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现代隧道技术
 
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现代隧道技术
 
2022年 59卷 6期
刊出日期:2022-12-25

专家论坛
绿色智能建造
理论研究与探讨
数值分析与计算
试验与监测
规划设计与施工
新型材料与设备
   
专家论坛
1 竺维彬 1 米晋生 1 谢文达 2 孟繁璟 2
“巨厚岩层”覆盖下泥水盾构施工沉陷原因及对策研究
行业普遍认为泥水盾构施工在地面沉降控制精度方面优于土压盾构,但近10余年,多台泥水盾构(小的开挖直径不到5 m,大的超过15 m)均在“巨厚岩层”地质条件下施工时发生了地面沉陷事件,甚至个别事件造成的经济损失或社会影响极其严重。通过对多个典型案例深入跟踪、剖析和研究,发现产生这类沉陷事件的主要特征:(1)地处复合岩层;(2)掘进过程曾发生“滞排”或“泥饼”现象;(3)频繁洗舱,泥水舱压力波动大。据此从地质、盾构机、施工技术措施和管理等方面全方位推论出“巨厚岩层”覆盖下泥水盾构施工沉陷的原因、机理,并在此基础上,提出相应对策及建议,以供行业人员借鉴。
2022 Vol. 59 (6): 1-13 [摘要] ( 212 ) [HTML 1KB] [PDF 13754KB] ( 595 )
绿色智能建造
14 杜庆峰 1 张双俐 1 张晨曦 1 李旭辉 2 肖永生 2 李晓军 3 赵思成 3 付艳斌 4
基于均值滤波去噪和XGBoost算法的泥水平衡盾构掘进速度预测方法
在泥水平衡盾构掘进过程中,掘进速度对刀具磨损、同步注浆及盾构机姿态有着重大影响,合理的掘进速度对于提高施工效率、降低施工风险具有重要意义。利用PLC系统采集到的历史数据构建智能预测模型,对掘进速度进行实时预测,是未来实现盾构机无人驾驶和智能控制的重要基础。基于珠江三角洲水资源配置工程中采集到的掘进参数时序数据,选取掘进速度作为预测目标,采用皮尔逊相关分析方法提取重要特征参数,利用均值滤波法对特征参数时序数据进行去噪,计算去噪后序列的均值和方差构成特征向量,基于XGBoost算法构建相应的预测模型。讨论了采用均值滤波法去噪前后的数据集及XGBoost算法中不同超参数对模型预测性能的影响。结果表明,在5-折交叉验证下,利用均值滤波进行降噪处理后的数据能够构建一个更为准确的盾构机掘进速度预测模型。采用XGBoost算法,在去噪后的数据集上盾构机掘进速度的预测准确率达到了99.97%,在未去噪的数据集上的预测准确率也达到了99.94%,优于主流随机森林算法、支持向量机回归算法和梯度提升决策树算法。试验结果验证了均值滤波法对时序数据的降噪效果和利用XGBoost算法对掘进速度进行预测的可行性。
2022 Vol. 59 (6): 14-23 [摘要] ( 244 ) [HTML 1KB] [PDF 2823KB] ( 354 )
24 陈莹莹 1,2 刘新根 1,2 黄永亮 3,4 李明东 1
基于神经网络与边缘修正的隧道衬砌裂缝识别
针对隧道衬砌图像背景复杂的问题,提出基于卷积神经网络的图像快速筛查与裂缝区域定位,并针对裂缝多存在网状形态以及毛刺形分叉区域的特点,提出基于二叉树与曲线拟合的隧道衬砌裂缝识别方法。首先通过网格化区域划分与卷积神经网络进行区域类别判断,实现海量图片快速筛查与裂缝区域大致定位。对检出的裂缝区域通过Zhang-Suen细化算法获得裂缝原始骨架。根据裂缝点间的关联信息构建裂缝骨架二叉树,采用最大距离化的节点筛查规则修正裂缝骨架,并根据修正结果进行裂缝边缘修正,保留裂缝网状形态的同时,实现裂缝短小分叉和结节等不合理区域的剔除。最后基于最小二乘法曲线拟合修正裂缝轨迹,结合二叉树节点信息对裂缝轨迹断裂部分进行连接从而获取完整轨迹。试验结果表明,提出的方法可准确筛除98.73%不包含裂缝的衬砌图像;采用基于二叉树的边缘修正提高了裂缝的分割精度,并通过轨迹修正确保了裂缝轨迹的完整性。
