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现代隧道技术
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现代隧道技术
2023年 60卷 4期
刊出日期：2023-08-25
特约稿
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
安全防灾与病害整治
新型材料与设备
特约稿
1
王建宇
追求隧道工程与地质体的和谐——矿山法隧道工程若干热点问题探讨
随着矿山法隧道工程修建理念从对围岩“被动防范”更新为“主动控制”，隧道工程师们的注意力聚焦于监控量测、围岩改良、双重型衬砌结构的整合性和设计计算模型等热点问题，文章对此进行了探讨。同时，针对高地应力背景的挤压性软弱岩体和高水头地下水的两种特异地质环境的隧道工程难题，阐述了以“屈让原则”代替“对抗原则”，分别采用“围岩锚固+恒阻支护”和“围岩注浆+衬砌疏排”的处治手段体现隧道工程和地质体和谐的理念。
2023 Vol. 60 (4): 1-5 [
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理论研究与探讨
6
肖明清 1,2 唐宇恒 3 陈俊伟 1,2 张超勇 3,4
盾构隧道管片接缝气体泄漏模型及影响因素分析
隧道穿越沼气地层时，气体与液体之间物理特性的差异会导致不同的渗漏特性，需开展管片接缝处气体泄漏机理研究。首先从泄漏通道的角度出发，建立管片接缝气体泄漏模型，推导管片接缝气体泄漏率公式；然后，建立密封垫数值仿真模型分析密封垫粗糙度和外界气压对气密性的影响规律；最后，对仿真数据进行多元线性回归分析，分析各因素敏感性，并提出降低管片接缝气体泄漏的方法。结果表明，较小的粗糙度能明显抑制气体泄漏，粗糙度大于0.8 μm时，气体泄漏率显著增加，考虑生产成本因素，建议密封垫粗糙度控制在0.4 ~ 0.8 μm；随着外界气压的增大，接触面间平均接触应力并不是持续增大，泄漏通道高度并未随正压力的变大而产生明显变化；影响气体泄漏率的因素按影响程度从高到低依次是粗糙度、外侧气压、错位量、张开量和硬度。
2023 Vol. 60 (4): 6-13 [
摘要
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14
郑晓悦 1，3 施成华 1,2，3 王祖贤 1，3 于国亮 4 郑可跃 1，3
基于Timoshenko梁理论的隧道隔水岩体安全厚度计算方法
考虑隧道周围隔水岩体在溶腔泥水压力作用下的弯曲效应和剪切效应，基于Timoshenko梁理论，建立隧道隔水岩体安全厚度的解析计算模型，依据抗弯强度准则、抗剪强度准则推导最小安全厚度计算方法，并基于工程实例对隔水岩体安全厚度解析模型的影响因素进行系统分析。结果表明，溶腔直径对隔水岩体最小安全厚度影响最为明显；隔水岩体最小安全厚度随着隧道埋深、溶腔直径和溶腔水压力的增大而增大；随着隧道埋深和溶腔水压力的增加，相较于剪切破坏，隔水岩体更易发生弯曲破坏；随着溶腔方位角的增大，隔水岩体最小安全厚度先减小后增大，减小的速率先增大后减缓，最小安全厚度在溶腔位于隧道顶部时最大，在溶腔位于隧道底部时最小。与既有研究进行比较，发现同时考虑岩梁弯曲效应和剪切效应影响的隔水岩体最小安全厚度计算方法，能更有效地反映溶腔-隧道间岩梁的变形特征，具有良好的实用性。
2023 Vol. 60 (4): 14-22 [
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23
李 涛 王林峰 李 松 张继旭 唐 宁
单孔爆破作用下隧道围岩损伤范围计算及影响因素分析研究
为解决隧道爆破损伤范围计算不精确问题，基于D-P准则及断裂力学原理，提出一种单孔爆破作用下隧道围岩损伤范围计算方法，并基于依托工程进行应用分析。结果表明：计算所得粉碎区半径为242 mm，位于实测值范围内，裂隙Ⅰ区略大于粉碎区半径，裂隙Ⅱ区半径为1 473 mm，略大于实测值范围，计算结果与有限元模拟结果接近；单孔爆破作用下围岩于130 μs形成粉碎区，于220 μs形成裂隙Ⅰ区，于220~820 μs裂隙Ⅰ区范围裂隙扩展，于820 μs形成裂隙Ⅱ区；X、Y方向振速分别于裂隙Ⅱ区、粉碎区范围内随爆心距增加衰减速率增大；单孔爆破作用下粉碎区半径的主控因素为炸药爆速D，裂隙Ⅰ区半径、裂隙Ⅱ区半径的主控因素为泊松比μ。
