摘要：该文引入人工智能方法和技术,设计了隧道施工期间掌子面地下水智能判识实验。依托科研成果,搭建了包括地下水模拟单元、隧道掌子面模拟单元、地下水视频采集分析单元的实验系统,开展了基于视频智能分析技术的地下水自动解析,重构了地下水三维形态,采集了地下水流量、流速和水头高度等动力学参数。该实验能使学生掌握人工智能在隧道工程中的应用方法和流程,锻炼动手操作能力,激发科学探索兴趣。

摘要：高速列车通过隧道时,会引起车隧气动效应.在隧道洞口设置缓冲结构是简便有效的应对措施之一.而缓冲结构一般设置在隧道洞口,列车通过隧道产生气动载荷对该结构的影响也不容忽视.本文采用数值方法,利用Ansys软件的workbench模拟平台,对列车通过隧道产生的气动载荷作用在顶部单开口缓冲结构上的压应力变化进行模拟.研究结果表明:气动载荷所引起的结构附加应力作用明显.当行车速度为350 km/h时,附加应力可以达到80 kPa,而缓冲结构开口周围成为气动载荷附加应力集中区.对于双线隧道,近车壁面与远车壁面的附加压应力规律一致,但近车侧应力值要大于远车侧.与压力波在隧道内的传播特性类似,气动载荷所引起的附加压应力具有往复传播特征.另外,对顶部缓冲结构开口附近出现附加应力集中的原因进行了分析,确定缓冲结构形式是引起应力集中的决定因素.以上结论对隧道洞口缓冲结构的设计及安全巡查具有一定的指导意义.

摘要：为研究喜马拉雅山脉西瓦利克地层压力以及穿越该地层隧道的支护结构受力特征,以首个使用TBM穿越西瓦利克地层的引水隧道为背景,选取9个断面对管片所受外部水、土荷载及内力进行长期现场监测,总结得到该地层下管片外荷载和内力分布特征及变化规律。研究结果表明:西瓦利克地层中管片所受荷载和埋深无明显关系,管片外土压经历施工影响变化阶段-盾构机远离趋于稳定阶段-后期小波动阶段,且地下水会导致荷载明显增大;地层中水土压力表现为竖向大于水平,管片拱顶、仰拱位置内侧受拉,拱腰外侧受拉;西瓦利克中段是工程控制段地层,在荷载计算和结构设计中应重点考虑。

摘要：针对铁路隧道洞门结构稳定性极限状态功能函数具有非线性及其参数具有随机性的特点,提出了基于可靠度理论的铁路隧道洞门结构设计方法.通过分析铁路隧道洞门的极限状态,建立了其极限状态方程.基于可靠度理论,以时速140 km/h的单线电气化铁路隧道端墙式洞门可靠指标计算为例,根据采用同样方法对3种设计时速共16种形式、22种类别隧道洞门的可靠指标计算结果,确定各极限状态下的目标可靠指标,建立极限状态设计式,求解并优化抗力分项系数.研究结果表明:铁路隧道洞门主要有抗裂、抗压、倾覆、滑动和地基承载力不足5种极限状态;极限状态方程中基本随机变量的统计特征是铁路隧道洞门可靠度设计是否准确的关键,可靠指标的确定是洞门结构极限状态设计的核心;建立的极限状态设计方法可直接用于铁路隧道洞门结构设计.

摘要：首先,概述智能建造的基本内涵,即采用新一代信息技术、人工智能技术和机器人技术,构建智能超前地质预报、智能围岩质量评价、智能设计、智能施工、工程智能管理的多系统协同控制的隧道建造新模式。其次,从智能超前地质预报、智能围岩质量评价(钻进参数、数字图像、三维激光扫描点云等)、智能设计(信息化和数字化支护参数设计、智能化生成式设计方法等)、智能施工(施工工法工艺、施工装备等)、智能建造协同管理平台5个方面总结钻爆法隧道智能建造技术的研究现状。最后,从以下方面对智能建造今后的发展前景和方向进行展望:需构建与钻爆法隧道智能建造相适应的智能算法和模型;探索智能建造条件下隧道围岩响应规律和支护力学特性;发展考虑时间效应的隧道围岩整体稳定性评价方法和支护体系一体化设计方法;研制自感知、自适应、自决策的谱系化、多功能智能装备;形成更为安全、高效、经济的隧道智能建造标准化工法工艺;开发覆盖面更广、功能更强大、智能化水平更高的协同管理平台。

摘要：为研究撕裂刀刮刀组合下,盾构刀具在含砂卵石复合地层中的磨损规律,依托京张高铁清华园盾构隧道工程,结合盾构在复合地层掘进时的刀具磨损实际情况,分析刀具在砂卵石与粉质黏土夹杂的复合地层中的磨损特点。首先,对刀具开仓检查的实际情况进行统计,总结刮刀与撕裂刀的磨损特点;然后,对不同地层条件进行划分,并对撕裂刀磨损量随安装半径与切削轨迹长度的变化特点进行分析。研究发现,当地层中粉质黏土含量多于砂卵石时,先行刀磨损可分为3个阶段,最大容许切削轨迹长1500 km;当地层中砂卵石土占多数时,先行刀磨损分为2个阶段,最大容许切削轨迹长度小于800 km。同时,对外侧撕裂刀频繁更换与非正常磨损现象作出分析,认为外侧撕裂刀的更换更易导致刀具发生应力集中现象,加重磨损。针对以上分析,对刀具更换与掘进参数控制提出了相应改善措施。

