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基坑近接既有地铁盾构隧道施工影响分区方法

西南交通大学学报 2017年第5期52卷 910-918页

作者：郑余朝施博文孙克国杨天春李辉西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 铁道第三勘察设计院天津300252

为了确保基坑近接既有地铁盾构隧道的结构安全和正常运营,在对盾构隧道纵向等效刚度模型研究的基础上,建立了隧道纵向变形曲率与螺栓承载状态和线路正常运行要求的公式.结合沈阳某深、大基坑近接既有地铁盾构隧道施工工程的实际情况,通... 详细信息

为了确保基坑近接既有地铁盾构隧道的结构安全和正常运营,在对盾构隧道纵向等效刚度模型研究的基础上,建立了隧道纵向变形曲率与螺栓承载状态和线路正常运行要求的公式.结合沈阳某深、大基坑近接既有地铁盾构隧道施工工程的实际情况,通过改变既有盾构隧道相对新建基坑的空间位置关系,进行了多工况三维数值模拟计算分析,得到了基于桩锚支护的基坑近接既有地铁盾构隧道施工的强、弱、无影响分区图,并通过现场的沉降实测结果等验证影响分区标准和控制技术的有效性.研究结果表明:盾构隧道纵向变形曲率半径是基坑近接盾构隧道施工中隧道结构安全和正常使用的关键指标,可将盾构隧道纵向变形曲率半径作为近接影响判断准则;在确定基坑近接既有盾构隧道施工工程的影响分区时,可将盾构隧道轨道线形受影响的临界状态及管片接头极限状态下隧道纵向变形曲率半径,分别作为强弱影响区和弱无影响区的划分阈值.

关键词：基坑盾构隧道曲率半径近接施工影响分区

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岩溶管道涌水的注浆防控技术研究

现代隧道技术 2015年第5期52卷 178-183页

作者：孙克国李术才许炜萍龚伦西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室土木工程学院成都610031 山东大学岩土与结构工程中心济南250061

岩溶隧道涌水地质灾害严重妨碍正常施工,文章以封堵齐岳山隧道底板岩溶涌水为工程实例,对注浆堵水防控技术进行了研究。在充分了解岩溶涌水区域水文地质特征的基础上,树立了注浆区域探测先行的防控理念,借助高精度无损探测技术和高密度... 详细信息

岩溶隧道涌水地质灾害严重妨碍正常施工,文章以封堵齐岳山隧道底板岩溶涌水为工程实例,对注浆堵水防控技术进行了研究。在充分了解岩溶涌水区域水文地质特征的基础上,树立了注浆区域探测先行的防控理念,借助高精度无损探测技术和高密度地质钻孔手段,掌握了被注介质管道分布和岩溶水径排路径,使注浆孔设计和浆材选择有的放矢。在实际的注浆工作中,总结了浅层化学注浆的失败经验,优化了化学注浆浆液的功能,及时调整注浆设计和实施方案,最终采用水泥浆液进行深层注浆并取得了堵水成功,注浆过程及方案调整对类似隧道工程的底板涌水具有借鉴意义。

关键词：岩溶涌水注浆堵水地质灾害防控技术

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气流作用下的季冻区隧道温度场及影响因素

中国铁道科学 2020年第6期41卷 81-90页

作者：郑余朝孙克国司君岭孟庆余陈宇张弛西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 中国铁路设计集团有限公司天津300251

为探索冻害问题的解决方法,依托京沈高铁瓦房店隧道,以隧道洞口气象条件代替区域气象条件,在考虑洞口气流对隧道传热作用的基础上,研究隧道温度场及其影响因素。首先,采用现场实测数据,对原址隧道数值模型和计算方法进行正确性验证;然后... 详细信息

为探索冻害问题的解决方法,依托京沈高铁瓦房店隧道,以隧道洞口气象条件代替区域气象条件,在考虑洞口气流对隧道传热作用的基础上,研究隧道温度场及其影响因素。首先,采用现场实测数据,对原址隧道数值模型和计算方法进行正确性验证;然后,采用正交试验方法,完成风温、风速、时间和风向4个因素对温度场影响的敏感性分析;最后,探讨风向的夹角和交替变化对温度场的影响。结果表明:4个因素中风温最为敏感,风速次之,风向夹角虽然影响最弱,但却不可忽视;主导风向与隧道走向存在夹角时,同一横断面的2侧温度场存在显著差异,30°的风向夹角可造成大约8%的相对温差;不同风向夹角下,相对温差均呈现中间段>进口段>出口段的现象,且随着风向夹角的增大,相对温差相应增大,隧道整体降温效果相应减弱;以隧道中部断面衬砌背后拱顶部位作为考察点,单一风向工况下的温度比风向正反交替变化工况低约4℃,更易导致冻害发生。