2022 Vol. 59 (6): 24-34 [摘要] ( 196 ) [HTML 1KB] [PDF 5263KB] ( 438 )
理论研究与探讨
35 许富强 杜志刚 陈 灿
中国城市道路隧道分布及发展特征
通过对406座城市道路隧道的信息搜集整理,从通车年份、分布省市、穿越类型(水体、建筑、山体)、洞体类型(长度、速度、车道)、洞口类型(多洞口、朝向、分离、下沉、曲线)等方面对中国城市道路隧道进行统计分析,清晰直观地反映中国城市道路隧道的发展规模,展示中国城市道路隧道的建设特点,对中国城市道路隧道进一步发展研究提供基础支持。
2022 Vol. 59 (6): 35-41 [摘要] ( 183 ) [HTML 1KB] [PDF 3612KB] ( 382 )
42 王子健 1 刘 腾 2 冀晓东 1 刘学彦 1
斜坡条件下盾构隧道开挖面稳定极限上限研究
基于极限上限分析法,考虑隧道上覆土体存在斜坡的情况,对盾构隧道开挖面稳定性进行研究,建立了斜坡开挖面稳定性分析模型,给出了极限支护压力计算公式。对比数值模拟结果,分析了坡度不变情况下覆土厚度、黏聚力和内摩擦角等因素对支护压力的影响,得到了3种不同覆土坡度下支护压力影响系数随埋深比的变化情况。结果表明,支护压力随土体黏聚力和内摩擦角的增大而减小,随埋深比的增大而增大,支护压力大小与覆土坡度呈正相关关系。
2022 Vol. 59 (6): 42-50 [摘要] ( 208 ) [HTML 1KB] [PDF 3123KB] ( 295 )
51 李 虎 1,2 韩 刚 1 黄永亮 1 宋 勰 1 李大勇 1
基于地铁车站目标的结构战损快速毁伤评估研究
针对地铁车站目标的结构战损评估进行了系统地分析研究,结合城市地铁车站结构受常规武器打击的常见方式,进行了简要的目标特性分析,并据此建立地铁车站结构战损的计算评估流程,在建立毁伤判据基础上,进行了较为细致的结构战损分析,对震塌半径、不同位置下的等效均布动荷载峰值、震动加速度以及震动作用时间等关键参数进行计算,并结合地铁车站上方侵彻爆炸的具体实例进行计算验证。通过计算结果发现,建立的结构战损计算评估方法和流程,能够依据地铁车站的毁伤情况快速作出较为准确的评估,能够为地铁车站的防护研究以及结构战损后的抢修救援工作提供有益参考。
2022 Vol. 59 (6): 51-60 [摘要] ( 172 ) [HTML 1KB] [PDF 2896KB] ( 358 )
61 赵爱军 1 蔚艳庆 2 黄太平 1
基于模糊综合评价法的公路隧道断面布置型式决策体系研究
为探究公路隧道断面选型决策方法,结合成都天府机场龙泉山隧道工程,构建三层公路隧道断面布置型式决策指标体系,确定公路隧道三类断面布设方案及其各自的决策标准,进而采用模糊综合评价法解决断面选型决策问题。计算得到龙泉山隧道断面采用4洞布置时的隶属度数值为0.608 2,推荐采用4洞布置型式。实践表明,提出的公路隧道断面布置型式决策体系具有较高的合理性和可靠性。
2022 Vol. 59 (6): 61-69 [摘要] ( 235 ) [HTML 1KB] [PDF 4190KB] ( 403 )
数值分析与计算
70 崔光耀 1 石文昊 1 王道远 2 王明胜 3
高烈度地震区跨导热断层隧道隔热减震技术研究
为进一步提升高烈度地震区跨导热断层隧道的隔热减震性能,依托某新建隧道导热断层段工程,利用有限差分数值软件对不同措施的隔热减震效果进行研究。结果表明:在隔热效果方面,素混凝土衬砌、素混凝土高阻尼复合结构和钢纤维混凝土高阻尼复合结构的隔热效果相差无几,其中素混凝土高阻尼复合结构的隔热效果略好;在减震效果方面,采用钢纤维混凝土高阻尼复合结构时减震效果最优,素混凝土衬砌减震效果最差;相比于素混凝土二次衬砌结构,钢纤维混凝土高阻尼复合结构的二次衬砌结构最小安全系数提升了28.14%。
2022 Vol. 59 (6): 70-76 [摘要] ( 210 ) [HTML 1KB] [PDF 2202KB] ( 337 )
