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隧道洞口智能化设计方法研究 被引量：1
1
作者 戴林发宝 吴佳明 +3 位作者 杨辉 陈韶平 杨剑 孙文昊 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第3期130-137,147,共9页
矿山法隧道洞口人工设计工作繁琐、生产效率低,如何迅速而准确地设计出隧道洞口方案,是一项十分有意义的任务。为解决这一难题,研究提出融合多种人工智能技术的隧道洞口智能设计框架,并发展一种隧道洞口智能化设计方法。通过深入分析影... 矿山法隧道洞口人工设计工作繁琐、生产效率低,如何迅速而准确地设计出隧道洞口方案,是一项十分有意义的任务。为解决这一难题,研究提出融合多种人工智能技术的隧道洞口智能设计框架,并发展一种隧道洞口智能化设计方法。通过深入分析影响隧道洞口设计的因素,并收集超过1400个隧道洞口的设计案例,构建隧道洞口设计知识图谱。在此基础上,有针对性地搭建隧道洞口主要设计参数的智能决策模型,实现了隧道洞门类型及洞口边仰坡坡率的智能决策。采用智能推荐生成的洞口设计参数,并结合搜索优化算法,建立隧道洞口边仰坡和排水系统的智能化设计方法。在此基础上,基于国产BIM平台自主研发了隧道洞口智能设计系统,实现了数据驱动、设计方案智能决策、二三维联动详细设计、成果自动输出的隧道洞口智能设计全流程服务。最后依托实际工程验证了本方法和设计系统的可行性和适用性。 展开更多
关键词 矿山法 隧道洞口 人工智能技术 智能决策 数字设计 BIM
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基于2.5D FEM-MFS的高铁盾构隧道车致振动传播机制及环境响应研究
2
作者 徐晨 肖明清 +3 位作者 薛光桥 何应道 徐巍 王春晖 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第7期1260-1271,共12页
为在城市密集区的高铁选线及环境振动评价提供理论依据,明确高铁盾构隧道车致振动对沿线环境的振动影响特征与规律,采用基于2.5D有限元-基本解方法(2.5D FEM-MFS)的车致环境振动预测模型,以设计车速为350 km/h、外径为13.8 m的高铁盾构... 为在城市密集区的高铁选线及环境振动评价提供理论依据,明确高铁盾构隧道车致振动对沿线环境的振动影响特征与规律,采用基于2.5D有限元-基本解方法(2.5D FEM-MFS)的车致环境振动预测模型,以设计车速为350 km/h、外径为13.8 m的高铁盾构隧道为研究对象,通过轮轨耦合动力学与波数域场耦合分析,揭示典型工况高铁盾构隧道车致振动振源及传播规律。研究结果表明:1)高铁盾构隧道振动呈现显著的频段分化特征,30 Hz以下低频振动以围岩剪切波形式传播(波速为734 m/s),30~70 Hz频段为管片-围岩协同振动,80 Hz以上高频振动由管片弯曲波主导(波速为1 066 m/s或2 000 m/s);2)隧道内Z振级从轨道板处80.9 d B衰减至拱顶47.6 d B,隧道拱顶两侧因高阶振型出现55 d B局部放大;3)地表振动呈现非单调空间衰减特性,存在局部振动放大现象,最大Z振级46.7 d B出现在距隧道中线32 m处,满足Ⅰ类振动功能区限值要求,最大速度为1.73μm/s,满足VC-E级精密仪器容许标准;4)与典型地铁环境振动工况相比,高铁盾构隧道内具有Z振级较低、地表环境振动高频分频振级较低,但随距离衰减缓慢的特征。 展开更多
关键词 高铁地下线 盾构隧道 环境振动 2.5D有限元-基本解方法
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新型管片接头盾构隧道衬砌结构整环足尺试验研究
3
作者 赵明应 何应道 +3 位作者 吴鑫林 张肇一 白海文 柳献 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第5期143-148,共6页
