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现代隧道技术
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现代隧道技术
2023年 60卷 3期
刊出日期：2023-06-25
规划与设计
理论研究与探讨
数值分析与计算
试验与监测
安全防灾与病害整治
理论研究与探讨
1
宋战平 1，2，3 许晓静 1，2 刘 伟 1，2 李凌峰 4
吸能锚杆及其静动力试验方法研究综述
为解决深部隧道、巷道等地下工程开挖时面临的软岩大变形及岩爆支护问题，在过去几十年里，研究人员提出了具有不同变形吸能机制的吸能锚杆，同时提出了量化吸能锚杆静动力性能的试验方法与试验设备，取得了大量的研究成果。对现有吸能锚杆的能量吸收机制、工作性能及其静动力性能试验方法等进行总结，根据吸能锚杆的工作机理，将吸能锚杆分为材料变形型吸能锚杆和结构变形型吸能锚杆两类，系统介绍了吸能锚杆静力拉伸与动力冲击的试验方法及设备；根据不同的吸能特性及变形能力，将吸能锚杆的性能划分为低、中、高和极高四种类型，并对吸能锚杆的应用前景和研究方向进行展望和总结。
2023 Vol. 60 (3): 1-13 [
摘要
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14
郭亚林 1,2 孙文昊 3 许洪伟 3 何 卫 3 陈 政 1,2 郭 春 1,2
地铁隧道盾构及钻爆法施工碳排放强度对比
为探明盾构法、钻爆法两类常用隧道施工工法碳排放的差异，以深圳地铁7号线部分隧道区间段的施工为例，基于碳排放计算公式，从建材生产、建材运输和现场施工三个阶段，计算分别采用盾构法、钻爆法施工时的碳排放强度以及关键排放源的贡献占比。结果表明，盾构法施工隧道的平均碳排放强度为8 104.4 tCO2eq/km，钻爆法施工隧道为15 124.8 tCO2eq/km，采用盾构法施工碳排放相对更低；两种工况下建材生产阶段碳排放量均超过碳排放总量的80%；钢材、混凝土和水泥是关键材料碳排放来源，在两种工况下隧道施工建材生产阶段的碳排放中贡献占比分别为40%、1.1%和47%以及39%、29%和26%；通过优化改进建筑材料的生产加工流程，或提高清洁能源在发电能源结构中的占比，可以低建筑材料和电力能源生产环节的碳排放因子，最终实现较为明显的碳减排效果。
2023 Vol. 60 (3): 14-23 [
摘要
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24
闫鹏飞 蔡永昌 周 龙
基于深层神经网络的管片接头刚度非线性模型及应用
梁-弹簧模型计算公式简洁、数值实施方便，可以较好地评价衬砌管片的接头效应，在盾构隧道衬砌结构设计中已被广泛应用。作为表征接头性能的重要参数，接头刚度（尤其是抗弯刚度）的选取直接决定了梁-弹簧模型的计算精度，对盾构隧道衬砌结构的内力分析具有十分重要的意义。以内力（弯矩、轴力）为输入特征，以接头抗弯刚度为输出建立可以反映接头抗弯刚度非线性特征的深层神经网络模型。基于接头足尺试验数据，通过前向传播和反向传播算法训练得到具有解析形式的、全域适用的接头抗弯刚度与内力之间的非线性映射函数，克服了传统方法拟合结果局部性及难以得到整个内力空间接头抗弯刚度表达式的缺陷，为基于接头足尺试验数据的接头抗弯刚度非线性预测及统一连续表达提供了一种新的手段。深层神经网络接头抗弯刚度非线性模型预测值与足尺试验数据的对比及其在整环衬砌结构计算分析中的应用表明了该方法的正确性和有效性。
2023 Vol. 60 (3): 24-33 [
摘要
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34
孙 毅
考虑空间桁架结构影响的隧道初期支护拱架受力特性及稳定性解析