77 徐永浩
基于整体式反应位移法的无柱中庭地铁车站抗震研究
无柱中庭式地铁车站作为一种新型车站结构形式,去除了中柱并在中板设置开孔以扩大有效空间,提高换乘效率。为研究无柱中庭式地铁车站在地震作用下的响应特点,采用适用于复杂断面地下结构的整体式反应位移法进行拟静力抗震分析,对比具有相同断面形状的大跨度无柱中庭式车站、一般有柱车站和无柱车站的内力分布情况。结果表明,相同断面形状情况下,大跨度无柱中庭式车站的轴力、剪力、弯矩在整体上都要大于无柱车站与一般有柱车站的轴力、剪力、弯矩;底板与侧墙连接处是无柱中庭车站的薄弱部位,中板与侧墙连接处相较传统车站也更为不利。
2022 Vol. 59 (6): 77-85 [摘要] ( 228 ) [HTML 1KB] [PDF 5470KB] ( 277 )
86 宋战平 1,2,3 裴佳锋 1,3 潘红伟 2,4 孙 泽 1,3 丁立波 5
浅埋偏压隧道洞口段超前大管棚支护效果分析
浅埋偏压隧道洞口段的合理支护措施是实现隧道洞口安全施工的关键,洞口段往往会遇到浅埋偏压、山体表层岩石强风化以及围岩软弱破碎等不良地质,需采用超前支护措施来控制围岩变形。以在建的格鲁吉亚E60 高速公路F3标段4号隧道第比利斯端洞口工程为背景,采用数值试验方法,对比分析了洞口新意法开挖时有无超前管棚支护对隧道洞口段的地表沉降、掌子面挤出变形、预收敛变形、收敛变形、围岩应力分布及塑性区的发展的影响。基于数值试验结果的分析表明:采用新意法施工,隧道洞口段的超前管棚支护可以促进应力拱的形成,改善了超前核心土的受力,减小了掌子面的挤出变形和核心土的塑性区范围;在掌子面前后约 1 倍洞径的范围内,隧道拱顶沉降的速率最大,变形量达到总变形量的85%;同时,超前管棚支护将极大地减小围岩的塑性区范围,避免了浅埋洞口段围岩塑性区发展至地表而导致的洞口整体坍塌。
2022 Vol. 59 (6): 86-96 [摘要] ( 260 ) [HTML 1KB] [PDF 5009KB] ( 532 )
97 徐 宏 1 叶 飞 2 刘 奇 1 田黎明 1 安 欢 1
大断面矩形顶管施工地层变形及顶进参数控制研究
以武汉地铁7号线顶管工程为依托,建立顶进施工地表沉降数值模型,分析顶进力与地层变形之间的关系。对比不同顶管施工过程中的土压、推力及地层沉降数据,总结埋深与地质条件对顶进参数的影响规律。研究结果表明:(1)顶管施工时,土体扰动引起地表沉降或隆起,并导致管道下方2D~4D范围内的土体隆起(D为管道高度);(2)掌子面前方地表在附加顶进力的作用下出现隆起,后方土体由于开挖卸荷作用产生沉降;(3)在机头正前方1H(H为埋深)处地面出现隆起峰值,掌子面后方5 m范围内地表沉降变化较快;(4)随着附加顶进力的增大,机头正上方地表沉降减小,当顶进力大于20 000 kN时变化值逐渐变小,变化幅度不大。
2022 Vol. 59 (6): 97-105 [摘要] ( 205 ) [HTML 1KB] [PDF 7516KB] ( 366 )
试验与监测
106 袁向华 1,2 朱雁飞 1 朱叶艇 1,2
基于最大压力冗余原则的盾构推拼同步技术试验验证
以提高盾构施工效率、降低施工成本为目标,提出一种通过对盾构推进系统油压进行主动控制的推拼同步技术,给出以最大压力冗余为原则的总推力控制方法,并基于大型盾构推拼同步技术模型试验平台对全系统进行试验验证。结果表明:盾构推进系统油缸压力控制精度高,总推力控制在目标值±3%范围内;进入管片拼装的瞬间盾构姿态和推进速度受推进油缸响应时长影响,表现出突变的特征,进入全油缸推进模式后两者都将恢复到初值;管片结构抗压能力充分,抗压强度利用率为61.2%。
2022 Vol. 59 (6): 106-113 [摘要] ( 180 ) [HTML 1KB] [PDF 4471KB] ( 342 )
114 陈仁东 1 陆 平 2 孙 烨 1 刘明高 1 庞 康 1
超大直径盾构隧道横通道离心模型试验研究
