摘要：中夹岩柱是小净距隧道围岩稳定控制的关键部位,判别中夹岩的安全性是工程设计和施工过程中的重难点。文章通过分析不同围岩级别、埋深情况下中夹岩的破坏模式,建立Ⅳ级围岩条件下水平小净距隧道中夹岩力学分析模型,并确定中夹岩破裂面位置。根据中夹岩上部滑块体形状的不同分为两种情况,通过边坡稳定性原理、极限平衡假设及普氏压力拱理论推导中夹岩上部滑块体的抗滑力、下滑力以及安全系数的计算公式,从而建立起评判中夹岩安全性的安全系数法,并结合数值模拟对其进行验证。将经验证后的安全系数法应用于某实际隧道工程,判断其中夹岩安全性,得出该隧道中夹岩破坏临界厚度为6 m,进而对6 m以下的中夹岩使用锚杆进行加固。

摘要：隧道中锚杆与围岩作用机理比较复杂,设计多偏于类比法和经验法,以锚杆在连续均匀地层中形成锚固结构为出发点,建立锚固结构承载强度表达式,并确定锚杆设计参数。通过对锚固结构承载特性分析,得到各影响因素对承载强度的贡献程度,在此基础上提出了“支护力放大系数”和“锚固界限强度”概念,再将锚固结构整体考虑并等效成支护力对隧道围岩应力分布、塑性区、位移进行重新求解,最终结合数值模拟和算例验证。研究结果表明:锚固结构对锚杆支护力具有放大作用,对隧道深部围岩也提供一个较强的支护力,锚固结构强度影响程度由大到小依次为力学参数、锚固厚度、支护强度,其中力学参数对锚固承载强度起着至关重要作用,合理锚固厚度为洞径的0.4~0.8倍,进一步提出了围岩稳定性控制原则。数值模拟中锚杆支护、等效力支护与理论结果加以比较,隧道周边的塑性区、应力分布、位移基本一致,可为锚杆支护下隧道围岩控制提供一种科学的分析方法。

摘要：目前普遍使用的单道三元乙丙橡胶密封垫防水型式无法满足水下盾构隧道管片接缝防水新要求,而既有的双道密封垫防水体系受螺栓孔防水性能的限制无法充分发挥其应有的防水性能。依托江阴靖江长江隧道,提出将双道密封垫均放置于螺栓孔外侧的新型防水体系,并结合设计对比分析双层密封垫连续布置和间隔布置2种型式的防水性能。基于不同的沟槽布置形式,设计可更换内胆的T字缝耐水压测试设备,并开展室内物理模型试验,研究结果表明:1)螺栓孔外侧连续布置的双道密封垫的防水性能表现不佳;2)在讨论连续布置双道密封垫的匹配策略时,发现“外主内辅”对整体防水性能有2.02%的提升,“外辅内主”则导致整体防水性能下降4.71%;3)较单道密封垫,螺栓孔外侧间隔布置双道密封垫防水体系的整体防水性能可提升9.68%~16.13%。

摘要：机械化钻爆法开挖隧道具有进尺长、台阶短、临空面大的特征,基于既有工程经验的隧道设计方法,难以适应机械化施工的需求.依托渝昆高铁隧道群,通过MATLAB随机生成符合现场实际的计算工况,调用有限差分软件FLAC3D开展大样本自动化数值模拟,并将结果保存至数据库中.引入机器学习算法,将初始地应力场、岩体物理力学参数、开挖支护参数作为输入层,将围岩变形及支护体系力学响应作为输出层,对径向基(RBF)神经网络进行训练,建立了输入层与输出层参数之间的非线性映射关系.利用遗传-模拟退火算法(GA-SA),开展隧道断面开挖和支护参数优选.结果表明,RBF神经网络的预测精度较高,其中二次衬砌拱顶轴力的拟合度R^(2)为0.836.在迭代优化过程中调用训练完毕的神经网络,能够直接获取输入参数对应隧道断面的力学响应结果,显著节约了计算时间成本,使优化结果迅速收敛至最优适应度.

摘要：为科学地处理隧道工程中由于材料属性和复杂地质环境等带来的不确定性,使支护设计更加安全合理,基于可靠度理论,提出一种实用隧道可靠度设计计算方法.首先,基于可靠度指标的几何意义,结合Nataf变换和Cholesky分解等考虑参数相关性与非负性,建立约束在原始空间的最优化模型;其次,利用数值软件内嵌的优化函数在不需人为计算偏导数的情况下直接获得设计点;然后,引入重要抽样方法,在设计点处计算失效概率,形成兼顾收敛性和精度的实用可靠度计算方法;再次,通过高度非线性的数值算例和非圆坑道算例验证该方法的有效性和适应性;最后,基于围岩变形失效功能函数,采用本文方法进行隧道支护抗力设计计算.算例分析结果表明:本文方法能够以较小代价获取设计点,最终结果和蒙特卡洛法结果相对误差小于1.0%,并且能够结合含交叉项响应面函数处理无解析功能函数的非圆坑道可靠度问题;本文方法能够获取准确的支护抗力设计值,与蒙特卡洛法结果相对误差小于0.5%;内摩擦角的敏感性比黏聚力和变形模量的大.

