摘要：为探究隧道改扩建工程设计方案及安全控制,本文根据隧道爆破相关理论对某国道隧道工程开展实例分析,系统研究隧道爆破施工方案、爆破参数选取、爆破网路设计,并探究隧道爆破安全控制,其中计算的工程爆破振速均符合规范规定,现场爆破情况良好验证了爆破设计方案的准确性。主要研究结论如下:(1)隧道支护强度、超前支护及开挖方式应随围岩条件的恶化而同步增强,连拱隧道与明洞的爆破设计相比分离式隧道需进一步优化并关注隧道连接位置;(2)爆破时侧墙与顶部分别采用预裂与光面爆破方式,不同围岩条件及施工状况下爆破参数应有差异,深孔爆破主要用于主爆孔,浅孔爆破主要用于明洞开挖段路基与隧道下台阶;(3)爆破设计时炮孔布设、爆破方式及参数、爆破网络应随地质状况与隧道类型进行优化调整,采用预裂与光面爆破结合的方式并严格控制爆破飞溅;(4)现场通过施工爆破控制与振动监测有效控制爆破扰动,现场爆破情况良好并且计算所得不同类型隧道爆破振速符号规范要求验证了爆破方案的准确性。

摘要：为探究钢结构梁桥焊缝残余应力检测、判定及调控技术。本文以实际工程为背景,提出钢结构内部残余应力检测方法,评估残余应力影响,提出不同部位焊缝残余应力判定方法并进行应力调控。结果表明,通过与盲孔法数据相比,得出适合钢板梁和钢箱梁焊接应力超声检测技术具有可行性。完成针对钢结构特点的声束激励器设计和制备,声阻抗反馈技术、多路频率跟踪算法和优化激励工艺,模拟不同工况环境对分辨率的影响程度,制作适用于桥梁钢结构的斜入射导波声束激励器。由工程应用研究可知,采用超声临界折射纵波法可有效检测钢结构焊接残余应力或服役应力的大小及分布。

摘要：基于微通道两相流的微流控技术已得到广泛的应用,精确控制通道中气泡或液滴的尺寸对相关微流控系统的设计起到至关重要的作用.本文基于流体体积法重构Y型微通道内的气泡破裂行为,系统研究了气泡无量纲尺寸(1.2—2.7)、出口流量比(1—4)以及主通道雷诺数(100—600)对气泡破裂行为的影响.发现气泡非对称破裂过程分为3个阶段:延伸阶段、挤压阶段和快速破裂阶段.在气泡初始尺寸较小或出口流量较大的情况下,气泡不破裂,只经历延伸阶段和挤压阶段.进一步针对不同尺寸和出口流量比揭示了气泡的4种破裂模式:隧道-隧道破裂、阻塞-阻塞破裂、隧道-阻塞破裂和不破裂.随着出口流量比的增大,气泡的破裂过程逐渐变为非对称破裂,其破裂模式沿隧道-隧道破裂/阻塞-阻塞破裂、逐渐向隧道-阻塞破裂和不破裂方向转变.在此基础上获得了不同雷诺数和初始气泡尺寸下,气泡破裂的临界流量比以及气泡破裂后子气泡体积比随出口流量比的变化规律并提炼了相应的准则关联式,可为精确调控破裂后子气泡的尺寸提供理论指导.

摘要：采用全装配式内部结构是实现隧道快速施工的重要途径,但在列车振动长期作用下,不同型式的内部结构与拼装方式产生的动力响应差异较大,可能造成内部结构变形或连接节点失效。鉴于此,调研了现有装配式内部结构类型,针对金塘海底隧道提出选用全装配式内部结构方案,对比分析不同内部结构方案(全拼装、部分拼装、全现浇)与不同连接方式(两端固结、一端固结一端水平铰接)下盾构隧道内部结构的列车振动响应,并通过现场实测验证了全装配式内部结构优越性。结果表明:(1)列车交会行驶将引起列车振动下内部结构的位移、加速度、主应力提前且振幅变化,不同部位加速度与主应力差异很大、且会出现激增现象;(2)提出全装配式内部结构两端固结以及非封闭式二衬部分装配式方案。前者在施工速度质量以及结构受力变形上有优势并通过现场情况得到了验证,后者不需要考虑螺栓疲劳失效且在拱顶、拱底沉降上较为优异;(3)结构的受力变形主要受内部结构方案以及接头连接影响,节点的连接方式与刚度将对隧道内部结构在列车振动下的整体性与稳定有较大影响。