2023 Vol. 60 (4): 23-32 [
摘要
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33
孟庆辉 1 封 坤 1 杨国栋 1 何 骁 2 杨 兆 2 黄青富 3 高 崇 1,4
内水压力对输水盾构隧洞复合衬砌结构影响研究
针对内水压力对盾构隧洞复合衬砌结构力学特性的影响，结合滇中引水工程龙泉倒虹吸隧洞，对复合衬砌壳-弹簧模型进行改进，对内水压作用下双层衬砌结构力学行为进行分析。结果表明，管片结构弯矩受内水压力影响较小，而管片轴力及纵向接头抗弯刚度随内水压力增加而减小；二次衬砌轴力及弯矩受内水压力影响较大；内水压力对弯矩较大处接头抗弯刚度有较大影响，接头抗弯刚度最大减小47.97%；外部水土荷载作用下管片变形呈现竖向收敛、水平扩张趋势，充水后衬砌结构整体向下位移，竖向进一步收敛；内水压力作用下，管片与二次衬砌间以径向受压作用为主，当管片纵向接头受正弯矩作用时，压应力显著增加，受负弯矩作用时，径向相互作用力为零，层间存在分离趋势。
2023 Vol. 60 (4): 33-42 [
摘要
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43
范文昊 1,2 谢盛昊 1,2 周飞聪 1,2 王志杰 1,2 张 凯 3 骆云建 3
新建双线盾构隧道下穿既有隧道近接影响分区及控制措施案例研究
为探究不同近接度下新建隧道下穿施工对既有隧道结构造成的影响，以成都地铁30号线下穿既有成自高铁锦绣隧道为依托工程，采用理论研究的方法提出近接影响度表达式，并通过结构位移判别准则确定分区控制标准。采用数值模拟、回归分析的方法，对下穿施工近接影响范围进行量化分区，并对不同影响分区提出针对性控制措施。结果表明，既有隧道管片最大沉降值与新建隧道和既有隧道之间的净距、新建隧道左线和右线之间的间距都呈负相关；针对在强影响区中施工提出“门式”保护结构，可将既有隧道管片最大沉降值折减77.10%，针对在弱影响区中施工提出新建隧道管片壁后注浆加固，可将既有隧道管片最大沉降值折减56.86%。监测结果表明，采取合理的施工控制措施，可有效控制既有隧道结构的位移，将既有隧道管片最大沉降值控制在预警值6 mm内。
2023 Vol. 60 (4): 43-57 [
摘要
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58
谢 苗 王浩男 李思遥 田 博 刘亚峰 张鸿宇
基于现场数据的TBM超小转弯工况下掘进参数研究
为研究TBM掘进参数在超小转弯工况下的变化规律，基于TBM法开挖浙江缙云抽水蓄能电站排水廊道工程，对TBM转弯流程进行分析，得到护盾调整量是影响TBM最小转弯半径的主要因素；对滚刀破岩进行受力分析，得到滚刀受力与各参数间相互作用的机理。根据现场实际掘进数据，分析在不同岩石单轴抗压强度、岩体完整性系数和节理走向与隧洞掘进方向夹角的条件下，TBM刀盘贯入度、刀盘推力和刀盘扭矩间的关系。研究结果表明，TBM在超小转弯半径掘进工况下，贯入度随刀盘推力增大呈对数函数增长，刀盘扭矩随贯入度增大呈指数函数增长，增长率与岩石参数密切相关。进一步建立掘进参数与岩石参数间的预测模型，并进行多组实际工程预测，预测结果的平均相对误差小于10%，表明预测模型的预测精度较高。
2023 Vol. 60 (4): 58-66 [
摘要
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绿色智能建造
67
吴 刚 1 罗 炜 2,3 王小龙 1 朱晶晶 1 贾 非 2,3 薛亚东 2,3
基于深度学习的盾构隧道衬砌表观病害检测模型研究
