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Comparative analysis between single-train passing and double-train intersection in a tunnel

Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2024年第5期25卷 429-442页

作者： Jianming DU Qian FANG Xuan ZHANG hualao wang Bridge and Tunnel Research Center Research Institute of Highway Ministry of TransportBeijing 100088China Tunnel and Underground Engineering Research Center of Ministry of Education Beijing Jiaotong UniversityBeijing 00044China

Aerodynamic pressure significantly impacts the scientific evaluation of tunnel service *** aerodynamic pressure of two trains running in a double-track tunnel is considerably more complicated than that of a single *** used the numerical method to investigate the difference in aerodynamic pressure between a single train and two trains running in a double-track ***,the numerical method was verified by comparing the results of numerical simulation and on-site ***,the characteristics of aerodynamic pressure were ***,the influence of various train-tunnel factors on the characteristics of aerodynamic pressure was *** results show that the aerodynamic pressure variation can be divided into stage I:irregular pressure fluctuations before the train tail leaves the tunnel exit,and stage II:periodic pressure declines after the train tail leaves the tunnel *** addition,the aerodynamic pressure simultaneously jumps positively or drops negatively for a single train or two trains running in double-track tunnel *** pressure amplitude in the two-train case is higher than that for a single *** maximum positive peak pressure difference(P_(STP))and maximum negative peak pressure difference(P_(STN))increase as train speed rises to the power from 2.256 to 2.930 in stage *** P_(STP) and P_(STN) first increase and then decrease with the increase of tunnel length in stage *** P_(STP) and P_(STN) increase as the blockage ratio rises to the power from 2.032 to 2.798 in stages I and II.

关键词： Railway tunnel Aerodynamic effect Pressure characteristic Train speed Tunnel length Blockage ratio

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特大断面连拱隧道中墙偏压机制及施工影响分析

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岩石力学与工程学报 2010年第A01期29卷 2819-2826页

作者：许崇帮夏才初王华牢同济大学地下建筑与工程系上海200092 交通运输部公路科学研究院北京100088 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

中墙作为连拱隧道的主要承载结构,自身的稳定性直接影响着隧道工程整体的稳定性,是连拱隧道设计和施工的重点。中墙失稳的主要力学原因是中墙受力不均而产生偏压失稳,因此,控制中墙稳定的关键是控制中墙偏压及其偏压程度。中墙偏压的出... 详细信息

中墙作为连拱隧道的主要承载结构,自身的稳定性直接影响着隧道工程整体的稳定性,是连拱隧道设计和施工的重点。中墙失稳的主要力学原因是中墙受力不均而产生偏压失稳,因此,控制中墙稳定的关键是控制中墙偏压及其偏压程度。中墙偏压的出现源于隧道工程自身的地层偏压和非对称式施工产生的施工偏压,根据中墙受力状态可以确定地层偏压、施工偏压下中墙偏压的条件及偏压发生部位;利用有限元计算方法对地层偏压、施工偏压条件下不同施工工序进行计算,分析不同工序对中墙偏压的影响;根据得到的规律对施工工序进行优化分析;最后,给出双向八车道连拱隧道的工程实例。

关键词：隧道工程连拱隧道中墙偏压控制施工偏压地层偏压

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基于实测表面活化能的高原地区混凝土受冻临界强度预测

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农业工程学报 2018年第8期34卷 117-123页

作者：李雪峰王华牢刁波交通运输部公路科学研究院北京100088 北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

准确预估混凝土强度发展,避免其因未达到受冻临界强度而遭受负温是青藏高原地区混凝土施工时需面临的重要问题。针对现有成熟度法在对混凝土强度预测时,存在始终将表面活化能视为定值从而导致其预测精度下降的不足。该文通过设定目标预... 详细信息