目前专门针对隧道初期支护的结构设计并未形成规范，实际施工过程中初期支护拱架参数的选择主要依赖于以往的施工经验，涉及到结构计算也往往将拱架简化为理想单轴杆件。为提供初期支护拱架的精细化设计理论基础，整理了常见初期支护拱架的结构形式，给出了三弦、四弦格栅拱架以及型钢拱架的常用几何参数；通过建立拱顶沉降与围岩压力的关系，提出了初期支护拱架支护刚度的概念；充分考虑拱架锁脚的约束作用，建立了均布向心荷载作用下的无铰拱模型、两铰拱模型；分析了两种模型中初期支护拱架的失稳机理，给出了无铰拱架、两铰拱架模型的稳定系数确定方法，认为其临界荷载可以作为拱架系统稳定性的判据；在此基础上解析了Pratt 型和Warren型两种格栅拱架基本布置方式中斜腹杆对拱架抗压刚度、抗弯刚度的影响。从研究成果可以看出，相对于理想状态，在充分考虑格构单元剪切形变时，格栅拱架的支护临界荷载有所下降；建立“8”字结钢筋的力学结构模型，对其受力进行分解投影，进而给出针对无弦杆交叉格构单元的轴压刚度、抗弯刚度以及剪切刚度的计算方法。通过工程案例的数值仿真计算认为解析公式能够较为准确地计算支护拱架的失稳荷载与支护刚度。
2023 Vol. 60 (3): 34-43 [
摘要
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44
白荣民 1 马浴阳 2 刘四进 2 方 勇 1 何 川 1
基于IPSO-ANN时间序列模型的泥水平衡盾构机盾尾密封油脂消耗预测分析
准确预测盾尾密封油脂消耗对盾尾密封、盾构施工安全和成本控制具有重要意义。为此，采用K折交叉验证法结合ANN神经网络，改进传统粒子群优化算法，实现IPSO算法自动寻优ANN神经网络神经元超参数，构建泥水平衡盾构机盾尾密封油脂消耗量IPSO-ANN时间序列模型。基于济南黄河隧道，结合东西双线密封油脂用量和通过双重筛选得到的影响因素，制定混合训练、东西线单独训练3种策略对模型进行训练并对施工段油脂消耗量进行预测及分析。结果表明，IPSO-ANN模型能有效寻优具有最佳神经元超参数的神经网络模型；不同训练策略下最优模型平均预测精度均高于80%，其中混合训练策略下最优模型预测精度高达85.142%，并兼具稳定性，对盾尾密封油脂消耗量预测具有参考意义。
2023 Vol. 60 (3): 44-54 [
摘要
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203
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55
叶连超 1 何江陵 2 李 科 3 邱志雄 2 江星宏 3
基于三角模糊数与GWO-ELM模型的公路隧道改扩建方案优选研究
解决由于交通量增长造成在役隧道通行能力不足的重要途经仍是对既有隧道进行改扩建，而隧道改扩建方案的选择是一个多属性决策问题，属性之间有很强的模糊性和不确定性。为确保隧道改扩建方案选择的科学性与合理性，提出一种新的隧道改扩建方案优选模型。通过归纳国内高速公路隧道不同改扩建方案的常见型式，分析影响高速公路隧道改扩建的因素，建立隧道改扩建方案优选的评价指标体系，以国内近30年的隧道改扩建数据为依托，提出基于三角模糊数的GWO-ELM隧道改扩建方案优选模型。结果表明：利用GWO算法优化ELM模型能充分发挥ELM泛化性能强、学习速度快的优势，显著提高了改扩建方案优选模型的精度；GWO-ELM模型在结合三角模糊数以后，方案优选能力明显要优于普通的GWO-ELM模型，具有较好的小样本处理能力和较高优选精度，是一种有效的隧道改扩建方案优选模型。
2023 Vol. 60 (3): 55-64 [
摘要
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206
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65
黎良仆 1 袁 松 1,2 廖沛源 1 王希宝 1
对《公路隧道设计细则》（JTG D70—2010）落石冲击力计算部分条文的修改意见
落石冲击力由于其研究难度大，一直是业内难以解决的难题。现行《公路隧道设计细则》（JTG D70—2010）中对落石冲击力计算的规定存在一些问题，没有得到及时发现与修正，国内众多学者和设计人员认为其计算结果严重失真，致使细则指导意义不强。鉴于此，针对落石冲击结构物接触力与响应力的区别，落石冲击荷载作用范围、结构计算长度、最不利设防对象等细则没有明确规定的问题进行分析与探讨，并提出相应修改意见，建议在下一版细则修订时，使其更加完善，从而更好地用来指导明洞与棚洞结构计算与设计。