为了实现盾构隧道衬砌表面渗水、裂缝、掉块、漏泥砂等病害的快速准确识别，提出一种基于深度学习模块化设计的盾构隧道衬砌多类表观病害检测模型。该模型分为数据加载、网络结构、损失函数与后处理、训练与评估4个模块，结合SSD（Single Shot MultiBox Detector）与YOLOv4（You Only Look Once）的检测原理和数据集特点，提出采用适应度和最大可能召回率两个指标来综合评估模型先验框与数据集的匹配度。根据数据集病害标注框分布，采用K-means方法聚类得到匹配度最高的一组先验框，并考虑YOLOv4模型结构特点对SSD模型结构进行优化。结果表明，优化后的模型检测准确度达到0.623，相较于原SSD模型的0.373提高了近70%，检测速度由40 FPS提升至50 FPS，充分证明了优化模型的合理性。
2023 Vol. 60 (4): 67-75 [
摘要
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76
王耀东 杜耀辉 高 岳
基于U-Net++网络的隧道排水孔堵塞检测方法
为提高传统基于图像检测的隧道排水孔堵塞识别效率，利用U-Net++神经网络模型的人工智能语义分割方法对隧道排水孔堵塞图像进行处理，并引入淤堵程度评估指标，对不同淤堵程度的排水孔进行准确分类。结果表明，所提方法的损失曲线显示出较好的收敛趋势，同时训练集和验证集上的准确率均呈现出稳定提升的趋势，在准确率、召回率和F1分数等指标上优于其他常用图像分割方法，分别达到96%、95%和95%。模型在IoU和Dice系数方面同样表现优异，分别达到了91%和95%。此外，模型对光照变化以及不同噪声环境都具有一定的适应能力，在不同场景下依然表现出较好的性能。所提出的基于U-Net++神经网络的智能识别方法在准确性、鲁棒性和适应性方面均表现出较高的水平，为隧道排水孔堵塞检测任务提供了一种有效的解决方案。
2023 Vol. 60 (4): 76-85 [
摘要
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数值分析与计算
86
罗 勋 1, 2, 3 王明年 1, 2 于 丽 1, 2 张 霄 1, 2 杨恒洪 1, 2 唐浪洲 1, 2
斜滑断层不均匀错动下隧道三维力学响应计算模型
针对穿越斜滑断层隧道力学响应问题，采用有限差分法求解非线性荷载作用下的弹性地基梁挠度微分方程，建立考虑斜滑断层不均匀错动特征的隧道三维力学响应理论计算模型。以“1·8门源地震”大梁隧道为工程背景，对理论模型的准确性及合理性进行验证，并分析断层倾角、隧道-断层交角对隧道力学响应的影响。结果表明，理论模型计算结果与数值模型计算结果及现场实际震害情况吻合良好；随着断层倾角、隧道-断层交角的变化，穿越斜滑断层隧道的各向（水平向、竖向、纵向）变形分量不断改变，其力学响应特征复杂。
2023 Vol. 60 (4): 86-94 [
摘要
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95
赵大能 1 王 毅 2 任志华 3
考虑断层错动-地震动共同作用的隧道结构力学响应分析
依托某高速公路跨小江活动区次级断层隧道工程，基于波动理论和数值分析方法，考虑围岩-结构-断层间的相互作用，构建隧道错动-地震动响应有限元模型，研究在已有逆断层错动基础上、不同地震动强度下隧道支护结构体系的力学响应特征，并进一步分析断层破碎带宽度、断层倾角、上下盘岩体质量对结构力学响应的影响规律。结果表明：在逆断层错动-地震动作用下，衬砌结构损伤首先出现在断层破碎带内的墙脚部位，衬砌墙脚应力及位移变化大，受损程度更严重；在相同位错和地震动强度下，墙脚部位严重损伤分布范围是其他典型部位的2~4倍，墙脚及断层破碎带为设防最不利部位；随地震动强度的增加，断层带宽度减小、断层倾角增加、岩体上下盘与破碎区围岩质量差异越大，衬砌损伤程度及损伤分布范围均明显增大，应力集中的现象加重，应力幅值的波动增大，应力震后残留和断层错动面的位移突变现象越明显。
2023 Vol. 60 (4): 95-105 [
摘要
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106
王明俊 1 梁启智 1 黄永彬 2 李亚东 2 杨春山 3