[目的]目前,我国的盾构隧道结构存在管片局部削弱、接缝变形大、施工效率低及不利于自动化拼装等问题,因此,有必要对采用新型管片接头的盾构隧道结构力学性能进行研究。[方法]介绍了试验概况、加载方案及测试系统;基于新型管片接头的力... [目的]目前,我国的盾构隧道结构存在管片局部削弱、接缝变形大、施工效率低及不利于自动化拼装等问题,因此,有必要对采用新型管片接头的盾构隧道结构力学性能进行研究。[方法]介绍了试验概况、加载方案及测试系统;基于新型管片接头的力学性能,对盾构隧道衬砌结构力学性能进行分析,并开展新型管片接头盾构隧道衬砌结构整环足尺试验。[结果及结论]采用新型管片接头的盾构隧道衬砌结构在各工况下的收敛变形、接缝变形量及连接件受力均满足设计要求;管片结构整体变形呈现左右不对称的特点,管片结构右腰的变形量和内力均大于左腰;管片结构在弹性阶段的刚度为2.21×10^(4)N/mm;由于正弯矩接头连接件的受力相较于负弯矩接头更加不利,因此在施工运营过程中,应重点关注管片结构顶底位置的接缝受力情况。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片接头 整环足尺试验
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公铁合建双层盾构隧道设计关键技术 被引量：1
4
作者 肖明清 孙文昊 +1 位作者 何应道 胡威东 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第8期1533-1543,共11页
为解决公铁合建双层盾构隧道面临的总体布置、结构设计、汽车与地铁车辆联合振动以及通风排烟等技术难题,以武汉长江公铁隧道和济南黄河济泺路隧道工程实践为基础,采用方案综合比选、2.5维数值计算等方法,对公铁合建双层盾构隧道设计关... 为解决公铁合建双层盾构隧道面临的总体布置、结构设计、汽车与地铁车辆联合振动以及通风排烟等技术难题,以武汉长江公铁隧道和济南黄河济泺路隧道工程实践为基础,采用方案综合比选、2.5维数值计算等方法,对公铁合建双层盾构隧道设计关键技术进行系统研究。结果表明:1)通过对隧道平面、纵断面和横断面的合理优化布置,并在废水泵房段、疏散楼梯段采取特殊布置方案,可减少公铁合建盾构隧道地下空间占用,并提高断面利用率,减小盾构隧道外径;2)采用半预制半现浇的管片+非封闭内衬结构型式,能充分发挥内部结构与管片衬砌的联合承载作用,显著减小河床冲淤作用;3)汽车与地铁联合振动作用对隧道影响较小,隧道基底饱和粉细砂地层不会发生液化;4)地铁隧道采用分段纵向烟道,可解决地铁长大区间无风井条件下的排烟难题,同时提高疏散便捷性,并大幅降低建设难度;5)公铁合建隧道在运营管理上不可避免地会出现交叉和影响,建议在管理界面划分和投资分劈上提前研究,便于决策。 展开更多
关键词 公铁合建 双层盾构隧道 集约化设计 公铁联合振动作用 通风排烟 防灾疏散
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基于总安全系数法的隧道支护“强度-变形-时机”一体化设计方法研究 被引量：1
5
作者 肖明清 徐晨 +2 位作者 谢壁婷 邓朝辉 王克金 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第12期2480-2499,I0071-I0090,共40页
为解决宜兴高铁兴山东隧道含炭质页岩段大变形问题,基于总安全系数法理论体系,以围岩变形和多层结构协同承载控制为目标,建立适用于主动和被动支护体系的支护“强度-变形-时机”一体化设计方法。在强度满足承载要求的前提下,通过调整支... 为解决宜兴高铁兴山东隧道含炭质页岩段大变形问题,基于总安全系数法理论体系,以围岩变形和多层结构协同承载控制为目标,建立适用于主动和被动支护体系的支护“强度-变形-时机”一体化设计方法。在强度满足承载要求的前提下,通过调整支护构件本身的变形能力和支护时机,使支护可变形能力大于设计支护力下围岩必需的变形量(防止支护刚度过大),并小于最小支护力下围岩必需的变形量(防止支护刚度过小),从而使整体支护结构按设计意图以最经济的方式“工作”。采用该设计理论,设计“双层初期支护+可缩钢架方案”和“预应力锚索主动支护方案”2种支护体系,提出各分项支护构件的施作时机和安全控制要求,并在现场开展试验。试验结果表明:1)2种支护方案均有效实现了设计意图,解决了隧道含炭质页岩段大变形问题。2)采用双层初期支护+可缩钢架方案时初期支护安全系数最小值为1.83,隧道最大水平收敛为588 mm,满足设计要求;采用预应力锚索主动支护方案时围岩最大水平收敛为372 mm,锚索最大轴力为310 kN,满足设计要求。 展开更多
