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基坑开挖引起地铁结构隆起的堆载控制研究

铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2417-2429页

作者：邓旭甄洁林森斌裴鸿斌黄军华李晨恺高深程雪松天津城建大学建筑设计研究院有限公司天津300192 天津大学建筑工程学院天津300072 中国铁路设计集团有限公司天津300308 中国建筑第八工程局有限公司上海200135

基坑开挖引起邻近的地铁车站及区间隧道产生附加变形。为有效控制地铁结构的隆起,以天津地区已运营地铁结构两侧贴建的某基坑项目为依托,通过对基坑开挖过程中的实测数据进行整理,分析地铁站体及区间隧道的竖向变形规律,在此基础上利用... 详细信息

基坑开挖引起邻近的地铁车站及区间隧道产生附加变形。为有效控制地铁结构的隆起,以天津地区已运营地铁结构两侧贴建的某基坑项目为依托,通过对基坑开挖过程中的实测数据进行整理,分析地铁站体及区间隧道的竖向变形规律,在此基础上利用数值模拟方法对工程实测进行拟合,进而评估地铁结构上方不同堆载强度、不均匀堆载、不同堆载时机以及不同堆载分级等方案对于地铁结构的隆起控制效果及规律。研究结果表明:两侧基坑开挖引起地铁结构的最大隆起变形发生在车站与隧道连接位置附近;随着堆载强度增加,地铁结构的隆起量随之减小,当超过一定强度后区间隧道部分区段将产生沉降;堆载对区间隧道的控制效果比地铁站体更好,但需要提前评估堆载引起隧道变形的安全性;基坑深度增加对相邻隧道变形的限制能力减弱,导致相同堆载强度下隧道的变形幅度更大;不均匀堆载方案可以更精确控制地铁结构变形,有效减缓地铁结构之间的差异变形,但与均匀堆载相比需适当提高加载曲线的最大强度值;在总堆载强度不变情况下,提前进行堆载反压,并且采用分级加载的方式,可以更有效地控制地铁结构的隆起变形。在此基础上提出一些施工建议,使研究成果为今后类似工程的地铁结构隆起变形控制措施提供参考与借鉴。

关键词：地铁结构基坑开挖隆起变形堆载控制措施

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铁路信号室内设备运行环境综合监测研究

铁道工程学报 2024年第4期41卷 80-83页

作者：王海忠中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:本文通过对室内信号设备正常运行造成安全威胁的外电入侵、防雷接地劣化失效、地电位反击、故障电弧、电气设备发热等多种风险因素的侵入路径及演变机理的分析,提出优化的处理措施和监测手段,对监测数据进行汇总和大数据分析,... 详细信息

研究目的:本文通过对室内信号设备正常运行造成安全威胁的外电入侵、防雷接地劣化失效、地电位反击、故障电弧、电气设备发热等多种风险因素的侵入路径及演变机理的分析,提出优化的处理措施和监测手段,对监测数据进行汇总和大数据分析,对设备状态和性能演变趋势进行预测,达到预警、报警和联动控制的目的,以便快速判定故障原因,采取有效应急处置措施,避免故障扩大。研究结论:(1)电缆引入室内的一次成端由现行规范规定的不断开铝护套调整为断开铝护套,以便更好地阻止外电入侵;(2)车站搭建基于成端监测、防雷监测、接地监测和故障电弧监测的室内运行环境综合监测平台,可实现故障诊断预警功能;中心可实现多系统集中监控、故障诊断分析和定位等功能;(3)本研究成果可应用于信号智能运维领域,为研发和应用信号室内设备运行环境综合监测系统提供参考和借鉴。

关键词：信号运行环境监测研究

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盾构隧道衬砌缺损移动扫描检测方法研究

铁道工程学报 2024年第4期41卷 75-79页

作者：巩健中国铁路设计集团有限公司天津300251

研究目的:衬砌缺损病害状况是盾构隧道健康状态评估的重要参考依据。传统人工巡检方法受环境和人为因素影响大、检测效率低且易发生漏检。车载移动扫描技术已在隧道收敛和错台等结构病害检测中得到应用,本文充分发挥其“多方面应用”的... 详细信息