含纵向限位装置沉管隧道地震响应特性研究
以广州市如意坊沉管隧道工程为研究背景，利用ABAQUS有限元软件，基于改进后的反应位移法，建立考虑纵向限位装置的柔性接头整体多质点-梁-弹簧模型，分析地震作用下沉管隧道整体与关键截面的三维地震动力响应，并研究隧道最危险截面处的动力响应特性及损伤分布情况，探讨沉管隧道关键横截面的稳定性。结果表明：在地震作用下不均匀土层将引起隧道内力增大，对隧道结构造成一定的损伤；损伤主要分布在侧墙与底板的交界处，顶、底板的中部，此处裂缝由外向内发展，行车道孔洞中部内侧裂缝由内向外发育；隧道最危险截面的损伤状况反映出隧道仍具有较大的安全储备，但关键薄弱处的加固仍需重点关注。
2023 Vol. 60 (4): 106-115 [
摘要
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116
张崇辉 梁庆国 孙纬宇 岳建平 张兴臣
考虑流变效应的泥岩隧道仰拱变形特征研究
为探讨泥岩流变效应对隧道结构长期受力变形规律的影响，采用Burgers模型进行流变数值计算，将计算结果与国内外类似情况的隧道长期监测数据进行对比讨论，以验证其合理性和正确性。结果表明，流变效应下，运营期内围岩有整体向内“流动”变形的趋势，其中基底隆起最为明显，且仰拱变形呈现出中间大两端小的“枣核状”，仰拱及填充层位移均随时间呈增长趋势，50 a后基本保持稳定；填充层处于受拉状态，各部位最大主应力随时间持续增长，在距拱脚1/4洞径处出现峰值，接近C25混凝土抗拉强度；实际工程中，仰拱底鼓特征表现为长时效、难收敛，因此，对泥岩类隧道设计施工时要考虑泥岩流变特性及其对隧道结构长期变形受力的影响。
2023 Vol. 60 (4): 116-127 [
摘要
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128
漆美霖 封 坤 郭文琦 鲁选一 何 川
螺栓失效对盾构隧道管片纵缝接头抗弯性能的影响研究
为探究盾构隧道在螺栓失效后或在特殊条件下无法安装螺栓时管片接头的抗弯性能，以济南黄河隧道为工程背景，基于ABAQUS建立大直径盾构隧道管片有无螺栓接头的三维精细化数值计算模型，分析管片接头在有无螺栓连接情况下受正弯矩和负弯矩作用时接缝面张开角、抗弯刚度、螺栓应力随接头内力的变化以及接头受压损伤规律。结果表明：（1）螺栓失效对于接缝张开角的影响主要体现在接头受力状态的后半段，且接头所受轴力越大，螺栓对于接缝张开角的影响越弱；（2）无螺栓条件下接头的抗弯刚度更小，且负弯矩作用下接头抗弯刚度的降低程度小于正弯矩作用下接头抗弯刚度的降低程度；（3）负弯矩作用下螺栓屈服时的弯矩大于正弯矩作用下螺栓屈服时的弯矩；且接头所受轴力越大，螺栓屈服时所对应的弯矩值越大；（4）高轴压作用下盾构隧道管片受压损伤几乎不受螺栓的影响。
2023 Vol. 60 (4): 128-137 [
摘要
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138
王 冠
严重挤压性围岩隧道平行导洞双层支护作用机理研究
依托成兰铁路跃龙门隧道工程，采用现场监测与有限元计算相结合的方法探讨严重挤压性围岩隧道平行导洞一次支护破坏原因及二次支护作用机理。首先，根据平行导洞的变形监测数据分析导洞变形特征及不同措施对变形的抑制效果；然后，基于RMR围岩评价方法选定合理围岩物理力学参数，利用弹塑性有限元分析计算平行导洞支护的变形和应力，讨论双层支护的作用机理。研究表明，采用增设锚杆、注浆加固等措施能减缓隧道变形速率，但对隧道累积变形量的控制效果不明显；二次支护的施作改变了一次支护的受力状态，提高一次支护承载能力约12%~14%，能有效控制围岩变形。
2023 Vol. 60 (4): 138-146 [
摘要
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143
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试验与监测
147
翟淑芳 1，2 杜红坤 1 岳奇超 1 吴 帆 3 龚秋明 4