准确预估混凝土强度发展,避免其因未达到受冻临界强度而遭受负温是青藏高原地区混凝土施工时需面临的重要问题。针对现有成熟度法在对混凝土强度预测时,存在始终将表面活化能视为定值从而导致其预测精度下降的不足。该文通过设定目标预测强度以缩小强度预测范围,同时改进表面活化能的取值方法,提出了一种针对目标强度范围内混凝土强度进行准确预测的改进成熟度方法,并通过室内恒温及变温养护试验对该方法的预测准确性进行验证。试验结果表明,使用传统方法对目标强度范围内混凝土抗压强度进行的24组预测值中,20组预测值与实测值间误差大于10%,而利用改进成熟度法进行预测时,36组中有33组预测强度值与实测值间误差不超过10%,预测精度明显高于传统方法。因此,在高原地区该法可被用于对混凝土抗压强度发展进行准确预估,从而保证其在遭受负温时已达到受冻临界强度值。

关键词：混凝土温度抗压强度高原表面活化能受冻临界强度

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青藏高原地区混凝土冻融环境量化方法

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农业工程学报 2018年第2期34卷 169-175页

作者：李雪峰付智王华牢交通运输部公路科学研究院北京100088

对青藏高原地区混凝土冻融环境进行合理量化是高原抗冻混凝土设计所面临的首要问题。该文通过对处于同一冻融环境作用等级下的平原与高原地区大气及地表温度特征进行比较,发现相较于平原地区,高原地区因太阳辐射强度大,具有年正负温交... 详细信息

对青藏高原地区混凝土冻融环境进行合理量化是高原抗冻混凝土设计所面临的首要问题。该文通过对处于同一冻融环境作用等级下的平原与高原地区大气及地表温度特征进行比较,发现相较于平原地区,高原地区因太阳辐射强度大,具有年正负温交替次数更多、温度日较差更大且日最低温更低的环境温度特征。通过将地表温度近似代替混凝土结构物表面温度,结合青藏高原1971-2003年20个地区的典型气象年数据,建立了与最冷月平均气温及年太阳辐照量相关的青藏高原地区混凝土年均冻融循环次数确定方法。利用该方法对青藏高原主要地区混凝土年均冻融循环次数进行估算,结果表明,青藏高原地区混凝土年均冻融循环次数主要集中在150次以上,部分地区甚至大于200次,因此,高原地区应加强对混凝土进行抗冻耐久性设计。最后,该文给出青藏高原地区混凝土结构物抗冻设计等级推荐值。该研究可为青藏高原地区混凝土抗冻耐久性设计提供参考。

关键词：混凝土温度太阳辐射青藏高原冻融环境最冷月平均气温抗冻设计等级

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含石膏泥灰岩地质特点及隧道工程影响分析

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地下空间与工程学报 2020年第1期16卷 227-233页

作者：许崇帮王华牢交通运输部公路科学研究院桥梁隧道研究中心北京100088

为揭示含石膏泥灰岩地层对杜公岭隧道衬砌结构病害影响,通过工程调研、岩芯矿物成分测试、施工观测、室内试验及结构病害分析等手段对隧址区地层特征、含石膏岩泥灰岩工程危害性进行了探讨。研究结果表明:杜公岭隧道穿越奥陶系中统上马... 详细信息

为揭示含石膏泥灰岩地层对杜公岭隧道衬砌结构病害影响,通过工程调研、岩芯矿物成分测试、施工观测、室内试验及结构病害分析等手段对隧址区地层特征、含石膏岩泥灰岩工程危害性进行了探讨。研究结果表明:杜公岭隧道穿越奥陶系中统上马家沟组一段泥灰岩地层,该地层中含有发育不规律的石膏岩,使其岩体中硫酸盐与碳酸盐共同溶蚀现象显著、岩溶发育强烈(溶洞最小间距不足20 m);硬石膏岩侧限膨胀力试验测试值是泥灰岩的90倍以上、软化系数是泥灰岩的0.8倍,因此,泥灰岩中的赋存的石膏岩促使泥灰岩地层软化与膨胀特性加剧,增加了隧道衬砌结构的负荷;同时,石膏质岩的存在还引发地下水对隧道混凝土衬砌结构的硫酸盐侵蚀,使杜公岭隧道混凝土结构出现了一种隧道工程中极为罕见的碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀,造成混凝土凝胶材料失效而呈现为泥沙状,从而导致隧道衬砌支护结构丧失承载能力。因此,含石膏泥灰岩地层对隧道工程的影响,不仅是加剧了修建场所的复杂性,而且恶化工程结构的受力环境,并在一定条件下造成混凝土结构遭受较为严重的硫酸盐侵蚀。