为了探究超大直径盾构隧道开设横通道时,不同埋深、不同开口型式对主体结构受力及变形的影响,依托北京东六环改造项目盾构段人行横通道工程,通过离心模型试验模拟三种埋深条件下不同开口尺寸与断面型式的工况,对盾构段隧道结构开口环应力状态、收敛变形、管片环间错台及隧道周围土压力进行监测。研究结果表明:(1)当离心加速度达到设定值时,土压力趋于稳定,埋深越大达到稳定所需的时间越长;隧道上覆土体存在一定的土拱效应,埋深越大其土拱效应越加明显;(2)盾构隧道侧向开口对主体结构受力具有显著影响,开口尺寸越大,结构的变形越大;(3)在不同埋深工况下,管片环间错台量随离心加速度的增大而增大,且增大速率逐渐提高;(4)不同埋深工况下,主体隧道拱腰内侧应力状态基本相同,均为压应力;拱腰外侧应力的规律较为复杂,开口环的压应力集中将抵消一部分拉应力,除开口环外的其他相邻环的拱腰处外侧主要承受拉应力。
2022 Vol. 59 (6): 114-124 [摘要] ( 207 ) [HTML 1KB] [PDF 6053KB] ( 322 )
125 刘泉维 1,2 蔺文豪 1 李为腾 1 秦 哲 1 冯 强 1 杨旭旭 1
超载作用下浅埋硬岩隧洞破坏模式模型试验研究
为研究超载作用下浅埋硬岩隧洞的破坏模式,依托青岛地铁6号线青医西院区站QY-7+177监测断面开展大型相似模型试验研究,以容重、抗压强度、抗拉强度、内摩擦角为材料主控参数真实还原模拟断面岩体的物理力学特性,采用非接触式应变测量系统观测裂隙演化过程。超载过程中隧洞围岩拱部出现一系列与拱顶法线夹角在25°~40°之间的正“八”字型剪切破坏裂隙,结合格里菲斯强度准则计算最先出现在拱顶正上方裂隙的起裂最大主应力为0.409 MPa,为相似材料单轴抗压强度的21.6%。试验结果表明,隧洞围岩拱顶上方在较低应力水平下已开始出现裂隙,为围岩的起裂危险区。隧洞围岩的破坏形式为拱部剪切破坏和拱脚处岩体破碎挤出破坏相耦合的剪切-挤出破坏模式。
2022 Vol. 59 (6): 125-131 [摘要] ( 194 ) [HTML 1KB] [PDF 4280KB] ( 279 )
132 李 震 1 冷先伦 2,3 殷秋雨 4
基于分布式光纤监测的隧道火灾温度分布特征研究
为了验证分布式光纤监测技术在公路隧道火灾中的测试效果,研究基于光纤监测结果的火灾定位与火灾规模预测方法,开展自然通风条件下隧道火灾缩尺物理模型试验及Pyrosim动态仿真模拟,提出自然通风条件下隧道发生火灾时拱顶最高温升公式和纵向温度衰减公式。结果表明,基于分布式光纤监测的拱顶温度曲线与热电偶监测得到的曲线趋势一致,与数值模拟得到的曲线相近,分布式光纤广域密集监测更加适用于隧道火灾温度分布特征的早期探测;在自然通风条件下,隧道发生火灾时拱顶纵向温度基本呈幂指数衰减,在离火源一定距离后温度趋于稳定;采用分布式光纤对隧道沿线进行长距离无盲区的全覆盖监测,结合拱顶最高温升公式以及纵向温度衰减公式,以高度密集的光纤测量结果之间的相互佐证和检验为依据,可以实现对火源纵横向位置的精准定位,预测火源功率,进而判定火灾规模的大小。
2022 Vol. 59 (6): 132-139 [摘要] ( 202 ) [HTML 1KB] [PDF 2983KB] ( 301 )
140 朱 力 1 霰建平 1 袁 勇 2 王恒栋 3 马华兵 4
大断面装配式综合管廊抗震性能试验研究
以雄安新区启动区城市综合管廊工程为依托,为明确综合管廊结构的抗震性能,完成了四舱大断面综合管廊的整体结构模型和节点试件的低周反复加载抗震试验,并对试件的破坏状态及力学特性进行计算分析。结果表明:(1)整体结构的滞回曲线比较饱满,表现出良好的延性和耗能能力,中节点具有较好的受弯性能,边节点延性差于中节点延性;(2)节点试件骨架曲线分为明显的开裂、屈服和极限三个阶段,整体结构达到极限荷载后曲线基本趋于水平;(3)在整个加载过程中整体结构和节点试件的刚度退化持续均匀;(4)综合管廊的结构设计能够保证正常使用下的抗震性能。结合试件受力特性及破坏状态,对本工程管廊结构进行设计优化。
