为解决地铁隧道传统补风方式风量大、针对性不足的问题,提出基于人员疏散行为的呼吸区侧送与底部送风结合的补风方式,探究其对疏散通道烟气的控制效果。采用数值模拟的方法构建地铁区间隧道物理模型,对比分析自然补风、呼吸区侧送补风、底部补风及组合补风下疏散通道内CO质量浓度、温度、能见度的分布规律。研究发现,自然补风对疏散通道火灾烟气的控制效果最差,能见度、CO质量浓度、温度均不符合人员疏散要求;呼吸区侧送补风可以将疏散通道内的CO质量浓度控制在62 mg/m³以下,但补风与烟气产生了掺混,使疏散通道内的平均温度达到了227 ℃,不满足人员安全疏散的要求;下送补风疏散通道内平均温度高于300 ℃,CO的平均质量浓度为100 mg/m³,均高于人员安全疏散参数的要求。呼吸区侧送与底部送风相结合补风时,当呼吸区侧送与底部送风量比例为6∶1,侧送风速和下送风风速分别为1.8 m/s和0.3 m/s时,疏散通道CO质量浓度为34.6 mg/m³、温度为59.2 ℃、能见度为18.6 m,均达到了人员安全疏散的标准。呼吸区侧送与底部送风的组合补风方式可有效控制地铁隧道疏散通道内的火灾烟气,为以保障人员安全为目的的地下空间精准补风设计提供理论依据。

为研究盾构法切削混凝土桩基的相互作用机理,以广州海珠湾公路隧道东线切除中核大厦群桩工程为研究背景,结合现场勘探资料,采用有限元软件对盾构单根辐条刀具切削桩基的过程进行数值模拟。研究重点分析了切桩过程中滚刀的受力情况以及土体和桩身的动态响应。仿真结果表明,桩身的位移响应在贯入阶段明显大于切削阶段,且贯入阶段的桩身响应主要集中在y和z方向。此外,滚刀的法向力均值在贯入阶段高于切削阶段,尤其在切削介质强度差异较大的情况下,刀具的受力变化在切削介质交界处表现为明显突变,这种变化增加了刀具疲劳损伤的概率。该研究对盾构机在切桩过程中桩身、土体及刀具的响应进行了分析,所获得的结果可为后续类似工程施工过程中降低安全风险提供参考。

为探究围岩松动圈的劈裂机理对于硐室变形控制的影响,选用弹-脆-塑性本构模型建立松动圈内应力场与变形场表达式,得到松动圈范围公式,并基于岩体缺陷处的局部应力松弛模型探究松动圈内岩体的变形与劈裂机制,厘清松动圈内剪切破坏与劈裂破坏的发生逻辑,建立围岩松动圈劈裂破坏的应力判据,给出剪切破坏、剪切破碎、板裂以及最大支撑压力区劈裂4种典型破坏模式发生的临界外部荷载条件。结果表明:径向卸载会导致围岩产生局部拉应力场;塑性剪切变形是内部岩体发生劈裂破坏的前置条件;加卸载模量相差越大岩体越容易发生劈裂;剪切破碎的发生条件远高于劈裂破坏,在实际工程中难以发生。

为解决传统拱盖法依赖下部较硬基岩支撑,在软弱破碎地层中难以发挥作用的问题,依托贵阳市轨道交通S1线锦江路站项目,提出在软弱破碎地层中能有效发挥拱盖法功效的钢管桩柱拱盖法,并对其施工力学特性进行研究。研究结果表明:钢管桩柱拱盖法在拱盖基础下方增设了钢管桩,一方面钢管桩作为拱盖的基础提高其承载能力,另一方面车站下半断面开挖时,起到“超前支护”的作用,约束侧墙岩体的变形,确保主体结构的整体稳定;与传统拱盖法相比,钢管桩柱拱盖法可有效减小地层沉降,钢管桩分担围岩压力从而降低初期支护结构体系的最大、最小主应力;钢管桩柱拱盖法施工过程中,拱盖部分的施作是工法的关键,拱盖及车站初期支护施工完成后,结构应力最大值位于边墙与仰拱交界区域,是施工过程中关注的重点。钢管桩柱拱盖法运用四导洞双侧壁导坑开挖、型钢混凝土拱盖与钢管桩柱相结合的支护体系,在贵阳市轨道交通S1线锦江路站得到成功应用,依托分导洞施工模式、专用台车模注及同步浇筑工艺的高效协同,较传统拱盖法缩短工期约10个月,显著提升作业效率,并降低了对城市交通的影响。