2023 Vol. 60 (3): 65-73 [
摘要
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数值分析与计算
74
王大海 1 胡艳峰 2
盾构切削含塑料排水板淤泥土层刀具选型及参数优化研究
塑料排水板广泛应用于加固软土地基的同时，其韧性好、耐腐蚀、不易降解的特性也为后续该地层中的盾构施工带来极大困扰。针对这一难题，采用ABAQUS有限元分析软件，构建了不同刀具切削塑料排水板加固淤泥地层的仿真模型，从切削力大小及其变化特征等方面对比不同刀具的切削效果，分析得出刀具宽度、刃口高度、切削速度和刀具贯入度等因素对利刃撕裂刀切削力的影响。研究表明：刮刀适用于淤泥地层，利刃撕裂刀更适用于切削塑料排水板，且利刃撕裂刀宽度不能小于50 mm，常规宽度70 mm可满足施工要求；刃口高度应选用40 mm或50 mm；刀盘转速越大，切削效果越好，且速度不应低于400 mm/s；应严格控制刀具贯入度，避免造成刀具因受力过大或不稳而损坏。针对含塑料排水板的淤泥土层，采用利刃撕裂刀及刮刀的组合刀具，利于盾构掘进。
2023 Vol. 60 (3): 74-80 [
摘要
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81
王立川 1,2 付柏毅 2 章慧健 2 冀国栋 1 耿 麒 3 王铮铮 4 王灿林 5 王 锋 6
TBM滚刀切削花岗岩和灰岩的力学响应差异
为揭示 TBM 分别穿越花岗岩和灰岩地层时的力学响应差异，采用岩样标准试件力学参数测定、ABAQUS-SPH数值模拟以及现场实测验证等方法开展了双滚刀破岩机理与影响因素研究。结果表明，ABAQUSSPH数值模拟方法可以有效地模拟滚刀破岩过程中岩石的变形和破坏状态；滚刀扭矩对滚刀的切削顺序较为敏感，滚刀推力则对岩石强度较为敏感，岩石强度提升时，达到同一切削水平下的滚刀推力会大幅度增加；在本研究计算参数条件下，滚刀穿越灰岩地层时的破岩效率要比穿越花岗岩地层时更高，滚刀之间的岩脊宽度与岩石强度呈正比。
2023 Vol. 60 (3): 81-89 [
摘要
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90
胡振宇 1 封 坤 1 郭文琦 1 彭长胜 2 李姣阳 2
内部结构不同施作时机对特大断面盾构隧道管片衬砌受力的影响研究
以在建荷坳隧道为工程背景，采用有限元方法建立管片-内部结构三维精细化数值计算模型，通过分析内部结构不同施作时机下管片与内部结构的受力及变形，研究内部结构施作时机对特大断面盾构隧道管片衬砌受力性能的影响。结果表明，提前施作内部结构可以有效增加管片环横向刚度，并提升内部结构分担管片应力的占比，以将内部结构施作时机由 5‰ 椭圆度提前至 3‰ 椭圆度为例，管片与内部结构变形极值分别减小 28.47% 与32.83%，管片及其钢筋应力极值分别减小50.0%与14.4%，内部结构及其钢筋应力极值分别上升70.37%与19.55%；内部结构施作时机对管片环及内部结构的变形与应力分布规律基本无影响，但提前施作内部结构可使得管片及钢筋应力分布更加均匀；内部结构对管片环水平变形有较强抑制能力，以施作时机3‰椭圆度工况为例，内部结构施作后，管片竖向位移继续增加约19.0%，而水平位移仅增加0.36%，变形形态由“横鸭蛋状”转为“蝴蝶状”
2023 Vol. 60 (3): 90-101 [
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102
钱 源 1 徐 冲 2 刘晓瑞 2 黄 猛 3
荷载与锈胀双重力学作用下海底盾构隧道管片开裂机理研究
海洋腐蚀性环境下盾构隧道管片的锈胀开裂问题是影响隧道安全服役的主要威胁，需关注水土压力引起的衬砌应力与钢筋锈蚀引起的附加应力的共同作用。基于扩展有限元方法（XFEM）建立能够反映这种双重应力作用的海底盾构隧道锈胀开裂分析模型，研究服役期隧道衬砌环锈胀开裂行为及力学机制。结果表明，衬砌环不同位置的锈胀开裂行为受管片原有衬砌应力的影响显著；外圈两拱腰和内圈拱顶与拱底位于衬砌环的拉应力集中区，水土压力引起的拉应力是影响衬砌开裂的主导因素，而锈胀作用的影响较小，此处裂纹表现出起裂早、扩展快、垂直保护层开裂的特征；内圈两拱腰和外圈拱顶与拱底为衬砌环的压应力集中区，混凝土较大的抗压强度使其开裂主要依赖于钢筋锈胀引起的拉应力，钢筋需锈蚀足够的时间使周围混凝土由受压转为受拉并开裂，此处裂纹表现出起裂晚、扩展慢、平行于保护层开裂的特征；拱肩和拱脚处于应力过渡状态，裂纹和保护层倾斜相交。