关键词：隧道工程泥灰岩硫酸盐侵蚀碳硫硅钙石

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板岩流变特性试验与模型辨识

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同济大学学报（自然科学版） 2010年第5期38卷 664-672页

作者：刘学增王华牢周敏苏京伟同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学建筑设计研究院上海200092 西安理工大学水利水电学院陕西西安710048 国核电力规划设计研究院北京100032

针对江西武吉高速公路隧道的Ⅱ～Ⅴ级围岩,通过分级增量循环加卸载试验、剪切流变试验和双轴压缩流变试验研究围岩的流变特性,并对模型进行辨识.试验结果表明Ⅱ～Ⅳ级围岩具有过渡蠕变和定常蠕变过程,表现为脆性破坏;Ⅴ级围岩则具有过... 详细信息

针对江西武吉高速公路隧道的Ⅱ～Ⅴ级围岩,通过分级增量循环加卸载试验、剪切流变试验和双轴压缩流变试验研究围岩的流变特性,并对模型进行辨识.试验结果表明Ⅱ～Ⅳ级围岩具有过渡蠕变和定常蠕变过程,表现为脆性破坏;Ⅴ级围岩则具有过渡蠕变、定常蠕变和加速蠕变过程,表现为塑性破坏.通过模型辨识,采用广义Kelvin模型模拟Ⅱ～Ⅳ级围岩,采用非线性流变元件NRC模型与西原模型的串联模型模拟Ⅴ级围岩,可较好模拟围岩流变特性;同时得到与应力水平有关的围岩流变力学参数.模型辨识的方法可应用于板岩以外的其他岩石.

关键词：岩石流变试验模型辨识围岩级别

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隐伏岩溶洞群对公路隧道顶板承载力影响的研究

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公路交通科技 2010年第2期27卷 91-96,102页

作者：王华牢张鹏李宁西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048 中交公路第一勘测设计研究院陕西西安710048 南京工业大学江苏南京210009

针对西南地区岩溶隧道的实际工程,开展了隐伏岩溶群对公路隧道顶板承载力影响的三维数值敏感性分析研究。经对岩溶顶板稳定性影响因素分析,选择溶洞顶板厚度、顶板岩体的工程地质特性(定量指标为岩体的力学参数)、溶洞的宽度、溶洞高度... 详细信息

针对西南地区岩溶隧道的实际工程,开展了隐伏岩溶群对公路隧道顶板承载力影响的三维数值敏感性分析研究。经对岩溶顶板稳定性影响因素分析,选择溶洞顶板厚度、顶板岩体的工程地质特性(定量指标为岩体的力学参数)、溶洞的宽度、溶洞高度、上覆土层厚度为影响溶洞顶板稳定性的五个主要影响因素作为影响因子,进行正交敏感性数值试验。根据影响因素敏感度的正交三维有限元法分析结果得出,影响顶板承载力和顶板中心下沉位移大小顺序依次为:岩体力学参数、顶板岩层厚度、覆盖土层厚度、溶洞宽度、溶洞高度。

关键词：隧道工程顶板承载力敏感性正交设计溶洞

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纵向裂缝隧道衬砌结构的安全评价与加固研究

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岩石力学与工程学报 2010年第A01期29卷 2651-2656页

作者：王华牢刘学增李宁谢东武西安理工大学水利水电学院陕西西安710048 中交第一公路勘察设计研究院陕西西安710075 同济大学地下建筑与工程系上海200092