2022 Vol. 59 (6): 140-146 [摘要] ( 195 ) [HTML 1KB] [PDF 3779KB] ( 296 )
147 单宏伟 1 孙 茂 2 霰建平 2 朱 力 2 禹海涛 3
廊上架廊过程中的预制装配式综合管廊施工力学性能与现场足尺试验研究
为解决雄安新区预制装配式综合管廊大吨位起吊安装精度差的难题,提出了廊上架廊的施工方案。通过建立预制装配式综合管廊的有限元计算模型,计算分析了廊上架廊施工过程中管廊的力学性能,并通过开展现场足尺模型试验对计算结果进行了验证。结果表明:(1)廊上架廊施工过程中,偏载提廊和提廊过孔工况下结构材料性能满足设计要求,结构混凝土最大拉应力小于材料抗拉强度,结构仍处于安全状态;(2)廊上架廊现场试验过程中,管廊关键位置处应力及变形结果均满足设计要求;(3)廊上架廊施工方案适用于长节段、大吨位预制装配式综合管廊,能够保证施工过程中结构安全。
2022 Vol. 59 (6): 147-153 [摘要] ( 182 ) [HTML 1KB] [PDF 5167KB] ( 276 )
154 杨 忠 1 马华兵 2 禹海涛 3 许海亮 4 岳 清 5
长节段大吨位城市综合管廊止水带压紧效果现场试验研究
为进一步提升城市综合管廊的防水性能,在保证边界条件符合工程实际的前提下,提出了两种止水试验方案,并依托实际工程进行了长节段足尺大吨位城市综合管廊止水带压紧效果现场试验研究。结果表明,当管廊完全压紧后,试验方案1(静置拼接+Ⅰ类止水带)钢绞线张拉力高于试验方案2(悬空拼接+Ⅱ类止水带)钢绞线张拉力90.5%左右,对钢绞线张拉系统提出了更高的要求;试验方案2的廊顶及底板拼缝平均宽度偏差仅为0.73 mm,远小于试验方案1,有利于止水带界面应力均匀分布;试验方案1、2的有效界面应力最终分别达到1.61 MPa、1.56MPa,平均拼缝宽度分别为7.80 mm、4.41 mm,建议本工程采用试验方案2进行管廊防水施工。
2022 Vol. 59 (6): 154-161 [摘要] ( 192 ) [HTML 1KB] [PDF 3436KB] ( 257 )
162 马华兵 1 单宏伟 1 郭亚唯 2 付佰勇 2 上官士青 3
基于冲击映像法的装配式综合管廊廊底密贴性足尺试验研究
为了检测管廊底面与垫层的脱空缺陷,采用冲击映像法对雄安新区长节段、大吨位预制装配式综合管廊进行了基底密贴性试验,提出了适用于预制装配式管廊的基底密贴性评价指标。通过浸水试验,研究了降雨浸泡对管廊底部与找平层密贴性的影响,探讨了冲击映像法测点布置对廊底密贴性检测结果的影响。结果表明:(1)可将冲击响应强度1.79作为采用冲击映像法进行预制装配式管廊底部密贴性检测时的评价指标,廊底缺陷的判别可靠度可达到85%以上,能够较为准确地识别廊底脱空区域;(2)短时降雨浸泡会使管廊整体下沉,垫层更加密实,提高廊底密贴性;(3)基于冲击映像法,采用500 mm×500 mm测点布置方案进行综合管廊底部密贴性检测,脱空识别精度能够满足工程应用需要,并具有较高的检测效率。
2022 Vol. 59 (6): 162-169 [摘要] ( 222 ) [HTML 1KB] [PDF 6359KB] ( 276 )
170 张耀东 1 李鹏飞 1 李强战 2 付佰勇 3 郭亚唯 3
内嵌光纤自感知钢绞线在预制管廊拼装中的应用
预制管廊拼装过程主要依靠预应力钢绞线张拉锁紧使管节拼装就位。在预制管廊拼装张拉过程中,各处张拉同步性是否良好,运廊车运行阶段是否造成接头张拉力松弛,都将直接影响管廊接头止水条接头的防水性能。为探究在管廊拼装过程中钢绞线的张拉同步性和预应力损失,采用内嵌光纤自感知钢绞线对管廊拼装的张拉过程进行实时监测,验证智能钢绞线对张拉监测的可行性,并分析评价了张拉过程的同步性能和预应力损失的程度。该方法可为长节段大吨位预制管廊拼装张拉工艺性能评估提供技术支撑。