关键词 隧道 总安全系数法 软岩大变形 支护刚度 支护时机 可缩接头 预应力锚索
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盾构隧道管片新型接头研发与在水下隧道中的应用 被引量：1
6
作者 薛光桥 肖明清 +2 位作者 何应道 赵明应 曹翔鹏 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第12期2362-2375,共14页
为解决盾构隧道承插式管片结构所面临的设计、施工以及高精度管片制作等难题,开展承插式新型接头结构力学性能、管片接缝防水体系、管片制作公差设计方法及控制标准、管片施工控制技术等多方面的研究,采用数值模拟配合模型试验的研究方... 为解决盾构隧道承插式管片结构所面临的设计、施工以及高精度管片制作等难题,开展承插式新型接头结构力学性能、管片接缝防水体系、管片制作公差设计方法及控制标准、管片施工控制技术等多方面的研究,采用数值模拟配合模型试验的研究方法,总结盾构管片新型接头设计关键技术,研发环、纵缝承插式新型接头并应用在南京江心洲污水收集系统二通道建设工程。形成如下创新成果:1)研发高性能纵缝连接件及高韧性环缝连接件,提出承插式新型接头结构设计方法,形成环、纵缝一体管片新型接头技术体系;2)提出适应承插式管片的接缝变形控制标准,研发低压缩、低摩阻、高抗拉三元乙丙橡胶密封防水技术,解决承插式新型接头接缝防水难题;3)提出接头构件的公差设计方法及控制标准,研发管片预制及拼装高精度控制技术,解决承插式新型接头盾构隧道高精度建造难题。 展开更多
关键词 盾构隧道 水下隧道 承插式接头 受力性能 接缝防水
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饱和砂土地层盾构隧道同步注浆浆液填充-渗透扩散过程研究 被引量：1
7
作者 资谊 薛光桥 +3 位作者 张昊楠 鲁志鹏 张忆 王斌 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第12期2350-2361,共12页
为研究盾构隧道多阶段注浆过程,研发填充-渗透多阶段注浆试验装置,开展一维浆液填充-渗透扩散试验,并基于体积平均法将微观多孔介质孔隙边界效应简化为阻力项,构建宏观耦合注浆填充和渗透过程的浆液扩散模型;利用COMSOL有限元平台实现... 为研究盾构隧道多阶段注浆过程,研发填充-渗透多阶段注浆试验装置,开展一维浆液填充-渗透扩散试验,并基于体积平均法将微观多孔介质孔隙边界效应简化为阻力项,构建宏观耦合注浆填充和渗透过程的浆液扩散模型;利用COMSOL有限元平台实现方程的求解以及浆液扩散情况的可视化,结合室内试验以及实例分析验证模型的适用性,最后建立同步注浆模型,通过控制变量分析不同工况对浆液最终扩散的影响。研究结果表明:1)本文提出的模型可以较好地反映浆液的填充-渗透过程,试验与模型误差控制在5%以内;2)注浆孔数量的增加会减少注浆所需时间,但会增加盾尾空隙内最大压力以及空隙上下部压力差,同时浆液的选取对注浆过程有极大的影响。 展开更多
关键词 盾构隧道 同步注浆 饱和砂土地层 填充-渗透过程 COMSOL
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甬舟铁路金塘海底隧道总体设计与关键技术研究 被引量：13
8
作者 唐雄俊 肖明清 +1 位作者 焦齐柱 毛升 《铁道标准设计》 北大核心 2021年第10期20-25,共6页
金塘海底隧道为甬舟铁路重要控制工程,具有大直径(外径14.0 m)、高水压(最大水压0.843 MPa)、长距离、地中对接、复合地层及海床演变复杂等特点。基于隧道复杂的建设条件,详细阐述隧道平、纵、横断面总体设计控制因素,提出高水压条件下... 金塘海底隧道为甬舟铁路重要控制工程,具有大直径(外径14.0 m)、高水压(最大水压0.843 MPa)、长距离、地中对接、复合地层及海床演变复杂等特点。基于隧道复杂的建设条件,详细阐述隧道平、纵、横断面总体设计控制因素,提出高水压条件下管片外侧双道并排布置型的接缝防水方案,创建了长距离高速铁路盾构隧道轨下适用于机动车辆行驶的纵向贯通疏散通道技术;为有效降低海底地中对接风险,提出将对接点置于覆岩厚度最大断面与注浆加固的土木式对接方案。 展开更多