2023 Vol. 60 (3): 102-111 [
摘要
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112
赵东平 1,2 张柏浩 2 李 华 3 赵晓宇 3
基于剪切边界的隧道系统锚杆剪力特征离散元数值模拟研究
采用块体离散元数值模拟方法，构造出锚杆受剪的边界条件，对隧道系统锚杆剪力的断面分布特征及演化规律开展了数值模拟研究，并探讨了围岩破碎程度、锚杆布置形式等因素对锚杆剪力的影响。结果表明：（1）隧道系统锚杆的剪力与节理剪切位移正相关，锚杆的剪切效应发生于破碎岩体中，在完整岩体中可以被忽略；（2）锚杆剪力总是低于相同位置的轴力，但剪轴比最大可接近75%；（3）在锚杆施作初期，锚杆剪力会因施作部位、锚杆到隧道内轮廓表面距离的不同存在较为显著的差异，施作初期的锚杆剪力峰值可能高于长期稳定值；（4）破碎岩体中的破碎岩块体积越大，或破碎范围越广，锚杆的剪力也越大；（5）系统锚杆越长，越容易受到剪切作用，密集的锚杆布置有助于减小系统锚杆承受的剪力。
2023 Vol. 60 (3): 112-122 [
摘要
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123
姬云鹏 1,2 房灵国 3 唐昊天 4 张兴丽 1,2 王祥金 1,2 白云天 1,2 李 健 4 赵红华 1,
隧道开挖全过程管棚支护受力研究
为研究大连地铁5号线虎滩新区站中隧道管棚支护体系的力学行为，利用Plaxis软件对隧道管棚支护体系进行有限元模拟，分析隧道开挖全过程中管棚支护的力学行为，并将现场监测的地表沉降、拱顶沉降值等与有限元模拟结果进行对比，同时对管棚支护参数进行优化模拟分析。结果表明：在隧道分部开挖全过程中，管棚变形及受力主要呈现出阶梯状、波浪状的变化规律。通过改变管棚的设计参数进行对比分析，可得出除土层荷载对管棚的受力影响较为突出外，管棚的轴力主要受管棚环向间距的影响，弯矩和剪力受管径的影响较为明显。对于地铁隧道施工，采取管棚支护手段可以确保工程安全。
2023 Vol. 60 (3): 123-138 [
摘要
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139
薛光桥 1 虞雄兵 3 肖明清 1,2 张超勇 3,4 何应道 1,
考虑压缩-错缝-外部水压的密封垫防水性能数值模拟研究
盾构隧道管片拼装过程中密封垫呈现“先压缩后错缝”的时变场景，采用ANSYS建立密封垫和沟槽的三维有限元模型，并采用更加贴近施工工艺特征的“先压缩后错缝”加载模式，对密封垫防水能力进行数值模拟研究，并与不考虑压缩-错缝时变顺序的工况进行对比分析。结果表明，密封垫“先压缩后错缝”的防水能力比“先错缝后压缩”的防水能力高；压缩使得密封垫接触面间产生巨大的摩擦力，所以在密封垫错缝时，密封垫接触面并不会完全错开，变形形态整体呈现出向一侧倾斜；考虑水压后，密封垫“先压缩后错缝”的防水能力较无水压条件有一定提升，说明水压的作用使密封垫进一步压缩从而提高了表面接触应力，提升防水能力。
2023 Vol. 60 (3): 139-145 [
摘要
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177
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146
袁 冉 1 李俊晖 1 楚泽元 2 张 睿 3 罗春雨 4
小净距交叠隧道掏槽爆破动力响应研究