2022 Vol. 59 (6): 170-176 [摘要] ( 170 ) [HTML 1KB] [PDF 3999KB] ( 262 )
规划设计与施工
177 张民庆 1 辛维克 1 贾大鹏 1 司景钊 2 王唤龙 3
高压富水深竖井工作面预注浆关键技术参数研究及应用
高黎贡山隧道竖井施工中,超前地质探孔单孔最大涌水量为126.9 m3/h,对工作面采用预注浆技术进行注浆加固和堵水处理,其中主井工作面预注浆实施12个循环,副井工作面预注浆实施11个循环。应用结果表明:(1)采用工作面预注浆法可以有效解决高压富水深竖井注浆加固及堵水技术难题,能够保证竖井安全正常施工;(2)采用10 m3/h作为竖井正常施工涌水量控制基准值是合适的,当工作面涌水量≥10 m3/h时应采取注浆堵水措施;(3)竖井开挖前超前探孔单孔涌水量宜采用1.4 L/ (min·m)作为控制基准值。当超前探孔循环长度为60 m时,基准值为5.0 m3/h;(4)竖井工作面预注浆施工,检查孔涌水量宜采用1.0 L/ (min·m)作为控制基准值。当注浆循环长度为60 m时,基准值为3.6 m3/h;(5)综合检查孔涌水量、注浆堵水率、竖井开挖时涌水量,以及综合成井效率等因素,竖井工作面预注浆时宜采用60 m作为一个循环注浆段落长度。
2022 Vol. 59 (6): 177-186 [摘要] ( 213 ) [HTML 1KB] [PDF 2472KB] ( 303 )
187 刘 彬 1 赵东平 2,3 李 栋 3
复合地层盾构隧道下穿高速公路洞内注浆加固范围研究
盾构隧道在砂卵石泥岩复合地层中下穿高速公路时,易导致上方高速公路路面出现较大沉降,为确保高速公路行车的安全性和舒适性,现场普遍采用洞内注浆的方法对隧周土体进行加固,进而控制地面沉降。因此,砂卵石泥岩复合地层盾构隧道下穿高速公路时对洞内注浆加固范围进行研究非常重要。以成都轨道交通30号线高碑坝出入段区间隧道为研究对象,采用三维数值计算的方法对不同地层复合比条件下盾构隧道下穿高速公路时注浆加固范围开展了研究。以地面沉降为主要评价指标,对不同地层复合比条件下各加固方案的加固效果进行了对比论证,将数值计算结果与现场实测数据进行了对比分析。结果表明:(1)地层复合比例对地面沉降的最大值、沉降影响范围和沉降曲线的表现形式有着显著影响;(2)盾构开挖所引起的地面沉降量与地层复合比β呈负相关,与地表隆起量相关性不明显;(3)当地层复合比β确定时,从控制地面沉降的角度出发,增大地层径向加固深度的效果优于扩大环向加固角度。
2022 Vol. 59 (6): 187-196 [摘要] ( 214 ) [HTML 1KB] [PDF 5592KB] ( 347 )
197 刘宗韩 1,2 韩风雷 1,2 张学富 1,2 李宏亮 3 秦 臻 1,2 赵一聪 1,2
倾斜软硬地层中错台隧道施工灾害成因分析
针对贵州某在建错台隧道围岩大变形、衬砌开裂等施工灾害问题,通过现场调查和数值模拟,研究倾斜软硬地层中隧道施工力学响应及灾害成因,并提出处治方法。结果表明,隧道开裂破坏的主要地质因素是软硬地层交错及地形变化,其中先行洞拱顶区域的开裂破坏受倾斜软硬地层影响更大,先行洞仰拱区域破坏程度受后行洞施工影响更大;从进洞陡峭区至出洞平坦区,先行洞受力和位移逐渐减小,最大差值分别为4.34 MPa、38.89 mm,先行洞衬砌开裂出现在拱顶左侧、左侧拱腰、仰拱回填位置,后行洞施工会使这三个部位拉应力分别增长29.84%、54.58%、130.61%;大坡度倾斜地层增大了岩层间剪切滑移,这使隧道沿倾斜面整体向右下方偏转,绝对位移过大会引起各部位不均匀变形,造成隧道结构不对称破坏;倾斜软硬地层中隧道施工需注意先行洞基底承载力不足、围岩大变形等问题,采取全断面注浆、施作临时仰拱及钢管树根桩等措施能有效防止开裂破坏。
2022 Vol. 59 (6): 197-207 [摘要] ( 179 ) [HTML 1KB] [PDF 6015KB] ( 322 )