关键词 高速铁路 海底隧道 总体设计 接缝防水 疏散救援 地中对接
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高速铁路钻爆法隧道分序支护设计技术研究 被引量：8
9
作者 肖明清 徐晨 +2 位作者 谢壁婷 陈文鹏 王克金 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第3期369-382,I0016-I0029,共28页
为进一步提升隧道智能建造水平,加快施工进度,以量化设计为前提,全过程质量控制标准为基础,提出隧道支护分序技术。以宜兴高铁隧道智能建造试验段为对象,对不同围岩的分序支护设计方案、施工期的安全性、进度提升效果等进行研究,得出以... 为进一步提升隧道智能建造水平,加快施工进度,以量化设计为前提,全过程质量控制标准为基础,提出隧道支护分序技术。以宜兴高铁隧道智能建造试验段为对象,对不同围岩的分序支护设计方案、施工期的安全性、进度提升效果等进行研究,得出以下结论:1)在保证支护结构强度增长速度不低于围岩压力增长速度时,初期支护分序施工是可行的,可以保证施工安全。2)一序初期支护应充分发挥围岩的自承载作用,同时满足围岩压力增长和支护强度匹配要求,补强初期支护滞后距离在满足多工序作业循环所需施工设备排布空间要求的同时,尽可能缩短布置长度,以利于发挥初期支护的早承载功能。3)分序支护建立在量化设计和精细化施工基础上,因此需要严格控制隧道施工质量和支护时机。4)以宜兴铁路350km/h单洞双线隧道智能化工区试验段为例,Ⅲa衬砌A型分序、B型分序,Ⅳa衬砌C型分序方案对应的施工进度可分别提高46.5%、14.7%、9.36%。 展开更多
关键词 高速铁路隧道 钻爆法 智能建造 分序支护 安全系数 支护设计理论 施工效率
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三维激光扫描技术在隧道钢波纹板套衬加固中的应用研究 被引量：6
10
作者 王伟 许学良 +3 位作者 马伟斌 安哲立 付兵先 李尧 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2020年第S01期423-428,共6页
钢波纹板套衬加固后隧道原有断面净空面积减小且突变,为准确掌握隧道加固后净空变化具体信息,提出采用三维激光扫描技术对钢波纹板套衬加固前后的隧道段分别进行扫描,建立包括外业扫描和内业处理的标准化工作流程。结果表明:1)加固前隧... 钢波纹板套衬加固后隧道原有断面净空面积减小且突变,为准确掌握隧道加固后净空变化具体信息,提出采用三维激光扫描技术对钢波纹板套衬加固前后的隧道段分别进行扫描,建立包括外业扫描和内业处理的标准化工作流程。结果表明:1)加固前隧道实际轮廓与设计存在一些偏差,不能直接利用设计资料加工钢波纹板;2)三维激光点云数据处理结果不仅可以用于指导钢波纹板分段精细化加工,还可通过嵌套对比获取加固前后隧道净空变化信息,达到2次扫描即可实现工程情况全息掌握的目的;3)钢波纹板套衬加固后隧道断面轮廓仍能满足隧道建筑限界要求,最大值位于隧道拱顶处,为20.9 cm。 展开更多
关键词 三维激光扫描技术 钢波纹板套衬 隧道净空变化
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正断层错动作用下矿山法隧道受力变形机理的模型试验研究 被引量：3
11
作者 武哲书 孙文昊 +3 位作者 陈峻博 王天强 王琦 陈立保 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第1期146-154,共9页