基于特征粒径的盘形滚刀破岩最优贯入度分析
基于北京工业大学机械破岩平台，对泥岩和青砂岩组合的复合岩体进行盘形滚刀线性切割试验，探索盘形滚刀破岩后的岩渣特性与贯入度的关系。试验过程中设置6组不同的贯入度（1.0 mm、3.0 mm、5.0 mm、7.0 mm、9.0 mm和11.0 mm），收集不同贯入度下滚刀破岩产生的岩渣，使用Rosin-Rammler函数分析岩渣数据，引入特征粒径理论分析滚刀破岩时的最优贯入度，提出一种基于特征粒径理论确定最优贯入度的方法。通过对比分析，发现利用特征粒径理论得到的最优贯入度与通过比能得到的最优贯入度一致，验证了所提方法的有效性，且该方法更为直接、方便。
2023 Vol. 60 (4): 147-152 [
摘要
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119
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1699KB] (
343
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153
刘东鑫 1 肖禹航 2 周小雄 3 龚秋明 1 刘俊豪 1
TBM破岩刀盘振动表征参数研究
TBM破岩过程中，刀盘不可避免会产生强烈振动。刀盘振动响应是岩-机相互作用的结果，可以作为岩体识别、掘进参数优化的重要依据。针对刀盘振动这一多源参数影响信号，挖掘其内含信息尤其重要。根据TBM掘进试验数据，分析了时间对振动特征分布的影响，构建了多维振动特征与掘进参数的随机森林模型，通过其特征重要性评价功能筛选了能敏感反映掘进参数变化的振动特征。研究结果表明，现场振动监测应至少达到刀盘旋转一周的时长，在该时长下各振动特征分布趋于稳定；峰值因子、频率标准差是最能反映推力、转速变化的特征，可以作为研究振动信号与掘进参数变化关系的关键特征。
2023 Vol. 60 (4): 153-162 [
摘要
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130
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163
周佳媚 1 崔凯琪 1 冯天炜 1,2 李瑞涵 1 岳飞翔 1 薛志斌 1
钢纤维混凝土试验及单轴抗拉本构模型研究
通过单点加载切口梁试验，获得钢纤维混凝土构件荷载-裂口宽度曲线，并据此建立弯拉本构模型；通过修正弓形钢纤维混凝土弯拉强度与抗拉强度转换关系，提出钢纤维混凝土单轴抗拉本构模型；同时，采用有限元数值模拟，获得该模型作用下钢纤维混凝土的破坏形态、损伤演化规律和荷载-挠度曲线，结合压弯试验结果，分析弓形钢纤维混凝土的增韧、增强机理。研究表明，钢纤维混凝土切口梁破坏时，大多钢纤维被拉脱且端部的弯钩被拉直，弓形钢纤维对混凝土构件弯拉强度有二次增强作用，以25 kg/m3为基准，钢纤维掺量增加5 kg/m3、10 kg/m3、15 kg/m3时，弯拉强度二次峰值增幅分别达到20.4%、28.57%、12.04%；弓形钢纤维混凝土在破坏形态和损伤演化方面，分别呈现出钢纤维被拉直和裂缝多、间距小且长度短的特点，表现出了更高的韧性；与普通混凝土相比，弓形钢纤维混凝土荷载-挠度曲线在弹性段后出现了纤维增强段，直观展现出弓形钢纤维混凝土更高的强度和韧性。模型的数值模拟计算结果与试验结果高度吻合，验证了模型可靠性。
2023 Vol. 60 (4): 163-171 [
摘要
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133
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337
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安全防灾与病害整治
172
刘家民 1 杨 枫 2 李晓洪 2 马洪生 2
汶马高速公路鹧鸪山隧道非煤地层瓦斯赋存特性与风险防控研究