208 周胜利
软弱泥岩大直径盾构姿态失稳与处理措施研究
为解决某大直径盾构在软弱泥岩复合地层曲线段掘进过程中遇到的“滚动”和“栽头”问题,通过分析盾构掘进中姿态失稳的原因和纠偏中常用的方法及对应的纠偏原理,并结合现场实际纠偏过程分析了各纠偏措施的效果,总结了适用于盾构滚动失稳的姿态纠偏技术。结果表明:(1)盾构在软硬复合地层掘进时,地层环境变化复杂容易导致盾构姿态失稳,长曲线段掘进将加剧盾构姿态失稳;(2)增设径向油缸、盾构刀盘单向转动、增添钢楔子等纠偏措施有助于改善盾构滚动。调节油缸压力、增设纵向油缸以及壁后二次注浆有助于盾构“栽头”的调整;(3)注入油脂和膨润土、换刀以及涂抹黄油等辅助方案,有利于降低盾构在姿态调整时的约束;(4)类似于盾构“栽头”与“滚动”同时发生的失稳情况,纠偏过程中建议先解决盾构滚动纠偏后,再解决轴线偏移问题。
2022 Vol. 59 (6): 208-215 [摘要] ( 201 ) [HTML 1KB] [PDF 5068KB] ( 287 )
216 李鹏辉 1 李 科 1,2 王 方 1 程 亮 1,2 季洪伟 2
基于模糊控制的隧道施工期分区除尘技术研究
针对隧道自动除尘系统存在除尘手段单一和除尘效率低的问题,提出一种基于模糊理论的隧道分区除尘新方法,结合模糊PID控制技术构建一种分区除尘系统。该系统利用采样模块实时监测数据,通过模糊控制模块在线校正参数,不断循环控制变频器来提高被控对象的运行频率,调节各作业区通风量与喷雾量,最后由处治模块实现通风排尘和水幕降尘协同除尘的目的。将该系统应用于西藏某高海拔特长隧道,结果表明,该系统能够降低掌子面、仰拱以及二次衬砌作业区的粉尘浓度,平均浓度分别降低了78.60%、78.90%、80.00%,具有较高的除尘效率,能有效保障隧道施工作业人员的身心健康,提高隧道施工效率。
2022 Vol. 59 (6): 216-223 [摘要] ( 174 ) [HTML 1KB] [PDF 3917KB] ( 268 )
224 张艳平
长大隧道洞内CPⅡ网分段测设技术研究与应用
为确保长大隧道贯通前洞内CPⅡ分多段建网的搭接精度,提高无砟轨道的施工效率,以玉磨铁路安定隧道为例,研究了复杂条件下长大隧道贯通前洞内CPⅡ控制网分多段测设技术,提出了一种交叉导线网加测自由测站的洞内CPⅡ测量方法,通过增强洞外CPI和洞内CPⅡ控制网的网型强度及其精度、优化洞内CPⅡ布点和平差计算方案、将联测的施工导线点进行兼容性分析,给出了一套完整的长大隧道贯通前洞内CPⅡ分多段测设技术。结果表明,采用分段测设方法不仅能够保障洞内CPⅡ控制网的精度以及各分段测设的洞内CPⅡ控制网之间的搭接精度,而且能够保障贯通后各段无砟轨道的顺利搭接。
2022 Vol. 59 (6): 224-231 [摘要] ( 167 ) [HTML 1KB] [PDF 3258KB] ( 272 )
新型材料与设备
232 刘 喆 1,2 姜艳红 3 杨 旸 4
铁路隧道早高强喷射混凝土设计标准及应用研究
早高强喷射混凝土在施工过程具有抗拉、抗剪强度形成迅速的特点,可提高围岩的稳定性,确保作业安全高效,在国外工程实践中应用广泛,并形成了较为系统的技术标准规定。虽然我国对喷射混凝土早期强度的重视较晚,但现阶段在国内建筑工业、公路、铁路等行业中也逐步得到推广应用。铁路行业更加强调24 h龄期内的强度要求,在近年来的工程现场试验及应用表明,喷射混凝土早期强度可满足相关的要求。另外,虽然早高强喷射混凝土较普通喷射混凝土材料成本略有增加,但考虑材料损耗、工作效率、质量安全等因素后,相对普通喷射混凝土具有显著优势。
2022 Vol. 59 (6): 232-238 [摘要] ( 176 ) [HTML 1KB] [PDF 894KB] ( 524 )
239 徐文胜 1 吴贤国 2 冯宗宝 2 覃亚伟 1,2 曹 源 2 刘鹏程 2
复杂环境多因素耦合作用下混凝土耐久性能劣化分析