研究目的:衬砌缺损病害状况是盾构隧道健康状态评估的重要参考依据。传统人工巡检方法受环境和人为因素影响大、检测效率低且易发生漏检。车载移动扫描技术已在隧道收敛和错台等结构病害检测中得到应用,本文充分发挥其“多方面应用”的特点,研究利用该技术获取的三维激光点云准确、快速地检测隧道衬砌缺损病害的方法,用以辅助运维管理部门及时掌握相关信息开展修缮工作。研究结论:(1)对盾构隧道激光点云采用圆柱模型建立投影关系可实现三维点云向二维图像的跨模态转换,有效提升数据处理效率;(2)将点云的位置信息和深度信息融合创建深度图像,能够突出衬砌缺损区域的视觉对比度,从而快速判识衬砌缺损病害;(3)经工程实例验证,本研究成果的检测准确率高于传统人工巡检方法,可应用于盾构隧道表观病害检测领域。

关键词：车载移动扫描盾构隧道衬砌缺损跨模态转换深度图像

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缓坡泄洪放空洞掺气坎水力特性试验分析

水力发电学报 2024年第2期43卷 57-66页

作者：孙振兴王芳芳孙晨光冯业林樊顾飞吴时强南京水利科学研究院南京210029 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司昆明650051

高速水流掺气是减免流道空蚀破坏的有效措施,然而在缓底坡、大水位变幅条件下,常规掺气坎难以形成稳定无积水的掺气空腔。本文在缓底坡(3.3%)条件下,采用模型试验方法,对比分析了常规连续坎、异型坎及组合坎的水流特性和掺气效果,认为F... 详细信息

高速水流掺气是减免流道空蚀破坏的有效措施,然而在缓底坡、大水位变幅条件下,常规掺气坎难以形成稳定无积水的掺气空腔。本文在缓底坡(3.3%)条件下,采用模型试验方法,对比分析了常规连续坎、异型坎及组合坎的水流特性和掺气效果,认为Fr数、掺气坎坡度与水舌落点处底板坡度是影响水流入射角的主要因素;在此底坡条件下,掺气坎尺寸变化的影响要远大于体型变化的影响,采用异型掺气坎亦难有效解决掺气空腔积水问题;经依托工程模型试验论证,组合坎掺气流态良好,适应大变幅的运行水头,可较好地改善缓底坡空腔回流积水问题。

关键词：缓底坡连续坎异型坎组合坎回流积水

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沉管隧道新型剪力杆组合结构的抗剪应用研究

中国公路学报 2024年第3期37卷 356-370页

作者：叶亮陈鸿禹海涛陈正杰张巍张乐乐广州地铁设计研究院股份有限公司广东广州510010 上海市隧道工程轨道交通设计研究院上海200235 同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 碧桂园控股有限公司广东佛山528312 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200082

为了提高节段接头施工效率和沉管隧道预制化水平,改善现有节段接头连接方案存在的接头截面利用率低、中埋式止水带安装困难、工效低和剪力键浇筑质量差等突出问题,提出以新型钢剪力杆组合结构替代传统剪力键的节段接头连接方案。通过开... 详细信息

为了提高节段接头施工效率和沉管隧道预制化水平,改善现有节段接头连接方案存在的接头截面利用率低、中埋式止水带安装困难、工效低和剪力键浇筑质量差等突出问题,提出以新型钢剪力杆组合结构替代传统剪力键的节段接头连接方案。通过开展剪力杆组合结构单杆、多杆剪切试验,测量剪切荷载、接头相对错动、钢套筒应变和钢筋应力,研究其抗剪性能。以大连湾海底沉管隧道工程为依托,基于材料塑性损伤本构模型,考虑节段接头的细部构造,根据剪力杆组合结构剪切试验对数值仿真方法的有效性进行验证。利用数值模拟研究了节段接头水平向、竖直向剪切,绕横轴、竖轴弯曲的变形规律和破坏特征,进一步建立三维仿真模型,研究剪力杆组合结构在大连湾海底沉管隧道工程中的工作情况。研究结果表明:剪力杆组合结构的失效由剪力杆的剪断破坏控制,破坏延性特征明显。剪力杆破坏荷载-位移关系可以分为弹性、塑性加强和塑性破坏3个阶段。接头存在间隙时,剪力杆组合结构破坏屈服特征明显。剪切试验数值结果与现场试验结果吻合良好。节段接头数值试验揭示,在剪切、弯曲作用下接头破坏过程较为复杂,且均呈现出阶段性特征。基于接头损伤分析,提出了节段接头位移安全评价指标。对控制工况下的三维全长数值模型的节段接头计算位移指标进行安全评价,评价结果显示,剪力杆组合结构适用于大连湾海底沉管隧道工程并具有良好的经济性。