摘要：为探究高地应力偏压软岩隧道合适施工方案,从华丽高速东马场1隧道高地应力偏压软岩引起的衬砌及仰拱非对称变形破坏出发,通过数值模拟对比不同隧道净距、顺序、纵向步距下洞周变形与塑性破坏规律,并探讨局部扩挖洞形的可行性,得出适宜的关键参数。研究结论:(1)由于后行洞对先行洞扰动,先行洞位移大于后行洞,且两者差距随净距增大逐渐减小,当净距大于3D时相互扰动效应消除;(2)偏压侧先行的洞周位移、塑性区大于偏压侧后行,净距为3D时偏压侧后行洞周变形减少23.87%,因而推荐偏压侧后行方式;(3)随着两洞掌子面距离增加,后行隧道洞周变形由于先行隧道“庇护”而减小,先行隧道洞周变形增大,掌子面距离大于50 m时“庇护”减弱,因此推荐采用≯50 m的掌子面距离并加强先行隧道支护强度;(4)偏压侧局部扩挖的洞形会导致洞周塑性区增大并有向拱底偏压侧发展的趋势,同时洞周变形均有不同程度增大(最大10%),局部扩挖洞形方案不可行。

摘要：依托甬舟公路孙家湾1号隧道与甬舟铁路牛皮岭下隧道并行段,通过数值计算,对三洞并行隧道中间铁路隧道先行情况下,公路隧道施工顺序、二衬施作时机及工法步距开展研究,并探究了公路隧道爆破对中间铁路隧道二衬的影响,对孙家湾1号隧道的安全净距及在不同工况下的振速进行研究。主要研究结论为:(1)塑性区集中在开挖范围中下部及公路右线与铁路隧道中夹岩处,中间铁路隧道受公路隧道开挖扰动影响左右拱腰产生较大水平变形;(2)小净距三洞并行隧道中间铁路隧道先行,宜采用公路左线-公路右线的开挖顺序,铁路隧道二衬施作完后再施工公路隧道,采用CD法施工,并设置公路左右线步距为50 m;(3)对不同围岩级别、开挖进尺、工法的9种工况爆破施工对中间铁路隧道二衬影响进行探究,得出各工况下振速传播路径、最大部位、振速数值是否满足要求,并对爆破施工提出针对性意见;(4)Ⅳ级围岩、采用CD法施工,孙家湾1号隧道爆破施工极限安全净距为11.5 m,净距小于11.5 m时建议采用机械开挖。

摘要：为探明公路与铁路小净距交叉段近接施工的相互影响及合理施工方案,依托甬舟公铁路隧道大交角小净距交叉段与小交角小净距交叉段,通过数值计算分析小净距隧道施工扰动、施工顺序、二衬施作时机、施工工法等影响,确定小净距交叉段的合理施工方案。研究得出以下结论:针对大交角极小净距交叉隧道,塑性区发生贯通,初支应力出现在交叉隧道连线;为减小塑性区、初支受力与二衬受拉,并避免铁路隧道拱顶隆起及公路隧道拱腰收敛过快增长,选择先铁路后公路的顺序;为减小支护受拉、横通道锚杆受力与铁路隧道初支受压并避免应力偏移选择全断面施工;针对小交角小净距交叉隧道,塑性区集中于隧道上下侧及交叉隧道中夹岩,交叉隧道水平变形连通并在公路隧道拱顶发生较大初支变形。先开挖铁路隧道塑性区分布及围岩隧道受力变形更优,在公路隧道开挖后再施作二衬会增大铁路隧道四周及拱底塑性区并造成围岩隧道受力变形增大,全断面在锚杆受力及隧道变形上最优因而被选用。

