟,对比分析了2者的反应速率和隧道内的压力场变化。结果表明:隧道内爆炸过程中氢气反应速率比丙烷的快,爆炸发生后50 ms内的平均反应速率是丙烷的7倍;氢气爆炸产生的超压较大,最大可达451 kPa,爆炸产生的压力波迅速传播,在隧道内上下来回反射,强度逐渐减弱;丙烷爆炸产生的压力波在隧道内整体表现为向上传播,在爆炸发生150 ms内强度逐渐增大。在此种情况下,2种气体的爆炸均能够对隧道内人员造成严重伤害。     

城市公路隧道火灾近火源区长度的研究

为对近火源区长度进行研究,以城市公路隧道为研究对象,采用理论分析与数值模型相结合的方法,探究了大火源功率、有效顶棚高度和火源横向位置对近火源区长度的影响,对36个工况的数值模拟和温度场变化规律的研究与分析。结果表明:火焰未撞击顶棚时,火源功率对近火源区长度几乎没有影响;当火焰持续撞击顶棚并形成水平扩展火焰时,近火源区长度受火源功率和有效顶棚高度影响较大,其无量纲形式与无量纲火源功率的2/3次方呈线性关系;随着火源与侧壁距离的减小,近火源区长度呈自然指数增加趋势;火源贴壁时,近火源区长度是火源位于隧道中部时的1.866倍;提出了近火源区长度预测模型,基本揭示了烟气由过渡阶段转入一维蔓延阶段起始位置的变化规律,能够为定量研究各阶段烟气流动特性提供参考依据。     

地下综合管廊天然气管道泄漏扩散模拟研究

为了研究管道异常泄漏时天然气的扩散情况,采用Fluent软件模拟研究不同压力条件下气体在管舱内的浓度分布特性,核算保护半径为7.5 m时的报警探测器在灾变时的响应时间,以达到指导报警探测器设计的目的。结果表明:当泄漏压力为103.3 kPa,200.0 kPa时,对应的报警响应时间分别为2.15 s,0.45 s,报警响应时间随着泄漏压力的增大而减小,在常规中压输出压力下,响应时间最大值为2.15 s;同一泄漏压力下,管舱内气体扩散距离与泄漏持续时间成正相关;报警探测器的响应浓度以爆炸下限的20%为推荐值。     

单巷单机掘进通风系统阻力数值积分法研究

基于计算流体力学和积分基本原理,将单巷单机掘进通风系统的总阻力划分为风筒阻力、掘进头阻力和均匀流巷道阻力三部分,并用不同的方法分别计算这三部分的阻力:掘进头阻力用数值模拟计算,风筒阻力和均匀流巷道阻力用积分求解,从而形成计算单巷单机掘进通风系统总阻力的数值积分法,以此来计算某矿的掘进通风系统阻力,且与常规方法计算的结果进行比较。比较发现:常规方法计算单巷单机掘进通风系统的总阻力不够准确,在于其忽略了掘进头阻力和均匀流巷道的阻力,而这两者阻力之和对掘进系统总阻力影响较大,不容忽视;用数值积分法计算则更加准确。     

基于未确知测度理论的公路隧道水害危险性评价

基于未确知测度理论,建立公路隧道水害危险性评价模型。从内因和外因的视角分析,同时将内因分为水害来源、通道、水量三个部分,采取隧道区降水量、地表水文情况、隧道区渗透系数、构造断裂带类型、围岩分级、岩土分类、单位涌水量、隧道区平均气温、隧道区植被覆盖率、隧道区地下水腐蚀性(酸性)、防排水措施情况、隧道施工分级、安全管理情况等共13项指标作为为确知测度模型的判别指标;根据相应的实测数据构建未确知测度函数,同时利用信息熵理论获得各判别指标的权重,依据置信度识别准则进行等级判定,最后得出公路隧道水害危险性评价结果。运用该方法对国内6条典型公路隧道的水害危险性进行评价,评价结果与公路隧道实际情况相吻合。因此,这种新方法能够应用到公路隧道水害的危险性评价中,并能解决公路隧道危险性评价的诸多因素不确定性问题,对其进行合理有效的评价。     

基于云模型的隧道塌方风险等级评价

针对造成隧道塌方事故影响因子的复杂性和模糊性,基于云模型理论,选取影响隧道塌方风险的10项因子,建立了4个风险等级的隧道塌方风险评价模型。根据云模型的数字特征计算规则计算各因子隶属于不同风险等级的云模型数字特征,结合正向正态云发生器和各项评价因子的权重,获得云模型的综合确定度,最终由最大综合确定度确定隧道塌方风险等级。工程实例样本应用中,构建的隧道塌方风险评价云模型和模糊综合评价模型的评价结果相符,同时与相应的设计施工方案和施工安全风险评估报告的结果相吻合,表明该模型的可行性与有效性,体现出云模型中定性语言描述和定量数值间不确定转换的优点,且结果便于工程应用。     

青岛地铁超浅埋段爆破振动监测数据特征研究

为了更好地掌握超浅隧道爆破振动规律,以青岛地铁太延区间超浅埋隧道爆破振动为例进行了研究。在地表7层建筑物各层相同位置布置测振仪对爆破振速进行实时全面监测,通过对掏槽眼、辅助眼、周边眼爆破时单段最大起爆药量与实测振速关系的回归拟合,发现此隧道的爆破振动规律并不符合一般埋深隧道适用的萨道夫斯基公式,据此提出了临空自由面影响系数,得到了萨道夫斯基计算公式的修正拟合系数。修正后的萨道夫斯基公式可更好地反映3类炮眼爆破的实际振速衰减规律,该规律可为城市地铁类似隧道的爆破施工提供参考依据。