为研究正断层错动作用下矿山法隧道的受力变形机理,以胶州湾第二海底隧道穿越沧口断裂为工程背景,采用自研的大比尺穿越断层隧道结构破坏加载试验装置,针对设置柔性连接变形缝和变形缝间距对隧道结构抗错断效果的影响,开展几何相似比为1... 为研究正断层错动作用下矿山法隧道的受力变形机理,以胶州湾第二海底隧道穿越沧口断裂为工程背景,采用自研的大比尺穿越断层隧道结构破坏加载试验装置,针对设置柔性连接变形缝和变形缝间距对隧道结构抗错断效果的影响,开展几何相似比为1∶40的矿山法隧道穿越倾角70°的正断层错动模型试验,对错动试验过程中的隧道变形、应变分布、围岩接触压力和破坏特性等关键指标进行监测,分析获得了正断层错动作用下隧道变形和力学响应规律。研究结果表明:(1)隧道在正断层错动作用下,呈现纵向拉弯+竖向挤压的受荷模式,在下盘邻近断层面处拱顶部位和上盘邻近断层面处仰拱部位出现脱空区;(2)隧道开裂主要以纵向贯通裂缝为主,近断层面处衬砌还出现了部分斜向裂缝和环向裂缝;(3)节段间的连接形式和节段长度不会根本上改变隧道在断层错动作用下的受荷模式和变形模式,但节段间刚度越小,节段长度越小,结构对于地层强制位错的适应性就更好;(4)相比于刚性连接,节段间的柔性连接吸收了大部分地层强制位错,有效降低衬砌节段的荷载和变形,使结构趋于安全。 展开更多
关键词 海底隧道 矿山法隧道 断层错动 正断层 模型试验 铰接设计 脱空区
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高速铁路单洞双线盾构隧道的振动和传播规律分析
12
作者 肖明清 薛光桥 +3 位作者 何应道 徐晨 徐巍 王春晖 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第5期1-8,42,共9页
针对高速铁路单洞双线盾构隧道的振动传播问题,建立轨道-隧道-场地的2.5维有限元-基本解耦合模型,采用有限元模拟轨道与盾构隧道结构,结合弹性空间格林函数表征围岩介质。通过计算移动轮轨力作用下的动力响应,结合弹性波理论分析振动传... 针对高速铁路单洞双线盾构隧道的振动传播问题,建立轨道-隧道-场地的2.5维有限元-基本解耦合模型,采用有限元模拟轨道与盾构隧道结构,结合弹性空间格林函数表征围岩介质。通过计算移动轮轨力作用下的动力响应,结合弹性波理论分析振动传播规律。结果表明:隧道上方场地的竖向振动由顶部纵波主导,两侧竖向振动由横波控制;当土层波阻抗从隧道围岩向地表递减时,隧道顶部扩散的柱面纵波经土层界面后趋近平面波特性,侧方横波经界面透射后竖向位移分量显著降低。单洞双线隧道振动分布呈现显著频率相关性:低频振动(0~20 Hz)在隧道正上方地表响应最大,高频振动(40~80 Hz)在偏离隧道中心线一定距离处达到峰值。隧道结构对20 Hz以上振动产生遮挡效应,导致下方围岩振动向上绕射衰减。地表竖向位移分布由频率相关的隧道辐射模式控制,分层土中的波阻抗变化使纵波成为地表振动主导成分。研究揭示了单洞双线盾构隧道振动传播的三维空间特性,明确了低频振动集中传播与高频振动侧向辐射的差异化规律,为城市高铁隧道减振设计提供理论依据。 展开更多
关键词 盾构隧道 环境振动 2.5维有限元-基本解 弹性波 单洞双线隧道 高速铁路
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基于环向变形测量的盾构隧道结构内力反演分析
13
作者 肖明清 薛光桥 +3 位作者 张忆 王帅鹏 吴鑫林 陈稳 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第4期110-118,共9页
盾构隧道穿越不均匀地层过程中,地质条件复杂,结构受力大,且其整体刚度小,抗变形能力较弱,需对盾构隧道变形和受力情况监测,保证隧道结构及运营安全,但传统的监测手段既无法保证在结构受力变形较大的部位监测,也无法实现长期健康监测。... 盾构隧道穿越不均匀地层过程中,地质条件复杂,结构受力大,且其整体刚度小,抗变形能力较弱,需对盾构隧道变形和受力情况监测,保证隧道结构及运营安全,但传统的监测手段既无法保证在结构受力变形较大的部位监测,也无法实现长期健康监测。为研究盾构隧道结构变形和结构受力的长期监测方法,依托江阴靖江长江隧道工程,选取与结构健康监测同一断面布设监测点位,通过自主研发的基于精密测量的盾构隧道结构内力反演分析软件对现场实测数据进行内力反演,并结合健康监测数据进行内力推算,得到两种监测方法计算的弯矩值,针对两组弯矩值进行对比分析研究,提出一种基于ATS激光跟踪技术的盾构隧道精密测量方法。结果表明:精密测量方法可以在任意时间对任意断面进行监测,能够实现在隧道全生命周期内针对最危险、最需要监测的部位的长期监测,精度可达0.01 mm,精密测量监测数据与结构健康监测数据在空间分布上保持一致,弯矩值较为接近,最大拉应力和压应力比值分别为96%、90%,验证了实测数据的精确性、准确性及可靠性,为今后盾构隧道长期监测提供一种新方法,能够更加精确地了解和评价隧道的结构健康状态。 展开更多