以四川巴中东华山隧道爆破开挖为工程背景，基于动力有限元软件LS-DYNA程序，采用不耦合装药方式及流固耦合计算方法分析既有隧道衬砌结构的速度场与应力场分布特性，并结合监测数据验证数值计算结果的正确性。在此基础上，针对掏槽孔角度对隧道爆破开挖动力响应的影响，从15°~75°设置了6组工况，研究既有隧道衬砌的动力响应规律。结果表明：既有隧道衬砌的竖向振速最大，可以竖向振速峰值表征结构最大振动特性；既有隧道最大竖向振速位于爆破掌子面后方，最不利截面的最大竖向振速出现在拱底位置；最大主应力峰值主要分布在拱底和左右拱脚处，在左拱脚处产生最大拉应力；掏槽孔与掌子面的夹角越大，爆破产生的振动速度和最大主应力峰值越大，且两者存在明显线性关系。监测点位应重点布置于爆破掌子面后方衬砌的拱底和拱脚处，可通过减小掏槽孔角度达到减弱振动响应的效果；针对依托隧道的地层条件与空间特性，既有隧道衬砌的振速安全阈值为18.17 cm/s。
2023 Vol. 60 (3): 146-155 [
摘要
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160
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156
张学军 1 聂启强 2 龚元江 3
滇中红层隧洞软岩大变形规律研究
针对滇中引水工程楚雄段6标凤凰山隧洞施工过程中存在的围岩稳定性差、遇水软化以及隧洞软岩大变形问题，首先通过开展区域内典型软岩试样室内力学试验，得到区域内发生大变形的软岩物理力学特征，并通过分析试验岩样的破坏情况，掌握其变形特征；然后采用FLAC 3D数值模拟软件计算大变形段隧洞围岩的应力应变，掌握凤凰山隧洞软弱围岩大变形特点；将FLAC 3D模拟结果与现场监测数据进行对比验证，对比结果在误差允许范围内，证明了数值模拟的准确性。
2023 Vol. 60 (3): 156-163 [
摘要
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178
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试验与监测
164
王修领
软弱隧道围岩与结构协同作用特征模型试验研究
为揭示软弱隧道围岩与支护相互作用特征，以国内首条旅游观光轨道交通项目控制性工程施家山隧道为研究对象，研发了能够实现控制围岩变形的试验平台，以围岩变形量表征支护时机，开展地质力学模型试验。结果表明：（1）支护时机对软弱隧道围岩径向压力、切向应力的动态演化和分布影响显著；（2）不同控制变形下围岩径向应力释放随变形增大均表现为典型的三阶段发展特征；（3）同一变形量下，隧道各部位径向应力响应特征差异明显，随着控制变形增大，各部位响应速率变化明显；（4）控制变形增大造成隧道各部位围岩破坏响应速率加快，破坏核心区发生转移，各部位切向应力分布不均匀性显著提高；（5）结构荷载受支护时机影响显著，浅层围岩径向应力释放主要受控于前期小量值变形，变形至一定阈值后，应力释放不再明显，转而代之的是扰动深度扩展，深层围岩应力释放，以及围岩扰动区和破坏区的加速扩展。
2023 Vol. 60 (3): 164-174 [
摘要
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207
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175
李 辉 1 刘泓志 1 王诗雨 2, 3 王云芝 2, 3 闵凡路
卵砾石地层泥水盾构不同性质泥浆成膜试验研究
针对北京南水北调团九二期工程泥水盾构穿越高渗透卵砾石层泥浆成膜问题，配制不同密度、不同砂添量的泥浆进行成膜试验，从泥浆渗透流量和泥膜渗透系数等方面对泥浆成膜效果进行分析。结果表明：在渗透系数为10-1 cm/s量级的高渗透地层，密度小于1.25 g/cm3的膨润土-黏土混合泥浆难以成膜，密度达到1.3 g/cm3的泥浆可以形成泥皮+渗透带型泥膜；而密度为1.15 g/cm3的膨润土-黏土混合泥浆添加适量砂子后，可形成泥皮+渗透带型泥膜，且渗透流量、成膜时间较未加砂子的同密度泥浆显著降低；随着砂添量的增加，泥浆渗透流量略有减少，所形成泥膜孔隙比和渗透系数也呈减小趋势；当砂添量为5%时，形成泥膜的渗透系数可达10-8 cm/s量级。
2023 Vol. 60 (3): 175-181 [
摘要