关键词：隧道工程沉管隧道剪切试验抗剪性能剪力杆节段接头剪力键

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线性排列参数对微动探测效果的影响研究

铁道科学与工程学报 2024年

作者：马龙张辉董春芳中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司北京市勘察设计研究院有限公司

在固有硬件条件和采集环境下，观测排列是决定微动探测效果的关键因素。为了研究排列参数对微动探测效果的影响，以北京城区某拟建地铁项目为例，通过对24道线性排列进行抽道，形成不同排列长度、道间距的新排列，然后分析排列长度、道... 详细信息

在固有硬件条件和采集环境下，观测排列是决定微动探测效果的关键因素。为了研究排列参数对微动探测效果的影响，以北京城区某拟建地铁项目为例，通过对24道线性排列进行抽道，形成不同排列长度、道间距的新排列，然后分析排列长度、道间距等线性排列参数对微动能量谱、探测深度、分辨率等的影响规律。研究结果表明：能量谱主要受排列长度和道间距影响，其中，低频能量主要受排列长度影响，排列越长，低频能量越集中。高频能量主要受道间距影响，道间距越大，高频能量缺失越多。探测深度主要受排列长度和频散曲线提取方法影响，道间距对探测深度的影响较小。采用ESPAC（扩展的空间自相关法）方法提取频散曲线和增大排列长度均可以使能量谱能量更集中，且可以提取更低频率的频散点，进而获得更精确的速度和更大深度的地层信息；排列长度越大，探测深度越大，但随着排列长度的增大，探测深度的增长速度趋缓。随着排列长度和道间距增大，反演横波速度剖面的分辨率逐渐降低，视横波速度和面波相速度剖面的分辨率也逐渐降低；另外，反演横波速度、视横波速度和面波相速度剖面的分辨率依次降低。因此，在利用微动勘探方法进行地质结构探测时，须根据探测目标的规模、埋深及场地条件，选取适宜的排列参数，以获得更精细的探测效果。

关键词：微动勘探线性排列能量谱探测深度分辨率

考虑土体剪切与接头剪切效应的盾构隧道纵向变形计算模型

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中国铁道科学 2024年第1期45卷 142-154页

作者：李明宇朱康康陈健蔺云宏吴龙骥靳军伟杨潇郑州大学土木工程学院河南郑州450001 中铁十四局集团有限公司山东济南250101 中国铁建水下隧道工程实验室山东济南250101 广州地铁设计研究院股份有限公司广东广州510010 武汉地铁集团有限公司湖北武汉430070

针对紧接盾构隧道或盾构穿切桩基工程中附加外力作用下的盾构隧道纵向非均匀变形和受力问题,利用计算解析方法,将盾构隧道视为置于Pasternak双参数地基上的铁摩辛柯梁,同时引入修正等效连续化模型和传递矩阵法,提出一种新的盾构隧道纵... 详细信息

针对紧接盾构隧道或盾构穿切桩基工程中附加外力作用下的盾构隧道纵向非均匀变形和受力问题,利用计算解析方法,将盾构隧道视为置于Pasternak双参数地基上的铁摩辛柯梁,同时引入修正等效连续化模型和传递矩阵法,提出一种新的盾构隧道纵向变形计算模型,并采用室内模型试验的方法进行验证。结果表明:模型试验中,在集中荷载与围压共同作用下,整个隧道处于弹性变形阶段,各环管片收敛变形、拱顶和拱底竖向位移、环缝错台量均随集中荷载的增加而近似线性增大,并以集中荷载为中心沿纵向呈对称分布,变形趋势与计算结果相同,且2种方法下环缝错台量最大相对误差仅为8.75%;2种方法得到的结果在分布特征和量值上基本一致,验证了计算模型的可行性。该计算模型能够反映土弹簧间的剪切作用、收敛变形对隧道纵向变形刚度的影响及接头的非连续性,可对盾构隧道纵向变形和内力进行预测分析,并为紧接盾构隧道工程中既有盾构隧道的安全评估提供理论指导。