炭质千枚岩是我国西南地区广泛分布的变质岩，隧道穿越炭质千枚岩地层中发生了多次瓦斯异常涌出事故，严重威胁施工人员安全，造成建设成本剧增。以汶马高速公路鹧鸪山隧道为例，开展炭质千枚岩地层瓦斯气体组分、碳同位素测试、岩体成熟度与吸附能力、瓦斯压力测试分析。结果表明，炭质千枚岩处于成熟—高成熟阶段，具有有机成因生烃能力；岩体最大瓦斯吸附能力为0.59~0.73 mmol/g，瓦斯吸附量低，运移通道不发育，瓦斯解吸导致的安全风险不高；在地质构造复杂的区域，炭质千枚岩地层的瓦斯分布不均匀，局部聚积大量承压瓦斯，危害程度较高。施工中应主要预防地质构造复杂区域瓦斯气体和高压封闭岩体形成的气囊导致瓦斯突出事故的发生。
2023 Vol. 60 (4): 172-177 [
摘要
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141
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178
赵万强 1 路军富 2 汤 印 1 郑长青 1
铁路隧道底鼓风险等级划分方法及控制措施研究
高速铁路隧道仰拱底鼓问题会严重影响无砟轨道列车的运行速度及安全。为准确定量评价铁路隧道底鼓的风险程度，通过对国内多座铁路隧道底鼓变形的调研分析，结合未确知测度理论与改进层次分析法，对设计与运营阶段铁路隧道底鼓风险等级划分以及控制措施进行研究。考虑地质环境、隧道结构特征及底鼓特征等因素，在隧道设计阶段确定包含5个一级指标和11个二级指标的底鼓风险等级划分体系，在隧道运营阶段确定了包含6个一级指标和15个二级指标的底鼓风险等级划分体系；根据铁路隧道底鼓病害风险程度，铁路隧道底鼓风险等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级，基于隧道底鼓风险等级以及各指标对底鼓的影响规律，建立了铁路隧道底鼓风险等级评价方法及流程；针对设计和运营阶段铁路隧道底鼓风险等级，建立了相应的底鼓控制综合措施。
2023 Vol. 60 (4): 178-187 [
摘要
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163
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规划设计与施工
188
袁传保 1 鲁金林 1 陶玉敬 1 宋 章 1 刘国强 2
复杂强震山区跃龙门隧道重大工程地质问题研究
为解决成兰铁路跃龙门隧道工程建设难题，对活动断裂、岩溶涌水、有害气体、大变形、高地温等重大工程问题的形成背景、成因机制、特征规律及防治对策开展深入研究。结果表明，跃龙门隧道所在的西部复杂强震山区地质区域性特征显著，应加深区域地质研究测试工作；在活动断裂区施工时应开展洞身核查，明确断裂性质及两盘改造的差异性；解决复杂地质问题应加强区域地质演化分析，划分地质环境单元，形成区域工程地质理念。
2023 Vol. 60 (4): 188-195 [
摘要
] (
205
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3733KB] (
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196
黎 旭 1,2 汪辉武 3 陶伟明 3 曹 彧 3 吴 剑 4
高原铁路钻爆法隧道断面优化研究
对高原铁路钻爆法隧道断面影响因素进行分析，并重点从气动效应、接触网悬挂及轨下结构布置三个影响因素开展断面优化研究。研究结果表明，从气动效应方面高海拔地区隧道断面具有优化的空间，接触网悬挂类型及悬挂高度对隧道断面的高度影响大，沟槽布置主要影响隧道断面宽度方向。结合不同的海拔跨度，提出了以海拔为分级依据的隧道断面优化方案。
2023 Vol. 60 (4): 196-203 [
摘要
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127
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357
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204