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158
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182
方忠强 1,2 袁 锐 3 孙统立 1,2 王登峰 3 江苏禹 4 张建峰 4 闵凡路 3
高含泥率废弃粉质土砂配制盾构壁后注浆浆液试验研究
泥水盾构施工过程中不可避免地产生的大量废弃泥砂，处理不当不仅会对周围环境产生负面影响，还会导致资源的浪费。依托江阴靖江长江隧道工程，利用废弃粉质土砂替换不同比例商品砂配制壁后注浆浆液，研究不同替换比对浆液性能的影响，并通过相成分及微观结构分析废弃粉质土砂对浆液性能的影响机理。结果表明，废弃粉质土砂的添加可以缩短浆液凝结时间，提高浆液稳定性，同时会导致浆液流动度与早期强度小幅度降低，但浆液性能依然能满足工程要求；当替换比例为40%时，浆液流动度为26.8 cm，凝结时间为11.5 h，泌水率为3.4%，满足现场注浆要求，是最优替换比例；添加废弃粉质土砂后，浆液中未完全参与反应的粉煤灰增加，网络状的C-S-H（水化硅酸钙）凝胶含量减少，水化反应程度降低。
2023 Vol. 60 (3): 182-188 [
摘要
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189
许有俊 1,2,3 康佳旺 1 张 朝 1,2,3 黄正东 1 张 旭 1,2,3
矩形顶管隧道F型承插接头剪切破坏机制
接头是矩形顶管隧道最薄弱的环节，对地基的不均匀沉降极为敏感，极易发生管节间的剪切错台变形。以 F型承插接头为研究对象，采用室内试验和 ABAQUS 有限元进行分析，归纳宏观破坏现象，得到了接头剪切变形机理，建立隧道变形控制标准。结果表明，顶管隧道剪切破坏特征分为缝隙闭合、抗剪强化、屈服破坏3个阶段，第二阶段剪切刚度最大；发生剪切破坏时，钢套环和混凝土在倒角位置易产生应力集中；适当添加纵向连接件可以提高柔性接头稳定性和剪切刚度；错台量达 12 mm 时，钢套环开始屈服，错台量为 27 mm 时钢套环开始发生塑性破坏。
2023 Vol. 60 (3): 189-198 [
摘要
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153
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安全防灾与病害整治
199
肖明清 1,2 杨文倩 3 封 坤 3 焦齐柱 1 毛 升 1 王运超 3
火灾下盾构隧道衬砌结构受力与抗火措施模拟分析
以甬舟铁路金塘海底隧道为工程背景，采用数值模拟手段分析RABT标准升温曲线下盾构隧道衬砌结构受火后的应力、变形以及劣化情况，研究火灾高温下大直径盾构隧道管片衬砌结构的耐火性能以及抗火措施。结果表明，在RABT升温曲线下受火120 min后，混凝土衬砌受火面处最高温度达到1 119 ℃，衬砌结构无法满足抗火设计要求；混凝土衬砌在受火5.3 min时开始劣化，且随着受火时间增加破坏区继续发展，受火结束时最大劣化深度超过 12 cm；受火结束时，隧道竖向和水平方向净空收敛量较受火前均有所减小，减小量绝对值分别为 11.5 mm、0.12 mm；设置管片混凝土耐火层、设置防火板以及施作防火涂料3种措施均能较好地提高衬砌结构的抗火性能，综合考虑实际工程适用性等因素，建议采用8 cm及以上厚度的C40混凝土耐火层或导热系数小于0.15 W/(m·K)的防火涂料。
2023 Vol. 60 (3): 199-207 [
摘要
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364
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208
袁红运 1,2 陈礼伟 2 刘志强 2
单线铁路隧道衬砌纵向裂缝病害综合评价方法
通过有限元模型计算,分析了铁路隧道衬砌裂缝长度、深度对结构安全的影响规律，并利用正交试验进行了结构安全敏感性分析。在此基础上，建立了基于长度、宽度、深度（比）3个特征参数的衬砌裂缝影响综合评价模型，实现了单线铁路隧道衬砌纵向裂缝病害对衬砌结构安全影响的定量评价，并给出规范评价参考表格。