摘要：盾构隧道内部结构的全预制化对于提高施工工效、保障建造质量具有重要意义。然而,由于装配构件的连接强度和质量存在差异,在隧底存在注浆空洞时铁路列车通行引起的振动响应将对装配式内部结构的受力和变形造成不利影响。以甬舟铁路金塘海底隧道为背景,提出全拼装内部结构与管片的两种连接方式(两端固接,一端固接一端水平铰接)及非封闭二衬部分拼装式内部结构,并对不同内部结构形式在列车振动下基底空洞对其基底累积沉降及内力的影响进行研究。研究表明:1)基底空洞导致基底累积沉降增大,但全装配式内部结构与管片在两端固接时盾构隧道累积沉降最小,表明内部结构与管片连接的加强能减小列车往复荷载作用下的累积变形;2)基底空洞会造成管片和结构内力的增大,造成该区域衬砌应力集中,阻碍振动能量往管片传递,造成全装配式内部结构的连接螺栓剪力幅值激增,并引起隧道拱底振动能量积聚,使振动的累积响应加剧。

摘要：为探究高寒山区隧道的冻害问题并提出针对性的措施,针对九绵高速白马隧道现场冻害情况,通过有限元模拟了山岭隧道洞口段的冻害问题,分析了寒区隧道在低温下的围岩与衬砌温度场及其随时空的变化规律,探究了不同位置的冻结深度及中央排水沟深度,并针对冻害问题提出针对性的措施,现场采取措施后有效减小了冻害的发生。研究表明:(1)隧道低温效应及围岩冻害沿纵向逐渐减弱,地表低温及隧道低温在洞5.6 m处冻结影响区出现分离,洞内10 m范围内衬砌温度变化较快,隧道的拱顶和拱肩更易发生冻害,拱脚最不易发生冻害;(2)衬砌温度降低呈现两段式,在50 d后,衬砌温度趋近于最终值,越往洞口外侧的围岩对温度越敏感;(3)隧道前地表受洞口拱底下侧围岩温度影响,在近洞口处冻结深度快速下降,洞口段山体表面在纵向上冻结深度缓慢下降到定值,拱底冻结深度最大可达5.43 m,拱底冻结深度前期增长较慢,20~50 d增长较快;(4)通过模拟发现保温层能减小拱底冻结深度,保温水沟能增大水沟温度,减小其受外界负温影响,现场采取相应措施后减小了隧道冻害的发生,监测的保温水沟温度变化验证了保温水沟的作用。

摘要：为探究偏压隧道的适宜工法并针对偏压特性对支护结构进行非对称优化,基于九绵高速福隆隧道,通过现场监测深浅埋侧非对称周边收敛与地表变形,建立三维山体隧道模型,进行不同工法围岩、支护结构受力变形比选分析以及初期支护厚度、锚杆长度与倾角的非对称优化设计。相关研究表明:1)现场监测发现,地表沉降与周边收敛非对称特性明显,随着离隧道正中距离的增大,深埋侧地表沉降较浅埋侧数值减小较慢。深埋侧上拱腰收敛数值最大且波动较大,浅埋侧下拱腰收敛增速较慢。2)偏压隧道较适宜工法为CD法,能有效控制围岩支护结构变形、锚杆应力、初期支护压应力以及塑性区分布。3)初期支护非对称优化结果为将浅埋侧初期支护厚度减小2cm,深埋侧增大2cm,能将二次衬砌拉应力控制在较小数值。4)锚杆长度非对称优化结果为将浅埋侧锚杆长度减小0.5m,深埋侧增大0.5m,使锚杆受力更为均匀并减小右上拱肩与左下拱脚的塑性区。初期支护应力在右上拱肩与左下拱脚处存在显著偏压,通过将右上拱肩处锚杆朝深埋侧倾斜能一定程度减小初期支护受力不均匀。