以青岛市胶州湾第二海底隧道正线与匝道并线超大跨连续变截面段为工程依托,在保证浅埋超大跨连续变断面隧道的开挖施工稳定性的前提下,提出了一种在限定条件下渐变大断面隧道双导洞超前-中柱反向扩挖的施工方法,结合有限元分析和现场监测数据,验证了施工方法的合理性和有效性。研究结果表明:在保持原设计的开挖分部的基础上,采用双导洞超前-中柱反向扩挖的施工方法,可以极大地提高施工效率,且隧道支护结构的变形和受力在允许范围之内,隧道结构安全稳定。数值模拟分析表明:中导洞反向扩挖会导致仰拱隆起迅速增大,隧道边墙位置容易发生应力集中,尤其是在大跨段,在横向扩挖过程中,下台阶的扩挖会使扩挖临时支撑门架受力快速增大,钢梁衔接位置容易发生应力集中。现场进行横向扩挖施工时,拱顶沉降和净空收敛稳定值均约为9 mm,初支与围岩接触压力最大约为70 kPa,经验算衬砌最大轴向应力为0.354 MPa,围岩变形及支护受力均满足规范要求。双导洞超前-中柱反向扩挖施工方法已经成功应用于青岛胶州湾第二海底隧道进口浅埋超大跨渐变断面段。

为揭示沉管基槽开挖卸荷作用下临岸结构变形特征,以广州如意坊放射线系统工程为背景,通过建立三维数值模型及进行现场监测对基槽开挖过程中临岸厂房与加强护岸变形规律展开分析。研究结果表明:基槽边坡坡面土体整体往基槽方向移动,沿基槽方向最大位移为23.65 mm,出现在边坡中间部位变坡点处;基槽开挖诱发厂房整体往河床方向倾斜,厂房位移随基槽开挖深度增加而增大并最终趋于稳定,数值结果与实测结果一致,实测厂房最大沉降为5.66 mm,数值计算厂房垂直堤岸方向最大位移为8.13 mm,相邻柱基间沉降差与柱距之比最大值为0.264‰,满足规范限值要求,厂房运营安全;加强护岸变形以垂直堤岸方向为主,呈两端小中间大分布,最大为7.98 mm;坡顶设置钢板桩和基础注浆均可有效降低厂房结构变形,其中沉降降低效果显著,相比于未采取措施,同时设置钢板桩和注浆加固可降低厂房结构沉降约25%。

交通噪声面波勘探在城市浅地表勘探中具有巨大的潜力,但频散信息成像质量较差。为了解决面波在城市浅地表勘探中的应用难题,提出一种适用于交通噪声的数据质量控制方法,通过信噪比数据筛选及相位加权叠加进行质量控制,有效提高了交通噪声面波频散成像信噪比及分辨率,拾取了更高精度的频散信息,应用本研究提出的交通噪声数据质量控制方法,在广州凰岗电力隧道实测数据中进行验证,取得了显著的效果。本研究方法为交通噪声面波勘探提供了一种有效的数据质量控制方法,有利于推广交通噪声在面波勘探中的应用。

为解决临山条件下大直径盾构隧道抗浮问题,以深圳市某快速化改造工程为例,采用数值模拟方法建立临山条件下大直径盾构隧道三维模型,得到浅覆土偏压条件下盾构隧道变形受力特点。结合类似项目施工抗浮经验,提出箱型加固方案、堆载方案、预应力锚索-抗浮压板方案和抗拔桩-大管棚-抗浮压板方案,控制盾构隧道上浮。结果表明:盾构隧道管片由偏压覆土至浅覆土演变过程中,隧道竖向变形大于水平变形,竖向变形左右不对称;在受力性能上,管片环弯矩、轴力整体呈哑铃型,内力形状由哑铃型逐渐向左右对称的趋势转变。不同抗浮措施条件下,从塑性区分布区间及规模上看,堆载条件下塑性区发展范围最小,预应力锚索-抗浮压板次之;在控制隧道变形上,采用堆载方案明显优于预应力锚索-抗浮压板方案、抗拔桩-大管棚-抗浮压板方案,采用箱型加固方案对控制变形控制效果最差。推荐采用预应力锚索-抗浮压板抗浮方案。