陈锡武 1 卿伟宸 1 刘国强 2
高地应力断层带超大断面隧道施工设计
柿子园隧道合分修过渡段开挖面积达345 m2，且该段穿越王家坪1号断层，存在高地应力。为解决穿越高地应力断层带的超大断面隧道面临的初期支护变形、二次衬砌开裂等修建难题，根据地质情况，采用数值模拟和工程类比相结合的方法，对隧道断面形状进行比选，确定结构支护参数，并提出一种新的施工方法。实践表明，该工法能解决柿子园隧道施工难度大、变形不易控制等问题。
2023 Vol. 60 (4): 204-212 [
摘要
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148
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8181KB] (
361
)
213
宋 艺 1，2
复杂环境高铁咽喉区隧道下穿机场段结构设计研究
为确保复杂环境下高铁咽喉区隧道下穿机场航站楼段结构安全，依托津潍高铁济南联络线下穿GTC、遥墙国际机场T2航站楼工程，对隧道结构形式、结构受力、桩基础布置、沉降变形控制及构造加强措施等进行研究，提出直墙平顶圆拱结构形式、大跨直墙拉杆拱结构形式、桩基础均匀布置形式以及整体纵横向暗梁局部加强环梁的构造措施，并对各结构形式进行分析。结果表明：下穿段隧道采用直墙平顶圆拱结构形式、大跨直墙拉杆拱结构形式可满足受力要求；复杂断面隧道结构二维计算结果与三维结果偏差仅为14%，设计时可根据二维计算结果进行配筋，根据三维计算结果进行校核；桩基础均匀布置方案更利于控制隧道结构变形沉降，设置纵横向暗梁的措施能够增加隧道结构刚度及稳定性。
2023 Vol. 60 (4): 213-221 [
摘要
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222
朵生君
铁路隧道TBM长距离施工通风技术研究
随着通风长度增加，沿程风阻及风管漏风率均逐渐增加，造成TBM法隧道施工环境恶劣，严重危害施工期人员安全。鉴于此，采用现场实测、资料调研、理论分析等多种研究手段，明确涵盖供风量、通风风速、卫生安全等多项指标的铁路隧道TBM长距离施工通风控制标准；建议通风长度超过单台风机独头通风极限距离时，采用增加风机台数的独头压入式或联合通风方案，并给出通风方案阶段划分方法；结合联合通风三阶段可能出现的问题，制定适用的改善措施。依托中天山特长隧道工程，该隧道施工期确定采用联合通风方案，基于风量、风阻理论计算给出具体风机设计方案，基于联合通风三阶段风速、气温、有害气体现场测试结果，建议采取修补风管、改善TBM通风系统等措施优化通风效果。
2023 Vol. 60 (4): 222-228 [
摘要
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229
陶玉敬 1 袁传保 1 王茂靖 1 宋 章 1 刘国强 2
成兰铁路跃龙门隧道深埋越岭段大变形原因分析研究
成兰铁路跃龙门隧道在深埋越岭段中间平导发生严重大变形，采取有效支护措施后变形趋于稳定。在对应平导变形段落左线开挖贯通后，平导及左线再次发生严重变形。基于此，文章系统介绍了隧道区域地质环境、区域地应力、施工中围岩变形特征以及现场施工大变形的判定过程，分析表明，该段大变形是在高地应力环境下岩体软弱破碎引起的，在此特殊地质环境中群洞效应显著，且大变形和岩层走向与洞轴线夹角、地应力最大水平主应力方向与洞轴线夹角有较大关系，并通过回填中部平导，新增较大线间距的外侧平导，增加洞室间距来解决大变形问题。
2023 Vol. 60 (4): 229-236 [
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新型材料与设备
237
李子锋 1 段保亮 2
粉细砂层盾构隧道施工掌子面坍塌及处理研究