关键词 盾构隧道 健康监测 精密测量 内力反演 ATS激光跟踪技术
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复合式衬砌隧道模型试验及其承载特性研究 被引量：2
14
作者 吴鹏 陈健 +1 位作者 崔岚 徐晨 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期102-106,共5页
中国山岭隧道常采用复合式衬砌支护,探究复合式衬砌的承载特性对矿山法隧道支护设计具有重要意义。设计了大型隧道结构模型试验系统,开展了毛洞、喷锚组合支护和复合式衬砌支护的大尺寸隧道模型试验,通过监测隧道破坏全过程,分析不同支... 中国山岭隧道常采用复合式衬砌支护,探究复合式衬砌的承载特性对矿山法隧道支护设计具有重要意义。设计了大型隧道结构模型试验系统,开展了毛洞、喷锚组合支护和复合式衬砌支护的大尺寸隧道模型试验,通过监测隧道破坏全过程,分析不同支护形式下隧道的破坏模式和支护结构受力特征,揭示了复合式衬砌的承载特性。结果表明:复合式衬砌支护较喷锚组合支护相比设计承载力提高了33.3%;两种支护形式下,围岩可承受约60%~75%的外荷载,施加二次衬砌后,二次衬砌可分担约15%~80%的围岩压力;喷锚组合支护较复合式衬砌相比能更好的发挥锚杆的效果。 展开更多
关键词 复合式衬砌 模型试验 承载特性 荷载分担比例
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甬舟铁路金塘海底隧道衬砌结构设计与研究
15
作者 毛升 焦齐柱 +1 位作者 肖明清 刘岩 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第12期2510-2520,共11页
为经济合理地解决甬舟铁路金塘海底隧道盾构段衬砌选型难题,结合隧道盾构段超高水压、超长距离、复杂海域环境及防灾疏散救援难度大等特点,围绕结构横断面受力变形分析和隧址海域条件特殊工况分析、衬砌纵向地震响应及风险处置等方面进... 为经济合理地解决甬舟铁路金塘海底隧道盾构段衬砌选型难题,结合隧道盾构段超高水压、超长距离、复杂海域环境及防灾疏散救援难度大等特点,围绕结构横断面受力变形分析和隧址海域条件特殊工况分析、衬砌纵向地震响应及风险处置等方面进行单双层衬砌比选研究,论述设置双层衬砌的必要性、可行性及经济性。其中,为实现全环叠合式双层衬砌,从有效净空面积和轨下结构型式等方面对双层衬砌结构断面进行优化。研究结果表明:1)静力荷载工况下,双层衬砌方案结构变形相对较小,对轨道平顺性更有利,但总体上和单层衬砌方案差别不大;进一步考虑海域段复杂的建设环境,从长久安全考虑,宜预留二次衬砌空间。2)纵向地震工况下,叠合式衬砌结构二次衬砌与管片连接性能较强并共同承载,能够显著降低管片峰值变形和应力,土层段拱顶最大降幅为20.58%,并通过减震措施解决二次衬砌易受拉损伤的不足。3)通过R=P×C定级法的风险评价方法进行分析,发现降低风险的投入(3.42亿元)要低于风险损失费期望值(3.47亿元),最终推荐采用双层衬砌方案。4)将轨面以上有效净空面积优化为83.79 m^(2),经数值计算,车体表面最大压力变化幅值和车内瞬变压力均满足相关规范要求;相比净空面积不小于90 m^(2)的直径14.6 m双层衬砌断面,横断面直径减小4.3%。5)依据防灾救援净空要求和断面气动效应研究结论,通过优化轨下结构型式,叠合式双层衬砌圆周范围为90.70%,基本实现全环叠合式双层衬砌,相较于直径14.3 m、全环30 cm现浇二次衬砌断面,横断面直径减小2.1%。 展开更多
关键词 海底隧道 盾构隧道 铁路隧道 衬砌结构 净空面积 轨下结构
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盾构隧道管片环间自适应快速连接件力学性能研究
16
作者 赵明应 肖明清 +2 位作者 薛光桥 刘学增 付佳卉 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第S2期168-178,共11页