2023 Vol. 60 (3): 208-216 [
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217
刘禹阳 1 席龙龙 1 来弘鹏 2 赵永宾 3 孙卫星 3 贾 能 1
富钙围岩隧道排水系统结晶物与水环境时空变化规律及结晶路径分析
通过对7座富钙围岩隧道不同空间和时间下排水结晶物与水环境进行取样检测，分析了结晶矿物、水质和离子浓度的时空变化规律与特征，构建了排水结晶路径模型，明确了结晶钙源和碳源的来源，并给出了防治建议。结果表明，山岭隧道排水系统结晶物在形态上可分为软絮状、粉末块状和硬质结石状，三者形态与硬度各异，生成过程具有连贯性，结晶物形态可指导结晶处治手段的选择；水质参数与离子浓度在空间上具有相同变化 规律，初期支护喷射混凝土对水环境的影响最明显，围岩水渗透初期支护喷射混凝土后，水中pH值、溶解性总固体TDS、Ca2+、Na+、K+以及CO32-浓度值均显著增大，HCO3-浓度值显著降低；Ca2+浓度的增长与降低可揭示初期支护裂损现状及历史发展情况，SO42-不参与结晶相关反应，其浓度可帮助判断围岩水环境是否出现变化；结晶路径中，结晶物碳源为生物残体、植物根系呼吸作用以及碳酸盐岩的溶解，钙源为富钙围岩的溶解析出和初期支护混凝土水化产物溶解。
2023 Vol. 60 (3): 217-226 [
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规划与设计
227
韩晓明 1,2 何 源 1,2 张飞雷 2,3,4
富水粉细砂层大直径盾构隧道联络通道施工关键技术研究——以孟加拉卡纳普里河底隧道为例
孟加拉卡纳普里河底隧道工程2#联络通道位于河底中心全断面富水粉细砂地层，该通道施工具有开挖直径大、水土压力高的特点。为确保在海外应急抢险资源匮乏条件下江心联络通道安全施工，从冻结孔布置和钻设、隧道临时支撑结构、开挖构筑施工等方面提出综合技术措施：（1）冻结孔布置采用内外双圈、底部兜底设计；（2）冻结孔钻设采用分步开孔、低速慢进跟管、变径锥体接头快速封堵的工艺；（3）洞口加强型环形框梁结构代替主隧道环梁钢支撑结构；（4）采用分区作业、快速导洞施作、台阶法开挖、反临空扩挖、随挖随支的施工工艺；（5）采取快速冻结、自然解冻、跟踪注浆降低冻胀融沉影响。最后对重大风险点进行分析预判并制定相应的预防措施，冻结孔温度及主隧道衬砌结构变形监测数据证明，该技术可确保大直径盾构隧道联络通道的顺利完成，成功的施工经验可为国内外类似项目提供借鉴和经验。
2023 Vol. 60 (3): 227-235 [
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236
张 明 万 博
大流速强透水砂卵石地层地铁联络通道冻结法设计及施工问题处治技术研究
南水北调工程的实施，使北京地区地下水得到大量的补给，地下水水位急剧上升，给轨道交通建设带来一定难度。通过地铁12号线某区间隧道联络通道冻结法设计和施工的工程实践，提出大流速、强透水砂卵石地层冻结施工保障措施，同时对冻结过程冻结壁不交圈原因进行分析与处理，确定出冻结壁薄弱位置并提出相应工程对策，进而分析大流速、强透水砂卵石地层冻结技术可行性，为类似冻结工程设计施工提供参考。
2023 Vol. 60 (3): 236-241 [
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242
田宝华 1 赵永明 1 吴行州 1 张 彪 1，2 高 嵩 1
杉阳隧道软岩大变形控制方法及结构力学特性研究
为有效控制大瑞铁路杉阳隧道薄层状破碎页岩段软岩大变形，提出帷幕注浆、超前中管棚和超前探水泄压孔的围岩预加固措施配合三台阶机械法开挖的施工方法。通过增加边墙开挖曲率将马蹄形开挖断面优化至蛋形断面，预留变形量由 10 cm 增加至 50 cm，初期支护结构由间距 1 m 的 I25 单层钢拱架调整为间距 0.6 m 的双层HW175钢拱架等一系列措施解决了现场钢拱架扭曲、断面侵限等难题。通过现场支护结构受力监测，双层初期支护的部分钢拱架受力超过其屈服强度，原因主要为支护结构受力过大，未充分释放围岩荷载。建议释放一部分围岩压力后再施作第二层初期支护。