泥水盾构机在粉细砂地层掘进时，容易造成掌子面坍塌、刀盘难以脱困以及恢复掘进困难等问题。以南京和燕路过江隧道施工为例，通过对粉细砂层掌子面坍塌过程进行分析，从泥水舱压力控制、泥浆性能调整、掘进参数控制等方面入手，研究超大直径盾构机脱困处理方法，总结有效遏制掌子面坍塌风险，并迅速恢复为正常工况的工程经验。同时结合气泡舱压力平衡原理、掘进参数变化情况等，得出如下结论：（1）泥水盾构机在粉细砂层段掌子面坍塌前掘进参数以排泥密度、切口水压的变化最为明显，排泥密度多次异常增大和切口水压不稳定可作为事故征兆；（2）掌子面发生坍塌后，应遵循“低转速、大贯入度、多次短停”的原则恢复掘进。
2023 Vol. 60 (4): 237-245 [
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246
李 伟 1 蒋雅君 2 刘世军 2 王萃娟 3 肖华荣 4 崔恒涛 2
隧道混凝土基面岩溶水碳酸钙结晶生长机理研究
岩溶区隧道混凝土基面出现大量结晶会大大提高隧道后期养护成本。结合理论分析和试验模拟，通过观察砂浆试块表面和断面内晶体的微观结构变化情况，分析隧道混凝土基面结晶形成、附着的过程和原理。结果表明，碳酸钙晶体在混凝土基面的结晶生长过程可分为3个阶段，碳酸钙结晶初期混凝土表面降低了成核时的表面能势垒，为碳酸钙晶体成核提供了异相成核的条件，有利于成核；碳酸钙结晶中期混凝土表面的孔洞、凹槽等不平整位置结合成键的数目多、释放能量大，有利于晶核稳定生长，结晶更倾向于成核附着；碳酸钙结晶后期混凝土表面结晶形成一层过渡层后，碳酸钙结晶过程更接近于均相成核，此时过渡层之上的晶体颗粒加速固化，并与基面牢固粘结。
2023 Vol. 60 (4): 246-253 [
摘要
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254
郑坤隆 1,2 王剑云 2 令狐延 1 杨晓华 3 丁亚特 1 陈 锟 1 王志丰 3
速凝渗透结晶型浆液用于隧道渗漏的防治试验研究
为提升渗透结晶型浆液的综合性能，研究其用于防治隧道渗漏时的注浆效果，通过机理分析和制备速凝型浆液，并设计断层破碎带隧道预注浆模型试验，开展无注浆、水泥浆液预注浆和速凝渗透结晶型浆液预注浆3种工况模型试验，对比分析隧道内出水，浆液扩散情况、结石体性能等，综合评价浆液注浆效果。结果表明：（1）氯化钙与材料Penetron ADMIX共同使用时互不降低效果，配比为m 砂∶m 石膏∶m 水泥∶m 水=1∶0.04∶0.03∶1的速凝浆液综合性能较优。（2）工况一开挖至30 cm附近出水量最大，约385.3 L/h，防突层厚度约12 cm；工况二开挖至37 cm附近出水量较大，约为53.5 L/h，防突层厚度约5 cm；工况三开挖至断层处仅有少量渗水。（3）断层内两种浆液扩散半径均为23 cm，扩散范围相近，但新型浆液固结体抗压强度大于水泥浆液固结体抗压强度，渗透系数远小于水泥浆液的渗透系数。研究确定水泥浆液预注浆可以减少洞内出水量，但防渗漏效果有限；速凝渗透结晶型浆液结石率高、渗透系数低，相同条件下能有效防治隧道渗漏水，注浆效果优于水泥浆液。
2023 Vol. 60 (4): 254-263 [
摘要
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264
刘志涛 1,2 吴思麟 1,2,3 孙晓辉 3,4 周爱兆 1,2
残余掺加剂对盾构废浆絮凝分离特性的影响及作用机理
泥水盾构施工中掺加剂对废弃泥浆絮凝分离特性的作用机理尚不明确，针对此问题，配制不同梯度的膨润土、羧甲基纤维素钠(CMC)废浆，研究残余掺加剂对废浆絮凝分离特性的影响及作用机理。研究发现，膨润土及CMC的存在使泥浆脱水效果变差，过滤比阻提升1~2个数量级；膨润土及CMC通过改变颗粒的电性特征、吸附架桥等影响土颗粒的水形态，使脱水效果恶化；具有电性中和、压缩聚合物分子链作用的聚合氯化铝(PAC)在处理废浆中取得较优的效果。基于研究结果，提出盾构泥浆配制方案及废弃泥浆处理对策。
2023 Vol. 60 (4): 264- [
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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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