以高黎贡山超深竖井服务隧道多断面开挖施工为工程背景,结合SUMO微观交通数值仿真软件模拟结果,对井底车场、井下物流组织以及竖井垂直运输系统开展优化研究。研究表明:井底采用无轨运输替代有轨运输,使竖井出渣能力提高至1 000 m³/d,增幅达25%,井底车场布局、断面尺寸及洞室配置优化后,有效提高运输效率并降低成本;基于井下物流组织数值仿真结果,渣土运输车的平均运行速度为最大设计速度的74%;当掌子面至井底车场距离增至500 m并增设横通道时,虽未出现交通冲突点,但车辆车距过近,存在堵车风险。针对竖井垂直运输系统,实施主、副井改绞换装,并对提升系统进行选型与安全验算,提出了相应的安全控制措施。

为探明西成铁路甘青隧道工程区初始地应力场分布规律并准确预测岩爆,采用多元线性回归原理,基于隧道工程区实测地应力数据、地形地貌、地层岩性、地质构造和试验研究成果等,利用FLAC^3D数值模拟分析软件进行反演分析工程区初始地应力场。分析隧道开挖卸荷后的应力重分布和局部应力集中情况,并结合修正的“谷-陶岩爆判据”对隧道高地应力区段可能发生岩爆的具体部位及其强度进行预测。研究结果表明:甘青隧道处于地质构造复杂、应力高度集中以及大埋深的高地应力环境,燕山期闪长岩和三叠系板岩岩体坚硬、完整性良好,存在岩爆风险;甘青隧道工程区最大主应力为2.3~25.2 MPa,最小主应力为1.0~15.8 MPa,三向主应力在埋深小于300 m时关系为S_H>S_h>S_V(S_H为大主应力,S_h为小主应力,S_V为垂直主应力),在埋深为300~700 m时关系为S_H>S_V>S_h,且地应力特征以水平构造应力为主;甘青隧道整体呈现弱-中等岩爆状态,甘青隧道DK394+700—DK398+500具备发生高岩爆活动的条件,DK384+500—DK394+700、DK398+500—402+200具备发生中等岩爆活动的条件。

为评估地面爆炸荷载下超大直径盾构隧道的抗冲击性能,采用流固耦合的方法建立地面爆炸荷载下超大直径盾构隧道三维精细化有限元模型,通过比较不同炸药当量、埋深、偏心距离下盾构隧道的影响,根据最大变形和螺栓屈服数量建立隧道性能指标,将隧道按照爆炸后的损伤程度划为四个安全等级,确定地面爆炸荷载下超大直径盾构隧道影响分区,可为下穿危险品堆场区域的盾构隧道选址和加固提供理论依据。

随着黄河流域生态保护与高质量发展战略的深入实施,山东省迫切需要建设跨黄通道,解决公铁合建及其安全保障等难题。通过工程类比、模型与数值试验方法,结合周边环境保护和水文地质特点,对济南济泺路穿黄北延隧道工程设计关键技术以及风险控制措施进行总结分析,结果表明:通过协同疏散技术与综合通风体系,实现了盾构隧道断面集约化设计;采用“管片+非封闭内衬”计算模型、管片环间抗剪结构以及一体化防水的设计方法,提高了盾构隧道整体刚度与承载性能;计算了防淹门的可用关闭时间,为隧道防淹体系设计提供了理论依据;通过内部结构预制装配化设计,控制了隧道断面直径,加快了施工速度。经现场监测验证,建设风险安全可控,总体设计方案合理可行。

依托某地下水封洞库工程项目,基于现场单孔注水-回落试验数据和水幕连通性测试数据,获得竖直水幕孔岩体渗透性和水幕孔间的连通性,提出基于竖直水幕试验的洞库密封性判断方法,确定竖直水幕孔有效性和洞库密封性,提出竖直水幕系统有效性分析方法,为后续开展竖直水幕系统优化设计提供依据,使水幕系统设计合理,保障洞库水封性。

为深入了解煤岩的变形和破裂过程,建立基于声发射前兆信息的判别模型进行煤岩破坏的监测和预警。通过构建整合声发射时空特征的轻量级三维卷积煤岩破坏识别模型,研究煤岩不同破坏阶段识别模型的预测效果,并验证模型的泛化能力。在识别煤岩损伤危险阶段的验证样本中,煤岩破坏识别模型预测准确率为99.39%,高风险样本的召回率超99.2%,表明三维卷积模型能有效捕捉煤岩破坏声发射波形的时空耦合信息。ConDenseNet-SE模型通过知识蒸馏优化进一步降低模型过拟合程度并获得性能和准确率兼备的煤岩破坏识别模型,验证了优化后的ConDenseNet-SE模型在识别煤岩破坏及破坏预警方面的优越性。