摘要：高地温环境对水泥浆在硬化过程中造成的损伤,直接影响隧道围岩注浆节理的剪切性能和注浆加固的效果。主要考虑高温和法向应力2个影响因素,并采用能反映高地温隧道施工期间温度场真实变化过程的高温变温养护方法,进行浆-岩复合体试件的养护,并开展室内注浆节理直剪试验,由此获得不同初始养护温度和法向应力条件下的注浆节理剪切破坏特征、剪切应力位移曲线等;利用浆-岩界面扫描电镜(SEM)试验,分析高温变温养护对水泥浆微观结构的影响规律;在此基础上,引进统计损伤理论,建立考虑温度损伤的注浆节理剪切本构模型。结果表明:注浆节理剪切破坏模式在初始养护温度40℃时表现为胶结面破坏,60和80℃时表现为混合剪切破坏,且温度越高,水泥浆在破坏面中的占比越高;高温导致水泥浆微观上水化产物搭接不紧密,微孔隙、微裂缝发育,且温度越高,水泥浆微观损伤越严重;初始养护温度与注浆节理峰值剪切强度、剪切刚度呈负相关,与峰值剪切位移呈正相关,初始养护温度与法向应力的叠加效应对注浆节理剪切性能的影响较为明显;考虑温度损伤效应的注浆节理剪切本构模型,与试验结果有较好的吻合度,可为高地温隧道注浆节理剪切问题的相关研究和注浆加固设计提供借鉴和参考。

摘要：为了探究高海拔与低海拔公路隧道火灾燃烧特性的差异,掌握高海拔隧道火灾烟气控制临界风速计算方法,给高海拔隧道防灾通风及人员疏散设计提供参考,建立1∶16的缩尺寸移动式水平模型隧道试验台,对海拔高度为504、3297、3544、4103、4446m的5个地点开展隧道火灾热释放率试验研究,并采用三维数值计算方法和量纲分析,对不同海拔高度、不同火灾热释放率工况下水平隧道内烟气控制临界风速进行研究和分析。结果表明:在油盘尺寸相同的情况下,随着海拔高度的增加,火灾热释放率明显减小,燃烧时间显著增长,当海拔超过3000 m时,高海拔地区隧道稳定段火灾热释放率仅为海拔504 m隧道火灾稳定段热释放率的60.9%。隧道火灾临界风速随着海拔高度的增加而增大,其表现出2种典型变化规律:火灾热释放率大于30 MW时,海拔高度对临界风速影响较小,同一火灾热释放率下,海拔5000 m时隧道内临界风速较海拔0 m时提高了不到2%;火灾热释放率小于30 MW时,海拔高度对临界风速的影响显著增强,且随着热释放率的减小影响不断增大,当火灾热释放率分别为5.73、12.67 MW时,海拔5000 m隧道内临界风速较海拔0 m时分别提高了26%和13%。基于高海拔隧道火灾热释放率及隧道火灾临界风速的变化规律,提出了典型双车道高海拔隧道火灾烟气控制临界风速的计算方法。

摘要：为指导地铁区间隧道施工盾构掘进控制和管片衬砌防裂设计,建立考虑接头-管片的盾构隧道装配式衬砌结构数值模型,基于混凝土弥散开裂本构模型,研究直线段管片衬砌在千斤顶轴向倾斜以及千斤顶端面侧移两种不良顶推作用下管片衬砌的开裂特性.研究结果表明:在上述2种不良顶推力下,顶推导致的管片衬砌裂缝主要分为封顶块螺栓孔裂缝、手孔纵向裂缝和管片环面纵向裂缝3类;当千斤顶出现轴向倾斜致裂时,拱顶封顶块环向螺栓孔处的裂缝宽度最大,且当轴向倾斜角度达到3°时,3类裂缝宽度均已超过施工的允许值;当千斤顶端面侧移致裂时,衬砌环面及封顶块环向螺栓孔位置处的宽度最大,其中端面整体向下侧移是最为不利的情况;管片衬砌开裂将导致裂缝位置处钢筋应力增大,相同开裂位置处的钢筋应力-裂缝宽度关系基本不受顶推力倾斜角度变化的影响,裂缝的宽度与钢筋的应力呈正相关关系.盾构施工时,应严格控制盾构掘进不良顶推作用,对容易产生裂缝的位置建议加强配筋以控制裂缝的发生.

摘要：盾构隧道整体道床剥离病害是影响地铁行车稳定和运营安全的重要因素。为研究列车振动作用下剥离病害的演化规律,以成都地铁某区段为背景,使用有限元软件ABAQUS建立盾构隧道数值模型,根据地层情况、列车轴重及载客情况确定隧道结构受力,利用DLOAD子程序编写移动荷载实现列车动载模拟,分析列车动载作用下剥离的分布及发展规律,确定结构最薄弱位置。同时,设计剥离裂缝现场动态监测系统并用于实测,得到的实测结果与数值模拟规律一致。最后根据研究中涉及的影响因素提出了剥离病害的防治建议。研究结果表明:①列车动载作用初期的冲击荷载对道床剥离影响最大,随后在动载作用下,剥离量幅值会逐渐减小;②道床伸缩缝是结构最薄弱位置,列车动载作用引起伸缩缝处的剥离量最大;③提升道床-管片结构整体性可作为病害防治设计思路,如提升道床与管片间粘结面强度、增加锚固措施等,可减少剥离病害的发生。