摘要：为解决钻爆法隧道施工过程中隧道围岩及开挖支护质量难以快速、完整、准确检测的难题,通过对三维重建与全景展开图技术的融合与改进,提出基于3DZI技术(3DReality and Deep Zoom Image)的隧道开挖与支护质量检测方法。通过用参数化流线与迹线方程构建网格化的设计轮廓曲面,建立三维轮廓与二维展开平面之间的映射关系,实现三维实景与平面全景展开图的信息协同与辨识;通过网格曲面法线方程与三维实景模型求交,实现对空间距离测量和体积估算,并生成净空偏差云图和断面图;通过求交修正后的网格曲面实现对图像无视差矫正拼接,生成高质量的全景展开图,用于还原记录围岩和初支表面情况,实现对表面物体长度和面积的测量。结果表明:该方法设备成本低且作业灵活,仅需在现场布置若干控制点后自由设站拍摄照片,可实现隧道围岩地质编录、超欠挖与初支工程量等量化检测,以及隧道塌方体积与大变形量的快速测定,并可揭示各项作业效果之间的因果关联性。工程现场应用表明:该方法检测结果能直观全面地反映隧道开挖支护效果及围岩地质情况,同时获得超欠挖分布规律和初支材料用量信息,可为隧道施工开挖与支护质量控制、动态设计提供可靠的信息化检测结果和依据。

摘要：在工程结构大规模建设背景下,地层中遗留了大量基坑围护结构,如何利用既有基坑围护结构,实现绿色环保施工,是目前工程技术人员亟待解决的问题。为利用既有基坑围护结构的剩余价值,依托某地铁车站基坑工程,提出将既有基坑围护结构重新用作基坑围护结构设计思路,介绍了具体设计实施方法,并总结既有基坑围护结构再利用流程。研究表明:施工期间基坑始终处于安全稳定状态,提出的既有基坑围护结构再利用设计方法安全可靠;既有基坑围护结构再利用流程主要包括可行性研究、初步设计、安全性分析、辅助改造强化措施和现场实施;与采用常规支护结构相比,基坑利用既有围护结构,节省了施工成本,缩短了工期,减弱了施工对环境的影响,可实现安全、经济、绿色施工。

摘要：依托长沙观音岩不等跨四连拱公路隧道工程,选择典型断面对主、辅4个正洞施工全过程中隔墙墙身内力进行现场监测分析,获得其在多洞室开挖、频繁扰动下的力学特征,并验算其安全性。结果表明:四连拱隧道中隔墙结构受力受到相邻的先行洞室开挖影响最大,不相邻洞室开挖对其影响较小;中间位置的中隔墙所承受荷载较两侧的更大,正洞开挖对其影响更明显;施工全过程各中隔墙结构的安全性均满足要求,说明其结构设计和施工措施合理。研究成果可为复杂条件下多连拱隧道的设计与施工提供借鉴。

摘要：预测隧道开挖对邻近桩基产生的附件内力和变形对隧道建设具有重要意义。传统弹性地基梁法忽略了相邻桩-土界面单元的相互作用和桩-土界面的塑性变形,其预测结果与实际有较大出入。基于Mindlin解考虑桩-土界面单元相互作用,假设桩-土界面为理想弹塑性体,根据摩尔-库仑准则得出桩侧土体的极限剪应力和极限土压力,可由本构方程得出隧道开挖引起的桩基附加内力和变形的塑性解。将该方法得到的塑性解与离心试验结果进行对比,验证了该方法的合理性。新方法考虑了桩身相邻桩-土界面单元的相互作用,得到的附加变形较传统地基梁解大。最后,讨论了桩-土界面塑性变形对桩基附加内力及变形的影响,由于不考虑桩-土界面塑性变形,导致桩基附加内力和变形产生较大偏差,并且随着地层损失率增加,偏差增大。

摘要：提出一种基于图像三维重建的隧道超欠挖检测方法。该方法基于计算机视觉运动恢复结构算法(SFM)和半全局匹配算法(SGM)实现隧道实际开挖轮廓图像三维点云重建,再利用Delaunay三角剖分算法实现隧道实际开挖轮廓三维曲面模型重建,并基于设计开挖轮廓线和中心轴线建立隧道设计开挖轮廓三维曲面模型;以蒙华铁路大围山隧道DK1665+454—DK1665+484作为工程试验段进行现场试验分析,对所提方法有效性进行验证。研究结果表明:通过隧道实际开挖轮廓三维曲面模型与设计的开挖轮廓三维曲面模型比较分析,可实现对不同类型隧道整体超欠挖状况、超欠挖值、超欠挖面积以及超欠挖体积进行检测与评价;隧道设计开挖轮廓三维曲面模型具有数据采集设备简单、不干扰施工、检测范围全面、检测结果准确的特点;图像三维重建检测方法可实现隧道超欠挖准确检测,检测精度与三维激光扫描检测方法的相近,且比传统检测方法的精度高。