为解决盾构隧道管片环间快速连接件容差性能差、抗拉力受限等问题,提出一种可自动适应误差、高抗拉力的环间快速连接件,通过开展连接件抗拉力学性能试验与数值模拟分析,得到连接件抗拉承载能力、抗拉刚度及结构破坏形态等主要力学性能,... 为解决盾构隧道管片环间快速连接件容差性能差、抗拉力受限等问题,提出一种可自动适应误差、高抗拉力的环间快速连接件,通过开展连接件抗拉力学性能试验与数值模拟分析,得到连接件抗拉承载能力、抗拉刚度及结构破坏形态等主要力学性能,验证自适应误差功能下连接件拉拔性能完好性,为快速连接件的推广与应用提供研究基础。结果表明:1)通过试验得到雌连接件插入力最大值为66.02 kN,拉拔承载力为521.49 kN,整体纵向拉拔刚度为1.72×10^(7) N/m;雄连接件结构单独的拉拔承载力为508.77 kN,纵向拉拔刚度为1.81×10^(7) N/m。2)拉拔试验破坏位置基本发生在连接件锚固结构,主要受力结构均未发生明显变形破坏。3)数值模拟结果展示了连接件主要受力结构的拉拔破坏形式,连接杆发生大面积应力屈服,雄、雌连接件内部结构应力未达到屈服强度或发生局部屈服,验证了连接件受力薄弱部位为连接杆位置。4)对比雄连接件不同滑动偏移情况下的拉拔模拟结果,验证了连接件在自适应误差情况下整体拉拔性能的完好性。 展开更多
关键词 盾构隧道 环间自适应快速连接件 抗拉承载力 抗拉刚度
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岩土工程建筑信息模型集成与仿真关键技术研究 被引量：9
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作者 周昊 陈国良 +5 位作者 何翔 吴佳明 张荣堂 殷大伟 袁坤彬 武哲 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S02期443-453,共11页
如何在建筑信息模型(BIM)平台上有效融合复杂地质体与工程结构体,实现岩土工程BIM的集成建模与仿真分析是目前面临的一个难题。为此,提出了一种复杂地质体与工程结构体BIM一体化建模与仿真技术。针对复杂地质体,开发了基于BIM平台的三... 如何在建筑信息模型(BIM)平台上有效融合复杂地质体与工程结构体,实现岩土工程BIM的集成建模与仿真分析是目前面临的一个难题。为此,提出了一种复杂地质体与工程结构体BIM一体化建模与仿真技术。针对复杂地质体,开发了基于BIM平台的三角网曲面建模插件,通过样条曲面重构,构建了基于NURBS表达的地质体模型,确保三维地质体模型与工程结构体模型在数据存储和数学表达上的一致。针对工程结构体,创建了构件库与参数建模器,实现了岩土工程结构参数化建模。针对岩土工程BIM一体化模型,提出了动态施工模拟以及数值仿真模型转换技术,实现了岩土工程BIM的可协同可计算功能,为深化BIM技术在岩土工程中的应用提供了有效的途径。最后,依托十堰削山填坡造地工程开展示范应用。深入应用复杂地质体与工程结构体BIM一体化建模与仿真技术,实现模型构建与仿真分析一体化。验证该技术的有效性和适用性。 展开更多
关键词 岩土工程 建筑信息模型(BIM) 一体化集成 施工模拟 数值模拟
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基于深度学习的隧道洞口位置智能决策方法
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作者 吴佳明 戴林发宝 +4 位作者 肖明清 杨剑 孙文昊 王峥峥 陈韶平 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第3期138-147,共10页
钻爆法隧道洞门结构是隧道工程的重要组成部分,其洞口位置对洞口区域的开挖范围和洞门型式的确定具有显著影响,洞口位置受控因素多、依赖主观经验强。为了有效解决这些难题,引入人工智能技术,提出融合多种深度学习算法的隧道洞口位置智... 钻爆法隧道洞门结构是隧道工程的重要组成部分,其洞口位置对洞口区域的开挖范围和洞门型式的确定具有显著影响,洞口位置受控因素多、依赖主观经验强。为了有效解决这些难题,引入人工智能技术,提出融合多种深度学习算法的隧道洞口位置智能决策方法。首先,通过梳理分析隧道洞口位置设计影响因素,建立隧道洞门设计数据库。