裂缝是运营期隧道衬砌结构的主要病害形式之一,特别是拱部纵向裂缝对隧道原有结构的承载力影响较大。通过公路隧道衬砌结构裂缝评价方法,对隧道主要裂缝进行安全评价,给出安全等级,同时应用刚度退化模型对隧道原结构进行承载力评价,给... 详细信息

裂缝是运营期隧道衬砌结构的主要病害形式之一,特别是拱部纵向裂缝对隧道原有结构的承载力影响较大。通过公路隧道衬砌结构裂缝评价方法,对隧道主要裂缝进行安全评价,给出安全等级,同时应用刚度退化模型对隧道原结构进行承载力评价,给出加固前的隧道结构安全系数,通过工程实例验证说明,通过刚度退化模型计算承载力是可行的,为隧道的加固补强提供重要依据,并为今后纵向裂缝情况下衬砌结构的安全性评价、承载力的计算分析以及加固设计提供新的技术方法。

关键词：隧道工程刚度裂缝加固

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双向八车道连拱隧道中墙临时支护优化分析

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地下空间与工程学报 2010年第4期6卷 781-788,802页

在连拱隧道中,中墙作为隧道的主要承载结构一直是设计和施工的重点。同时由于隧道地质条件和施工组织的复杂性,中墙常受到地层偏压和施工偏压两种偏压的共同作用,致使中墙内部力学状态十分复杂。施工偏压和地层偏压对中墙的影响机理互... 详细信息

在连拱隧道中,中墙作为隧道的主要承载结构一直是设计和施工的重点。同时由于隧道地质条件和施工组织的复杂性,中墙常受到地层偏压和施工偏压两种偏压的共同作用,致使中墙内部力学状态十分复杂。施工偏压和地层偏压对中墙的影响机理互不相同,在施工过程中采取的控制措施也各不相同。利用有限元数值计算法对金鸡山双向八车道连拱隧道Ⅴ级围岩的6种施工方案进行了模拟,分析和阐述了中墙偏压产生的原因和影响因素;并结合6种施工方案的数值计算结果,对地层偏压、施工偏压对中墙影响过程进行了分析,结果表明地层偏压主要对中墙上部产生影响,而施工偏压不仅对中墙上部产生影响,而且还对中墙下部产生影响;最后,根据两种临时支护形式下中墙最终水平位移的计算结果,给出了控制中墙偏压的最佳临时支护形式。

关键词：连拱隧道支护结构中墙偏压数值模拟

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盾构隧道结构病害状态综合评价方法研究

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地下空间与工程学报 2010年第1期6卷 201-207页

作者：胥犇王华牢夏才初同济大学地下建筑与工程系上海200092 西安理工大学水利水电学院 710048 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

为了定量化评估运营盾构隧道健康状态,需要考虑结构病害对其安全性、耐久性和适用性的综合影响。将盾构隧道常见病害成因分为管片错位、衬砌材质劣化以及渗漏水等6个子系,对每个子系构建了病害故障树;从工程应用角度出发,从故障树中选取... 详细信息

为了定量化评估运营盾构隧道健康状态,需要考虑结构病害对其安全性、耐久性和适用性的综合影响。将盾构隧道常见病害成因分为管片错位、衬砌材质劣化以及渗漏水等6个子系,对每个子系构建了病害故障树;从工程应用角度出发,从故障树中选取了23个可定量化因素作为评价指标,通过层次分析法建立了三层病害评价指标体系;对体系中单一评价指标的定量化分级方法进行简述,并给出所有指标的建议分级标准,采用改进的层次分析法-乘积标度法确定了各评判指标之间的相对权重;确定了基于Cauchy分布模型的隶属函数的关键参数。本方法修正了单因素诊断指标的片面性,考虑了多种病害对隧道结构综合作用,对"亚健康"的隧道结构的健康状态也能进行有效的定量化评价。

关键词：盾构隧道病害定量化综合评价诊断指标体系

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