摘要：隧道深埋中心水沟可有效减少富水地段仰拱高水压及其导致的隧底结构隆起问题。通过设计融合3D打印技术的隧道模型试验,探究了深埋水沟重要设计参数对隧道排水效能及结构安全性的影响规律,进一步地,给出深埋水沟重要设计参数的合理取值区间。研究结果表明:深埋水沟管径参数是影响隧道排水量、衬砌外水压力、结构位移的主导因素且存在阶段性影响规律,在0~0.8 m管径工况下,随着管径增长深埋水沟排水量增长明显,衬砌水压分布型式由“扇贝型”分布逐步转变为“桃型”分布,底部结构从整体显著隆起逐步转为轻微沉降状态,0.8~1.6 m管径工况下,随管径增长隧道排水总量、衬砌水压分布、底部结构位移维持基本稳定状态,兼顾其他控制因素,推荐类似工程中管径取值0.6~1.0 m;深埋水沟埋深参数并非是影响排水效能的主导因素,该参数选取时应从方便现场施工、保证排水效果、利于隧底稳定性等方面综合考虑。

摘要：为解决高地温隧道衬砌混凝土早龄期开裂问题,以我国西部某超高地温隧道为依托,利用理论推导、数值模拟与现场测试方法分析温度与湿度变化耦合作用下高地温隧道衬砌混凝土早期开裂机理及针对性保温隔热措施。研究结果表明:高地温与混凝土早龄期水化产热共同作用形成的温度应力是隧道衬砌早龄期开裂的内在原因,早龄期混凝土强度增长不足是表面开裂直接原因;高地温隧道诱发衬砌混凝土早龄期开裂的围岩温度临界值约为63℃,低于此值时隧道衬砌正常施工不会导致早龄期开裂;超过此围岩温度临界值时,建议在初支与二衬间设置夹心式保温隔热层,避免衬砌混凝土因过大内外温差出现早期表面开裂;采用夹心式保温隔热层相比二衬表面设置表贴式保温隔热层更具施工组织便利性,且可避免衬砌混凝土长期处于高温状态。研究结果可为高地温衬砌混凝土早龄期开裂风险防控和隔热措施设计提供参考。

摘要：动载-渗流作用使铁路路基填料颗粒迁移,导致翻浆冒泥、沉陷或溜塌等工程问题频发。但目前鲜有关于动载作用下路基填料渗透特性及其劣化机制的研究,难以掌握复杂孕灾环境下路基结构服役性能演化特征。因此,通过自主研发设备开展路基填料渗流特征与渗透稳定性试验研究,揭示动载-渗流作用下路基填料劣化机制。研究表明:(1)振动荷载使土体的孔隙水压力、水力梯度呈振荡变化,使其处于不稳定渗流状态,加剧细颗粒迁移的可能。(2)存在使路基填料细颗粒迁移和渗透破坏的临界水力梯度J_(cr)和J_(F),级配碎石和砾砂土填料的J_(cr)分别为1.30、1.23,J_(F)分别为6.88、2.71。(3)动载-渗流作用下填料渗透破坏发展过程可分为稳定渗流、优势流发展、渗流破坏3个阶段,流速-水力梯度关系仅在水头较低的稳定渗流阶段符合达西定律。(4)基于试验结果对路基结构性能演化过程进行分析,总结了列车循环荷载下铁路水害致灾机制及可能发生的水害类型。该研究成果为铁路防灾措施科学设计以及养维提供理论支撑,具有重要的工程意义。

摘要：为快速、准确获取施工隧道初期支护整体及局部变形信息,基于计算机视觉算法获取的隧道初期支护图像稀疏点云和密集点云数据,结合基于Hausdorff距离的整体模型和基于最小二乘拟合平面的局部模型各自的特点,提出将两者相结合的图像点云空间测距算法。该方法可为每个点保留整体模型和局部模型分别计算的距离值中的较小值,解决前者对点云密度要求高以及后者局部拟合平面存在较大偏差问题,实现多期隧道图像点云直接比较分析,简化计算步骤和后处理过程,提高隧道初期支护变形监测速率和精度。通过对云南香丽高速公路白岩子隧道进口左线ZK61+990^+994段初期支护整体变形的监测分析,结果表明:该技术能直观、可视化反映隧道初期支护整体变形情况,计算结果准确、可靠。

摘要：为研究大跨度四连拱隧道围岩压力作用模式以及计算方法,依托观音岩不等跨四连拱隧道工程,基于太沙基理论及其活动门试验相关结果,分析了四连拱隧道围岩压力的作用模式,明确了不同埋深情况下四连拱隧道的荷载计算体系,推导了四连拱隧道围岩压力的计算公式,其次通过现场实测数据与有限元计算结果对围岩压力计算公式进行了验证。最后结合现有工程以及研究成果,提出了四连拱隧道施工指导意见。结果表明:推导的四连拱隧道围岩压力计算公式结果与现场实测及数值模拟结果吻合较好,表明该公式可作为计算四连拱隧道围岩压力的有效方法;在深埋条件下,四连拱隧道围岩压力作用模式主要受中隔墙顶部岩体承载能力影响,相对于两侧中隔墙,中间中隔墙因受多洞室交叉施工扰动次数和程度最大,其顶部岩体承载能力下降程度决定四连拱隧道承载拱的分布特征;在浅埋条件下,四连拱隧道无法形成完整的极限承载拱,围岩压力主要受埋深范围内太沙基土压力影响;不等跨条件下,各开挖洞室围岩压力具有明显差异,施工过程中应针对不同跨度的开挖洞室进行针对性支护设计。研究结果可为类似的四连拱隧道设计施工提供参考意见。