2023 Vol. 60 (3): 242-251 [
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252
刘国强
跃龙门隧道软岩大变形两台阶快速成环法施工技术研究
针对新建成兰铁路跃龙门隧道高地应力软岩大变形施工，提出“主动控制”的理念，结合机械化快速施工的优势，采取“优化轮廓、双层支护、分步预留、锚撑结合、围岩加固、快速封闭”的控制措施，强调对变形发展的过程控制，总结研究形成“两台阶带隧底（短台阶）快速封闭成环施工”关键技术，最终实现了软岩大变形的有效控制，该技术的应用可为同类型软岩大变形隧道工程施工提供借鉴。
2023 Vol. 60 (3): 252-258 [
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王刘勋
高海拔低含氧低气压条件下隧道施工设备配置方案研究
针对高海拔地区隧道施工受低气温、低气压、低含氧量气候环境影响，导致施工机械设备配置存在整体功效不足或功效浪费这一现状，结合高海拔超特长公路隧道——317国道雀儿山隧道，提出一套较为完善、合理科学的施工设备配置方案，具体包括钻爆、挖运、供风、通风、供水、供电、供暖、供氧八类主要设备配置。结合雀儿山隧道施工设备配置情况，进一步研究提出高海拔隧道钻爆法施工设备全电化作业模式设备配置方案，并从“油改电”技术、配套的施工组织和管理以及电动工程设备相关电池技术等方面进行展望。
2023 Vol. 60 (3): 259-265 [
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刘万林 1 尚明明 2 王全胜 2 王冬洪 2 温时雨 1
小断面隧洞悬臂掘进机施工方案比选研究
为了解决小断面隧洞在实际施工中受断面尺寸影响内部作业空间有限造成的工序交叉多、相互干扰大、同一个工作面上钻孔和出渣等工作只能周期性循环进行、无法在施工中运用高效的大型机械设备等问题，以滇中引水工程红河段龙树山小断面隧洞为依托，首先提出3种机械化施工配套方案，对各方案所采用施工机械、施工方法、进度等方面进行对比分析，最终确定了中铁装备研发的CTR300S小断面隧洞水利型悬臂掘进机结合人工支护的施工配套方案。针对理论分析后所选择的施工配套方案开展技术应用试验研究，结果表明：（1）Ⅳ～Ⅴ级围岩稳定性差，以板岩、粉细砂岩、灰岩岩性为主，地下水较丰富的试验工况下，CTR300S悬臂掘进机工作效率可达20~40 m3/h，月开挖进尺预估可超过150 m，达到了预期进度效果；（2）小断面隧道全断面开挖，在悬臂掘进机截割部处为立拱、喷浆等工序提供作业平台是可行的。
2023 Vol. 60 (3): 266-273 [
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274
周宝春 1,2
基于SUMO仿真的跃龙门隧道交通组织方案评估研究
隧道施工会涉及大量运渣车、补给车等不同车辆的通行，分析车辆在隧道内的交通特性，实行合理的交通组织方案，可提升运输效率、提高作业水平。基于SUMO仿真手段，搭建跃龙门隧道3号斜井工区的仿真路段，通过设置不同断面数量和作业水平，从运行时间和油耗、排放两方面得出不同组织方案下车辆在隧道内的运行情况，对跃龙门隧道进行交通组织方案评估。在此基础上，对车辆速度进行敏感度分析。结果表明，增加断面数和适当提高车辆速度可以降低隧道内车辆运行时间、油耗和排放，从而提升隧道施工效率及交通水平。
2023 Vol. 60 (3): 274-281 [
摘要
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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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本 刊 广 告
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