摘要：在隧道建造条件的极端化和新一代信息技术发展引起的产业变革的双重影响下,隧道智能建造成为了隧道建设发展的必然趋势。隧道智能建造是顺应第四次工业革命的需要,用信息技术的理论和方法改造和提升传统隧道建造模式,实现隧道建设的数字化赋能和数字化转型,从而成为推动隧道建设发展的核心驱动力。在这样的背景下,文章聚焦于钻爆法隧道智能建造的最新技术发展,对隧道智能建造必要性、整体解决方案、“采集-传输-处理-表达-分析-服务”信息流进行阐述,最后对隧道智能建造的未来进行展望。通过综述目前隧道智能建造领域数据采集、传输、处理、表达、分析和服务的最新技术和研究进展,提出了“数字-数值-数据一体化分析理论”、“人-机-环境全要素数字孪生”、“采集-设计-施工一体化建造模式”和“全工程设备自动化”四大关键难题,以期实现隧道智能建造,提高重大基础设施工程质量和建造效率。

摘要：地质勘察行业由于涉及面广、勘察手段多样、数据类型复杂,在国内尚未形成较为完善的地质数据存储标准体系。英国岩土工程与环境岩土工程专家协会发布的AGS格式已被广泛应用于岩土工程,适合勘察和监测数据的电子化传输和存储。较为全面地介绍了AGS格式标准发展概况和技术要点,包括:AGS发展概况、国内外应用情况、AGS目标以及AGS数据字典。针对铁路工程地质数据特点,首次进行了数据存储框架扩展研究,在项目信息下增加综合地质成果、专项地质成果,并在铁路工点基本信息下增加地质调绘、补充地质调查、施工地质和三维地质信息模型等内容,形成较为完善的铁路工程地质数据存储框架;优化了数据表关键字段的选取,建议对具体试验项目赋予ID字段,形成以ID字段为基本索引的统一数据表格式;完善了铁路工程地质数据标准体系,为其高效共享和应用提供标准支撑。

摘要：深部卸荷岩体表现出显著的三维非线性力学特征,浅埋隧道的设计方法和工程经验不适用于深埋隧道工程。传统计算模型未反映深部岩体力学特征,参数主要通过室内试验或位移反分析确定,缺乏实时、准确获取岩体参数并进行深埋隧道动态诊断的设计分析理论和方法。本文综述和研究了GZZ岩体强度三维连续分析的理论基础、参数原位取值方法及对深部岩体工程的适用性;考虑深部岩体三维强度和峰后剪胀效应的非关联塑性流动法则及弹塑性本构关系得到了岩石真三轴试验、模型试验、现场监测数据的验证;基于数字化原位测试获取岩体力学参数,可实现隧道工程三维正分析和动态设计,克服了传统位移反分析设计方法的局限;揭示了深埋隧道开挖面三维挤出变形规律和应力主轴旋转力学机制,阐明了中间主应力和三维应力状态对深埋隧道稳定的力学影响机制;探讨了“应力控制”设计分析方法和思路在隧道工程精确分析和精准控制中的作用,为深埋岩体隧道动态设计和智能建造提供理论依据与技术支撑。

摘要：为实现隧道建设节能低碳目标,基于隧道全寿命周期理论建立了隧道光环境评价模型。重点考察隧道全寿命周期中的建设期和运营期,用隧道光环境设计参数建立目标函数。目标函数根据不同的偏好权重,综合了碳排放量和造价的计算,是评价模型的核心。依托目标函数并结合安全性的约束条件形成公路隧道全寿命周期多维度的评价模型。基于该模型开发了隧道光环境碳排放计算程序,可根据运营时间形成可视化的图表并输出分析结果,实现了参数化计算流程。最后以某隧道光环境设计方案为例,运用该评价模型对5个光环境方案进行比选,对各方案的全寿命周期碳排放量进行了测算,从造价和碳排放2个维度进行分析。研究结果表明:全天运营模式的成本比半天运营平均多出33%,最高可达半天运营模式成本的1.5倍,运营时长会极大影响光环境全寿命周期成本。根据测算结果,综合建设期及运营期的碳排放量,隧道照明用电贡献了整个生命周期主要碳排放量,是光环境生命周期内碳排放最主要的来源,对照明系统的优化设计具有重要的意义。基于碳中和目标,绿色优势在光环境设计中可起到主导作用,绿色创新和环境导向的工艺优势显著影响方案的全寿命周期评价,是隧道工程中发挥碳中和作用的主导方向之一。

摘要：对不同埋深的通缝和错缝拼装盾构衬砌结构在内水压作用下的力学响应开展研究,分析了内水压、隧道埋深和衬砌拼装方式对盾构衬砌承载特性的影响规律。研究结果表明,隧道内水从空管变化至满管过程中,衬砌环变形持续增大,内力变化呈现三阶段特性。第一阶段为空管至半管阶段,衬砌环弯矩增大、轴力减小,但二者的变化幅度极小。第二阶段为半管至刚刚满管阶段,衬砌环弯矩增大、轴力减小,轴力的变化幅度小于弯矩。第三阶段为满管后内压增加阶段,衬砌环弯矩和轴力同时减小,但轴力的减幅远大于弯矩。对于有内压作用的盾构衬砌,埋深减小时衬砌结构的内力与变形会随之减小,但局部接缝张开及螺栓应力可能出现增大的现象,较浅覆土处衬砌环接缝的安全储备应引起足够重视。当隧道埋深及内部水压荷载相同时,错缝拼装衬砌结构的收敛变形、局部接缝变形和接缝部位螺栓的受力均优于通缝拼装结构,承受内水压的盾构衬砌可优先考虑采用错缝的方式拼装。