关键词：隧道季冻区气流作用温度场正交试验

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寒区隧道温度场分布规律及围岩特性影响

现代隧道技术 2016年第6期53卷 67-72页

作者：孙克国徐雨平仇文革郑强西南交通大学土木工程学院交通隧道工程教育部重点实验室成都610031

寒区隧道冻害问题时有发生,深入研究温度场分布规律及围岩特性对其的影响对解决冻害问题至关重要。文章依托辽宁省某寒区公路隧道,采用理论分析、数值计算等手段对热-流-固耦合作用下的寒区隧道温度场进行研究,得出了隧道纵断面和横断... 详细信息

寒区隧道冻害问题时有发生,深入研究温度场分布规律及围岩特性对其的影响对解决冻害问题至关重要。文章依托辽宁省某寒区公路隧道,采用理论分析、数值计算等手段对热-流-固耦合作用下的寒区隧道温度场进行研究,得出了隧道纵断面和横断面的温度场分布规律,分析了围岩初始地温和导热系数对寒区隧道温度场的影响规律。研究发现,初始地温越高、导热系数越小,越有利于负温气流影响下的寒区隧道抗防冻工作,可为后续类似工程的抗防冻设计提供借鉴和指导。

关键词：寒区隧道温度场围岩特性热-流-固耦合

基于污染物体积分数判识的长大隧道竖井位置优化研究

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山东大学学报（工学版） 2012年第3期42卷 87-92页

作者：徐庆辉孙克国朱峰许洪伟青岛市地下铁道公司山东青岛266071 西南交通大学土木学院地下工程系四川成都610031

采用竖(斜)井纵向分段式通风的长大山岭隧道由于涉及隧道特点、交通状况、气象特征、环境要求等多种因素,对通风井与隧道相对位置如何确定目前还没有定论。基于计算流体动力学和污染物体积分数判识标准,以FLOW-3D为分析工具,参考隧道可... 详细信息

采用竖(斜)井纵向分段式通风的长大山岭隧道由于涉及隧道特点、交通状况、气象特征、环境要求等多种因素,对通风井与隧道相对位置如何确定目前还没有定论。基于计算流体动力学和污染物体积分数判识标准,以FLOW-3D为分析工具,参考隧道可行性报告中远景交通量预测的相关数据,对隧道建立了可以综合考虑交通污染、隧道内环境、井外影响等多种因素的通风井位置优化方法。首先以计算流体动力学的相关假设为前提,对气流在隧道与竖井中的运移进行动力学分析,然后采用高次多项式的数据拟合法根据分析结果对规范中未确定的竖井设定位置进行量化。采用此优化方法对某隧道宜布置竖井的大致范围(1 km长)的距离上进行分析,研究得出竖井的最优位置是距气流进口端519 m,即竖井距进出口的距离比为1.079的结论。最后通过总结前人关于采用竖井纵向分段式通风的隧道设计实例,对此方法计算结果的合理性和可靠性进行了验证。

关键词：污染物体积分数隧道通风竖井位置优化 FLOW-3D

下伏缓倾煤层开采对既有铁路隧道安全性影响分析

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中国铁道科学 2022年第2期43卷 86-95页

作者：孙克国刘旭袁子义肖支飞侯宗豪龚伦西南交通大学土木工程学院四川成都610031 云南省交通规划设计研究院有限公司隧道与交通工程分院云南昆明650011

为量化下伏煤层开采对上部既有铁路隧道的显著影响,以近接缓倾煤层开采区的某铁路隧道为工程背景,构建三维数值分析模型并分别采用现场监测和理论计算的方式进行验证;通过数值模拟分析煤层开采全过程中隧道衬砌的变形,对比煤层开采前与... 详细信息

为量化下伏煤层开采对上部既有铁路隧道的显著影响,以近接缓倾煤层开采区的某铁路隧道为工程背景,构建三维数值分析模型并分别采用现场监测和理论计算的方式进行验证;通过数值模拟分析煤层开采全过程中隧道衬砌的变形,对比煤层开采前与开采至Ⅵ边界时隧道最不利截面内力,并利用最小安全系数和最大裂缝宽度2个指标评价煤层开采对上部铁路隧道安全性影响,确定煤层开采的竖向影响范围。结果表明:现场监测和理论计算2种方法均证明了数值模拟参数取值合理、方法可行;煤层开采过程中隧道洞口位置变形最大,沉降增加了7.38倍;煤层开采造成隧道近煤层侧仰拱和边墙内力增大,加剧了隧道洞口的偏压程度;自煤层开始开采到开采至Ⅵ边界的整个过程中,隧道安全系数降低了68.97%,隧道结构裂缝宽度最大达到2.01 mm且与现场检测得到的隧道结构裂缝病害情况相一致;煤层开采的竖向影响范围为自开采区竖向往上2449 m。