关键词：盾构隧道铁摩辛柯梁 Pasternak双参数地基模型纵向变形

基于机-土耦合模型的铁路路基连续压实质量控制方法

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铁道学报 2024年第3期46卷 1-10页

作者：叶阳升蔡德钩安再展魏少伟闫宏业姚建平中国国家铁路集团有限公司北京100844 中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 北京铁科特种工程技术有限公司北京100081

连续压实技术可有效保障路基压实质量,但由于连续压实检测方法和常规检测方法的检测范围相差较大,导致现场试验结果离散性较大,限制了连续压实技术的进一步推广。为建立连续压实检测结果与路基物理力学性质的关系,建立了考虑压路机行驶... 详细信息

连续压实技术可有效保障路基压实质量,但由于连续压实检测方法和常规检测方法的检测范围相差较大,导致现场试验结果离散性较大,限制了连续压实技术的进一步推广。为建立连续压实检测结果与路基物理力学性质的关系,建立了考虑压路机行驶的机-土耦合模型,并提出了模型参数确定方法。分析了土体剪切模量对振动轮加速度时频域特性、机-土相互作用力以及连续压实质量控制指标的影响,并与路基碾压足尺模型试验结果进行对比。结果表明,模型能够准确反映机-土系统的动力特性。基于机-土耦合模型,提出了一种铁路路基连续压实质量控制方法,实现了根据铁路路基设计参数直接确定连续压实质量控制指标的合格值,为铁路路基连续压实质量控制提供了理论依据和新的实现方法。

关键词：铁路路基机-土耦合模型连续压实质量控制

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网络型地下隧洞群控排烟策略优化仿真研究

煤炭学报 2024年

作者：安瑞楠林鹏夏勇王鑫张伟锋张超张帅中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司火箭军研究院清华大学水利水电工程系

针对网络型地下隧洞群结构烟气控制难题，建立了“四穿六”网络型隧洞群全尺寸模型，对竖井自然散烟、机械通风排烟、挡烟垂壁防烟三种典型策略下的烟气蔓延及温度分布特性开展仿真研究。结果表明：1）竖井自然散烟策略下，烟气蔓延路... 详细信息

针对网络型地下隧洞群结构烟气控制难题，建立了“四穿六”网络型隧洞群全尺寸模型，对竖井自然散烟、机械通风排烟、挡烟垂壁防烟三种典型策略下的烟气蔓延及温度分布特性开展仿真研究。结果表明：1）竖井自然散烟策略下，烟气蔓延路径与构筑物断面尺寸直接相关，主要沿水工隧洞传播；非竖井区烟气与空气分层明显，高温烟气沿顶部稳定传播，中下部低温新鲜空气传输至火源位置补给，竖井区域烟气与空气分层破坏，烟气卷吸程度加大，温度降低；在竖井下游区域具有一定的排烟能力，但范围有限，隧洞群整体控烟能力弱。2）机械通风排烟策略下，火源上游区域烟气层高度升高，烟气抑制区沿水工隧洞蔓延能力减弱，大部分烟气向火源下风向蔓延，竖井内部温度升高，竖井下游出现烟气“低温区”；机械通风排烟与竖井散烟路径一致，竖井自然散烟能力增强，安全救援能力得到一定提升，但整体控烟能力较弱。3）挡烟垂壁防烟策略下，烟气蔓延减缓，在单隧洞蔓延阶段，改变了烟气主要沿水工隧洞传播的特性，该阶段烟气整体可控性强；在烟气网络未贯通阶段，存在较强的烟气逆转现象，竖井及挡烟垂壁的耦合控烟作用，明显削弱火源下游烟气抑制区域的蔓延强度，竖井散烟和机械通风排烟能力增强，整体可控性较高；在烟气网络已贯通阶段，烟气大范围蔓延，挡烟垂壁防烟效果不明显，但提升机械通风速度可直接削弱烟气经由施工支洞向上游水工隧洞蔓延的能力，烟气整体可控性一般。在安全救援路径设计上，火源下游烟气促进区域为竖井散烟和通风排烟的主要路径，考虑人烟路径分离，设计施工支洞主通道和旁侧通道分别为安全救援和烟气蔓延通路，水工隧洞中可经由横通道向远离火源通道逃生。本研究成果对同类工程防排烟策略及安全救援设计具有参考意义。

关键词：网络型隧洞群控排烟策略竖井自然散烟机械通风排烟挡烟垂壁防烟