为了研究混凝土耐久性能在复杂多因素条件作用下的劣化机理,依托高寒地区某重大隧道工程项目,考虑多重因素相互作用,采用试验室加速试验方法,基于正交试验研究并分析盐侵、冻融循环、碳化交替及其耦合作用对混凝土耐久性能的影响。分析不同环境造成的冻融损伤、复合盐侵蚀、强度失效和碳化侵蚀,揭示复杂耦合条件以及外加剂和掺合料对混凝土耐久性能劣化的协同效应。结果表明,盐侵冻融与碳化交替循环会暂时降低混凝土的毛细孔隙率,盐侵冻融碳化交替循环工况将造成更大的抗压强度损失,复合盐侵蚀对混凝土的碳化深度起到一定程度的抑制作用,粉煤灰掺量在10%~20%之间、引气剂掺量在0.8%~1.2%之间对混凝土耐久性能的影响较为稳定。
2022 Vol. 59 (6): 239-249 [摘要] ( 167 ) [HTML 1KB] [PDF 5991KB] ( 336 )
250 曹 妍 1 王芮文 1,2 赵蔚蔚 2 史奇彬 3 潘旭辉 3 欧定福 1,2
隧道二次衬砌混凝土仿生自愈技术应用研究
为减少隧道二次衬砌混凝土运营期间产生裂缝,需在施工过程中采取预防措施,而裂缝自愈合技术正是达到这一目标的有效方法。对形状记忆合金法、空芯光纤及空芯纤维法、微生物矿化法以及胶囊裹覆体自愈技术进行比较,得出微胶囊裹覆体自愈技术具有混凝土拌制方便、胶囊分布均匀、对裂缝反应迅速以及可长期维持等优势的结论。将该技术应用于溧阳焦尾琴旅游综合体隧道施工中,对自愈胶囊材料进行试验检测,对掺加了微胶囊的混凝土抗裂缝效果和自愈能力进行跟踪观测。研究结果表明,掺加了微胶囊的二次衬砌混凝土自愈能力极强;自愈修复体的应力敏感性、高粘结强度和渗透性,使裂缝在出现后的第7 d宽度明显减小,第21 d基本愈合,第28 d全部愈合。
2022 Vol. 59 (6): 250-257 [摘要] ( 193 ) [HTML 1KB] [PDF 2264KB] ( 314 )
258 官林星 1 温竹茵 1 王晓鹏 2 由广明 1 孙 巍 1 庄欠伟 3
粗合成纤维在排水调蓄盾构法隧洞管片中的应用试验研究
为缓解排水调蓄盾构法隧洞内水压的不利作用,考虑隧洞内部介质为雨污水,提出在隧洞管片中加入粗合成纤维。通过材料力学性能试验、直梁加载试验,研究粗合成纤维在排水调蓄隧洞管片中的应用效果。结果表明,与素混凝土力学参数相比,纤维混凝土的抗压强度、抗折强度、弹性模量分别降低1.8%、7%、4%,纤维的添加会降低混凝土力学性能;在混凝土开裂后,PPF1(粗合成纤维1)、PPF2(粗合成纤维2)、SF(钢纤维)试件的钢筋应力与普通混凝土相比分别下降2%、10%、17%,纤维分担了钢筋的部分拉应力,体现了纤维混凝土的优点;从裂缝的分布形态看,普通钢筋混凝土的裂缝表现为“疏而宽”,试验终止时最大裂缝宽度为0.55 mm,纤维钢筋混凝土的裂缝表现为“密而窄”,试验终止时最大裂缝宽度为0.3 mm。在混凝土开裂后,纤维减小了裂缝的宽度,纤维的加入有利于隧洞衬砌结构的裂缝控制。
2022 Vol. 59 (6): 258-265 [摘要] ( 192 ) [HTML 1KB] [PDF 4058KB] ( 258 )
现代隧道技术
 

编 辑 部 公 告

 
 
关于召开“一带一路”西北国际智能交通发展大会高峰论坛暨交通产业博览会的通知
《现代隧道技术》编辑部声明
“全国公路科普教育基地公路节能照明与安全防灾新材料试验室科普传播委员会”暨“安徽中益新材料科技有限公司专家技术委员会”在皖成立
国际隧协2018颁奖大会璀璨落幕 中国力压群芳收获五大奖项
《现代隧道技术》编辑部公告
《现代隧道技术》编辑部声明
《现代隧道技术》杂志专栏征稿启事
2020 中国隧道与地下工程大会(CTUC) 暨中国土木工程学会隧道及地下工程分会第二十一届年会征文通知
2019 年第十届全国运营安全与节能环保的隧道及地下空间科技论坛(1 号通知)
关于启用“科技期刊学术不端文献检测系统”的通知
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