关键词：铁路隧道采空区安全性近接影响数值模拟

寒区隧道温度场的围岩热学参数影响及敏感性分析

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土木工程学报 2017年第S1期50卷 117-122页

作者：李思孙克国仇文革许炜萍李利平西南交通大学四川成都610031 山东大学山东济南250012

寒区隧道抗防冻设计受周边温度场控制,隧道围岩的热学参数直接影响温度场分布。本文依托某寒区公路运营隧道,采用现场实测、数值仿真和理论推导三种方法对寒区隧道温度场分布和围岩热学参数的影响敏感度进行了系统研究。首先,通过对比... 详细信息

寒区隧道抗防冻设计受周边温度场控制,隧道围岩的热学参数直接影响温度场分布。本文依托某寒区公路运营隧道,采用现场实测、数值仿真和理论推导三种方法对寒区隧道温度场分布和围岩热学参数的影响敏感度进行了系统研究。首先,通过对比分析有限元计算结果和现场监测数据,验证了有限元计算分析的准确性。然后,采用该有限元分析方法,基于敏感性分析方法,对围岩导热系数、比热容和赋存温度三个因素对寒区隧道温度场的影响进行了敏感性分析。结果表明,三个因素的影响敏感度具有明显差异,其中赋存温度是影响隧道温度场最敏感参数。研究成果可为寒区隧道选址及类似工程的抗防冻设计提供参考。

关键词：寒区隧道热学参数温度场敏感性分析现场实测

基于卷积神经网络的隧道掌子面图像质量评价方法研究

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铁道科学与工程学报 2020年第3期17卷 563-572页

作者：鲜晴羽仇文革王泓颖许炜萍孙克国西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610000

鉴于隧道掌子面图像的多样性和复杂性,提出一种基于深度卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的图像质量评价方法,以筛选出满足工程需求的掌子面图像。基于多条隧道创建掌子面图像数据集,采用Keras深度学习框架,应用多种主流... 详细信息

鉴于隧道掌子面图像的多样性和复杂性,提出一种基于深度卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的图像质量评价方法,以筛选出满足工程需求的掌子面图像。基于多条隧道创建掌子面图像数据集,采用Keras深度学习框架,应用多种主流的CNN进行对比试验,并结合传统的图像评价指标,分别从清晰度、分类和相似度3个方面对掌子面图像质量进行评价。其中基于DenseNet169的多分类模型可达到88.7%的准确率。研究结果表明:跟传统的图像处理技术相比,深度学习方法在隧道掌子面图像识别上具有精度高、效率高的显著优势。该方法可为实现隧道掌子面的自动素描提供技术支持,具有良好的工程应用前景。

关键词：隧道图像质量评价卷积神经网络掌子面深度学习

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大变形隧道初期支护受力特征及对策研究

现代隧道技术 2012年第6期49卷 70-74页

作者：龚伦孙克国仇文革西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室土木工程学院成都610031

由于隧址区岩体具有大变形效应,渝利铁路大梁隧道在初期支护施作后拱腰、拱脚等部位相继出现喷混凝土开裂、剥落、掉块等现象。为了保证隧道结构安全,采用现场测试(解除应力测试和松动圈测试)、数值模拟(试算/正演计算)等方法对该段支... 详细信息

由于隧址区岩体具有大变形效应,渝利铁路大梁隧道在初期支护施作后拱腰、拱脚等部位相继出现喷混凝土开裂、剥落、掉块等现象。为了保证隧道结构安全,采用现场测试(解除应力测试和松动圈测试)、数值模拟(试算/正演计算)等方法对该段支护结构的受力特征进行了研究,并提出了相应的对策措施。结果表明:在此地质条件下,初期支护配筋为6.36 cm^2时,结构将产生破坏(最大弯矩处安全系数为1.0),而实际配筋只有5.07 cm^2,所以初期支护内的配筋(格栅钢架)不能满足工程实际需要,必须调整类似地质条件的支护参数才能保证隧道整体稳定性;同时研究获得的松动圈范围为2.29 m,与地质雷达的松动圈测试结果相吻合,验证了该方法的可行性及结果的准确性。

关键词：大变形隧道初期支护受力特征对策研究