摘要：随着我国高原公路的不断修建,超高海拔地区“三低”环境特征将对高原隧道火灾下人员安全疏散产生极其严重的影响。为掌握超高海拔公路隧道火灾烟气毒性及人行横通道间距的设计方法,文章采用现场模型试验、三维数值计算和人员疏散仿真模拟的方法对不同海拔地区隧道火灾烟气扩散、CO体积分数及毒性和人员疏散特性等开展深入研究。研究结果表明:相同油盘尺寸下,超高海拔地区隧道内拱顶烟气最高CO体积分数和火源附近拱顶最高温度较低海拔地区均明显降低,但火灾燃烧时间显著增长;同样火灾规模下,隧道人行特征高度2m处温度、CO体积分数和FED均随海拔升高显著增大,能见度则相反;车辆处于正常行驶间距工况下人员总疏散时间较和车辆堵塞间距工况更短,且二者均随海拔升高显著增加;隧道内人员可用安全疏散时间随海拔升高明显减少,海拔3000m以下隧道内可用安全疏散时间均由能见度控制,海拔4000m和5000m隧道内远火源区域由烟气毒性控制。基于人员安全疏散原则,文章给出了超高海拔公路隧道人行横通道间距建议值。

摘要：以新八达岭隧道工程为依托,采用蒙特·卡罗(Monte Carlo)随机有限元抽样计算方法获取衬砌设计变量统计特征,结合数据表法研究轴力与弯矩等随机变量相关性对衬砌截面可靠指标的影响。结果表明:隧道衬砌设计表达式中,轴力与弯矩之间相关性较强,其余随机变量之间存在弱相关性;当轴力与弯矩之间呈现正相关时,考虑变量相关性因素的衬砌截面可靠指标计算结果偏小,而呈现负相关时,计算结果偏大;变量相关性对衬砌拱部截面可靠指标影响较大,对于素混凝土衬砌,考虑相关性后可靠指标计算值减小67.0%;对于钢筋混凝土衬砌,考虑相关性后可靠指标计算值增大51.9%;变量相关性对衬砌除拱部以外截面可靠指标影响较小,考虑变量相关性与否对其可靠指标计算结果无显著影响。

摘要：为降低多竖(斜)井复杂运营通风系统的能耗,将运营通风多模式转换系统应用于特长公路隧道分段纵向通风中。基于隧道内回路风压平衡和通风网络理论,提出隧道通风模式初拟、极限交通承载量计算、动态化通风模式选择、射流风机台数确定及通风能耗对比优化的通风设计流程,研究多模式通风转换系统的运作方式,对比分析常规分段纵向通风方式和多模式转换通风方式的运营能耗。结果表明,隧道远期设计高峰小时交通量达到最大值3137 veh/h时,需开启29组射流风机,此时隧道各段风速小于8 m/s;一天中31.25%的时段通过模式1即能满足通风要求,52.08%的时段需要通风模式4才能满足通风要求,多模式转换通风较仅通过模式4进行通风总功率减少20.71%;交通量小于1726 veh/h时,3#竖井排风量可降低为93 m^(3)/s,隧道内风机总功率可减少37.57%。

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：为保证公路隧道内洁净安全,需对其运营环境进行通风设计。现行公路隧道运营通风污染物基准排放量年折减率以传统化石能源车辆排放为标准,而“双碳”目标下随着新能源技术的发展和革新,实际移动源污染物排放量年折减率远低于原规范折减率。为降低实际隧道运营中通风成本的投入,探究新技术下公路隧道通风年折减率的合理取值,考虑汽车保有量、污染物排放量和公路隧道总里程等因素,采用移动平均和神经网络的方法对基准排放量年折减率进行预测和修正。经研究,建议一氧化碳基准排放量年折减率修正为2.3%,颗粒物基准排放量年折减率修正为2.4%,实现绿色、环保、节能的经济目标。