摘要：为研究火灾下盾构隧道纵缝的受力性能,通过理论分析和数值方法建立火灾高温热流侵入情况下纵缝的完全热力耦合模型。利用火灾试验验证模型的有效性,然后基于此模型从温度、变形和内力角度对火灾下不同变形状态和初始荷载等级下接缝的力学特性进行数值分析。结果表明:当接缝初始内侧张开时,接缝结构变形发展较快,随着热流也不断侵入接缝,使得接缝附近混凝土及螺栓温度显著升高。初始负荷度越大,接缝结构变形发展越充分,接缝跨中位移和内侧张开增量变化量越大。由于在升温阶段接缝内侧张开持续发展,升温阶段的热流侵入深部也随初始变形的增加而提前,接缝的耐火时间呈现非线性加速下降。在盾构隧道的防火设计中应加强对纵缝的保护,防止纵缝在火灾下受到高温的持续侵袭。

摘要：鉴于目前内水压盾构隧道力学性能的研究尚不充分,未能揭示内水压荷载作用下盾构衬砌的内力与变形等规律,结合上海市拟建设的深埋蓄排水盾构隧道,研发原型管片衬砌加载装置并对内水压盾构衬砌的力学行为开展试验研究。试验结果表明:内水压会显著影响盾构隧道衬砌结构的力学性能,在内水压荷载作用下盾构衬砌环弯矩增大、轴力减小,衬砌环与局部接头变形及螺栓应变均增大,结构安全储备降低。当内水压达0.6MPa时,衬砌环收敛变形约为无内水压作用时的2倍。环间作用增大时错缝拼装衬砌环的抗变形能力及安全储备提高,主要原因是管片接头弯矩向相邻管片截面的传递效应增强。此外,分析了内水压作用时衬砌结构的弯曲刚度有效率与接头弯矩传递系数变化规律及衬砌环收敛变形限值,可为双排螺栓连接的深埋内水压盾构衬砌设计计算参数的选取提供参考。

摘要：隧道智能建造是隧道工程建设发展的方向。隧道智能建造在围岩智能判释、支护智能设计、机械智能施工和协同管控方面存在难点问题,需要通过智能建造理论方法和各类智能技术协同解决,其中集成系统尤为关键。目前集成系统在地质体、全寿命周期、拓展性、自主执行和多层次需求敏捷响应上仍存在不足,需要进一步研究解决。基于基础设施智慧服务系统(iS3),提出以全息感知、融合建模、智能分析、闭环控制和持续优化学习为特征的隧道智能建造系统概念模型;并基于概念模型构建围绕地质体、隧道体的高拓展性、高可复用性、核心能力突出、快速自主响应的隧道智能建造系统框架。最后通过峨汉高速公路大峡谷隧道支护智能设计系统的应用实践,从工地信息提取到设计方案自动反馈至现场施工人员仅需10min,有效证明了基于iS3的隧道智能建造系统的适用性。

摘要：识别结构面并获取其几何信息对于岩体结构分析有重要意义,为边坡稳定性分析、隧道稳定性预测、工程岩体质量分级、隧道支护设计等提供了数据基础.传统结构面信息采集方法效率低、风险高、精度低,难以获取结构面规律性特征,因此迫切需要发展智能化的信息采集与识别方法.梳理了以三维激光扫描和摄影测量为代表的非接触测量信息采集技术的应用现状;从结构面产状及分组、迹线、间距特征出发,总结了以聚类法、区域生长法、神经网络法为代表的国内外相关识别提取算法研究进展;最后从岩体块度识别、边坡稳定性分析、隧道围岩智能分级与动态支护设计3方面探讨了结构面信息采集及识别方法的应用方向.研究表明:对于实现岩体结构的快速自动分析,发展和采用适用于工程的高精度、高效率信息采集技术是重要前提,结合地质构造信息进行精细化结构面识别算法研究是重要内容,构建全流程自动化的系统是全面保障.

摘要：历史震害表明,穿越活动断层隧道损坏严重且震后修复或重建难度巨大,提升强震活动断裂区隧道抗震韧性已成为工程建设面临的关键难题。在调研穿越活动断层隧道结构典型震害实例的基础上,总结分析了震害启示并指出穿断层隧道结构抗震设计需要重点关注工程场地地震危险性评估、穿断层隧道抗震设防策略和安全防控措施3个方面;其次,结合文献调研,综述了目前穿断层隧道结构抗震研究相关工作,重点阐述了穿越活动断层隧道抗震分析方法、结构灾变机制认识和抗减震控制措施等方面的研究现状;在此基础上,搭建了穿越活动断层隧道工程抗震韧性的统一设防理念和设计框架,提出以“震前预留、震中稳定、震后恢复”为核心思想的隧道结构抗震韧性设防目标,并进一步考虑强地震动-活动断层位错耦合作用,建立了“场地分区、结构分段”的隧道抗震设防分区准则,提出了面向不同地震设防水准以“抗(减)、让、诱(避)/抢”分阶段的隧道抗震韧性设计思想,从而为穿越活动断层隧道抗震韧性设计提供了全过程防控策略;最后,讨论了目前穿断层隧道抗震研究急需攻克的关键科技问题,并对该领域今后研究工作的发展方向提出了展望。该研究旨在为穿越活动断层隧道工程建设提供面向抗震韧性的统一设防理念和设计策略,同时也为今后抗震工作的研究重点指明方向。