摘要：为探究盾构隧道联络通道冻结加固工程中盐水降温计划对冻结进程的影响规律,依托洛阳地铁1号联络通道冻结加固工程,分别从改变起始盐水温度和盐水降温梯度2个角度,设置2种盐水降温方案,利用ANSYS有限元软件对2种方案下的地层冻结加固进程进行模拟。通过分析设计冻结加固范围内的地层温度场分布的时空特性、等温圈分布形态以及冻结壁厚度等,得到如下结论:1)在10~-20℃范围降低盐水起始温度、在起始盐水温度和终止盐水温度不变的情况下增大降温梯度2种方式都可以加快冻结进程;2)保持终止盐水温度相同的情况下,改变起始盐水温度或改变降温梯度,在冻结相同时间后,不影响最终的冻结帷幕形态;3)综合考虑经济效益和冻结效果,建议设置起始盐水温度为0℃,终止盐水温度为-30℃,且在最大日降温梯度占降温总量的30%,同时设定第16天达到并维持终止冻结温度。

摘要：为解决成都地铁设计和修建过程中碳排放计量问题,以成都地铁18号线6车站7区间为研究对象,采用机器学习算法对成都地铁建设阶段碳排放进行预测研究。基于生命周期评价(life cycle assessment,LCA)框架对地铁车站和盾构区间建筑材料生产阶段、建筑材料运输阶段和现场施工阶段温室气体排放量进行计算,建立基于鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)的深度极限学习机(deep extreme learning machine,DELM)地铁碳排放预测模型,并与基于风驱动优化(wind driven optimizer,WDO)、灰狼优化(grey wolf optimizer,GWO)、粒子群优化(particle swarm optimizer,PSO)、人工蜂群优化(artificial bee colony,ABC)、多元宇宙优化(multi-verse optimizer,MVO)、原子搜索优化(atom search optimizer,ASO)的深度极限学习机(DELM)和未优化的BP(back propagation neural network)、KELM(kernel extreme learning machine)、DELM算法预测结果进行对比分析。研究得到:1)WOA-DELM算法预测结果相关一致性为0.757,略高于其他算法;2)根据WOA-DELM算法对地铁碳排放主要输入指标进行敏感性分析,得到地铁车站碳排放预测的关键影响因素为车站长度和轨面埋深,对应指标碳排放相对变化率分别为30.1%和23.1%。

摘要：隧道穿越活动断层段是地震中破坏最为严重的区域之一,是隧道抗减震设计的关键控制区域。对于穿越断层隧道,设置柔性接头是一种有效的抗减震措施。针对穿越断层隧道柔性接头无可用抗震设计方法的现状,基于隧道的灾变特性和柔性接头的设计理念,提出柔性接头力学模型,建立了面向工程设计的穿越断层分段柔性接头隧道纵向抗震简化分析方法。然后通过与有限元数值解和现有研究的对比分析,验证了该方法的有效性和可行性。最后应用该解析式进行了敏感性参数分析,揭示了结构刚度、断层宽度等关键因素对穿越断层分段柔性接头隧道地震响应的影响规律。研究结果表明:(1)柔性接头能增大衬砌的可允许变形能力,有效减小隧道衬砌的内力,使断层对隧道动力响应影响局部化。无论是否设置接头,穿越断层隧道受力的不利位置主要分布在断层中部和断层与上下盘接触面位置,是抗震设防需重点关注的区域;(2)增大衬砌的弯曲刚度会减小衬砌上的位移响应,也增大其在两接头位置的位移差,同时会显著增大衬砌上的内力响应值;(3)断层破碎带宽度的增大,隧道的位移增大,衬砌的弯矩响应最大值也增大,而剪力响应最大值表现为先增大后减小的趋势,其对隧道沿轴向地震响应的影响范围也增大。

摘要：为更好探明潮汐环境下近海基坑围护结构力学响应问题,提出了以实测墙边地下水位数据为基础的模型边界潮汐地下水位振幅反演分析方法,分析了不同振幅潮汐作用下地下水渗流衰减规律,并进一步研究了不同振幅潮汐地下水作用下基坑围护结构的力学响应规律及响应机理。研究表明:基于地下水渗流衰减规律的潮汐地下水位振幅反演分析方法不用对实际近海区域地质构造信息进行详细考虑,即可得到包含基坑的小范围区域分析所需的边界地下水位,在近海工程潮汐影响分析中具有良好的应用价值;靠海侧地连墙与强透水层直接接触区域以及坑中坑钻孔灌注桩更多受余弦型潮波作用,两者水平侧移摆动随时间呈“类正余弦型”变化规律,而靠海侧地连墙其他区域和背海侧地连墙由于自身协同变形和受其他地层不同相位孔压的作用,呈前后不对称的“不规则槽型”变化规律;潮汐作用下,背海侧围护墙体侧移振幅沿深度增大逐渐降低,但靠海侧围护墙体侧移振幅、弯矩增量分布以及内撑轴力与地层透水性密切相关,特别在进行受较大潮汐影响工程的结构设计时,应尽量避免静力工况最大侧移位置和弯矩峰值位置与强透水层位置重合。

摘要：人工地层冻结法的实施会引起地层的冻胀,为了探究富水砂卵石地层冻胀特性及其对既有结构的扰动,首先阐述了土体冻胀的本质和温度与结构应力应变之间的关系,并依托洛阳轨道交通1号线塔湾站-史家湾站区间联络通道工程建立三维热力耦合数值模型,对砂卵石地层冻结期间的地层冻胀变化和既有隧道变形受力进行了数值计算分析。结果表明:冻结管降温使得冻结管周围地层中的水分冻结,土体体积膨胀,进而使联络通道设计位置上方地表出现隆起,且距联络通道中心的水平距离越近,隆起变形值就越大。地层的冻胀对既有双线隧道造成扰动,隧道结构变形主要表现为拱顶隆起、拱底下沉、靠近联络通道一侧的拱腰向隧道内侧产生横向变形,同时联络通道设计开口位置附近的管片结构出现应力集中现象。在整个冻结过程中,冻结前期设计加固区域地层的降温速率和低温扩散速率较快,地层冻胀效应变化显著,而到冻结后期受冻结范围影响地层冻胀变形和既有隧道变形的增幅均有所减小。