摘要：预应力锚杆/索是软岩隧道中行之有效的围岩变形控制技术之一,其中的预紧力是变形控制中最核心的参数,故研究提升预应力锚固系统预紧力选用的合理性、可靠性对充分发挥预应力锚固系统的支护效用具有重要意义。为此,以软岩隧道中锚固系统拉拔过程的理论分析为基础,综合施工因素与安全考虑,提出一种综合考虑锚杆/索体型号与预紧力匹配、锚固可靠性、锚固力提升效率和施工锚固效果的锚固系统预紧力匹配性设计方法,并通过在建木寨岭公路隧道对该方法进行了工程应用。研究结果表明:临界锚固长度(Lc)内,随锚固长度增加,锚固力增大,但增速快速趋缓,设计锚固长度无超0.5Lc的必要;锚固剂-围岩界面抗剪强度[τ]和剪切刚度系数Ke随锚固长度增加、量值下降,但随锚固深度增加、量值上升;锚固长度下限应综合考虑预应力加载损失和安全储备需求;锚固长度上限应综合考虑锚固力提升效率和施工效果;以寨岭公路隧道为例的计算显示,木寨岭隧道中预应力锚索的预紧力设计应小于500 kN;且当采用1×19 s-21.8 mm-1 860 MPa锚索时,预紧力设计宜在350 kN内。研究成果可为软岩隧道锚固系统的预紧力设计提供指导,有助于提升预应力锚固系统的整体可靠性。

摘要：目前高能地质环境隧道支护结构的设计仍是隧道领域一大难题,主要包括高地应力软岩与高地应力硬岩支护结构设计问题,而支护结构设计的合理与否是保证隧道稳定性的关键,加之高原铁路高能地质环境隧道段占比较大,故需对高能地质环境隧道设计问题进行深入研究。首先在现有研究成果基础上,对我国铁路隧道设计理论及设计方法进行了系统性总结,并对高能地质环境下隧道的研究进行分析。针对高地应力软岩隧道修建技术难题,提出高地应力软岩隧道变形主动控制设计理念,并以掌子面为界限,提出掌子面超前变形控制及洞身收敛变形控制的全变形控制设计原则;通过理论分析,利用空腔球模型,基于Mohr-Coulomb准则,推导建立深埋隧道掌子面挤出变形解析解,提出高地应力软岩隧道超前支护(掌子面注浆、掌子面锚杆)设计方法;同时,采用弹性力学、塑性增量理论与有限差分原理,考虑软岩非线性变形与强度特性的力学参数变化模型,推导出考虑软岩非线性变形与强度特性的围岩应力、位移有限差分解析解;并基于收敛约束法,建立洞身支护结构设计方法;其次,针对高地应力硬岩隧道设计施工难题,从能量释放角度推导岩爆隧道的冲击荷载计算方法,组合松散荷载,给出岩爆隧道的荷载计算模型及支护结构设计方法。最后,论述大型机械化配套施工、支护结构高质量施作技术是保证隧道稳定性的前提,规划建设过程中应予以重视。研究成果旨在为高原铁路高能环境隧道超前支护设计及洞身支护设计提供理论基础,以期进一步提升我国高能地质环境隧道变形(岩爆)主动控制技术水平。

摘要：为完善格栅式遮光棚的设计参数,利用眼动仪在雅康高速隧道群路段进行实车试验,以驾驶人瞳孔直径变化率以及驾驶人的主观舒适性作为评价指标,验证格栅式遮光棚的遮光效果;在此基础上利用DIALux软件建立了环形和门式2种格栅式遮光棚模型,计算得到格栅式遮光棚在不同洞口朝向和不同格栅间距情况下的遮光率,探明不同参数对遮光棚遮光效果的影响;基于隧道洞口处驾驶人瞳孔面积和环境照度的关系,给出不同设计速度下遮光棚内不同的位置照度要求。研究表明:格栅式遮光棚有效提高了驾驶员在隧道进出口路段的视觉舒适性;环形和门式遮光棚遮光效果并无明显差异;遮光棚两端5~10 m范围内受自然光和隧道洞内暗环境影响,存在较剧烈的明暗过渡;遮光棚中间段照度较为稳定,可作为计算格栅式遮光棚遮光率的依据;洞口朝向对遮光效果影响较大,东西洞口朝向遮光率高于南北洞口朝向遮光率5%~10%;遮光棚内逐级减光并非以线性降低为最佳,设计时可根据照度与速度及距洞口距离的关系式计算或根据现场照度测试结果进行取值。

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。