针对不同类型的影响因素数据进行特征工程,在数据预处理的基础上构建融合长短期记忆网络(LSTM)、自注意力机制(Self-Attention)、卷积神经网络(CNN)和全连接神经网络(FC)的智能设计模型,实现对隧道洞口位置的智能决策。通过对比分析多种模型结构的预测效果,提出洞口位置最优预测模型LstmAttCnnNet,计算得到决定系数R^(2)达到0.910,均方根误差(RMSE)稳定在0.094。研发隧道洞口位置智能决策模块,通过BIM技术将智能决策得到的洞门长度参数进行三维展示,通过42座实际隧道洞口工程案例验证和典型工程应用,证明了决策方法的有效性和适用性。本文提出的隧道洞口位置智能预测模型首次实现了隧道洞门长度的智能决策,有效促进了钻爆法隧道智能设计技术创新,赋能钻爆法隧道智能建造。 展开更多
关键词 隧道工程 洞口位置 深度学习 智能设计模型 智能决策 三维展示
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基于组合模型的盾构管片沟槽断面尺寸优化研究
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作者 李怡函 肖明清 +1 位作者 薛光桥 张超勇 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期807-816,共10页
针对目前采用经验类比法开展沟槽断面优化时,需要进行大量数值模拟及室内试验导致设计效率较低的问题,以南京和燕路长江隧道Ⅱ型沟槽断面为例,综合考虑沟槽断面的斜率、深度、宽度对密封垫防水性能的影响,结合数值模拟和代理模型技术,... 针对目前采用经验类比法开展沟槽断面优化时,需要进行大量数值模拟及室内试验导致设计效率较低的问题,以南京和燕路长江隧道Ⅱ型沟槽断面为例,综合考虑沟槽断面的斜率、深度、宽度对密封垫防水性能的影响,结合数值模拟和代理模型技术,设计并实现了一种高效的沟槽断面优化方案。该方案采用最优拉丁超立方实验设计方法进行实验方案设计,利用有限元软件建立三维计算模型,对管片接缝密封垫的拼装压缩过程进行数值模拟,得到不同实验参数下的密封垫间有效泄漏率。提出基于克里金模型、响应面模型以及支持向量机回归模型的组合预测模型,使用组合模型对密封垫间有效泄漏率进行预测,并在此基础上以沟槽断面的斜率、深度、宽度为优化变量,以密封垫间有效泄漏率为目标变量,利用遗传算法求解得到最优的斜率、深度、宽度组合参数。研究结果表明:使用组合代理模型实现了断面形状到密封垫间有效泄漏率的快速准确计算,节约了数值模拟计算的时间,极大提高了优化效率;采用优化后的沟槽断面,管片接缝处的防水性能较优化前有明显提升,验证了提出方法的有效性;与单一预测模型相比,组合预测模型的预测结果更准确,误差更低,预测效果更好;提出的模型及方法可为密封垫断面和沟槽断面的优化设计提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 盾构隧道 接缝防水 组合预测 有效泄漏率预测 沟槽优化
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和燕路隧道盾构防水密封垫极限防水性能试验研究 被引量：14
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作者 薛光桥 郭志明 +2 位作者 李拼 谢宏明 王士民 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2020年第9期1272-1278,共7页
为对超出设计允许张开量、错台量情况下的盾构隧道接缝防水性能进行评价,探究满足防水要求的密封垫极限张开量、错台量,基于南京和燕路长江隧道工程,选取设计的2种密封垫开展极限张开与极限错台工况下的防水试验,得到密封垫在张开量与... 为对超出设计允许张开量、错台量情况下的盾构隧道接缝防水性能进行评价,探究满足防水要求的密封垫极限张开量、错台量,基于南京和燕路长江隧道工程,选取设计的2种密封垫开展极限张开与极限错台工况下的防水试验,得到密封垫在张开量与错台量超出设计允许值后其防水性能的变化规律。(1)在密封垫张开量超过设计允许张开量后,密封垫防水性能随张开量的增大逐步减小,且减小幅度随着张开量的增大逐渐增大。(2)错台量超过设计允许错台量后,随着错台量的增大,密封垫的耐水压能力总体呈波动式减小的趋势,直至错台量达到某一临界值,其防水性能迅速下降,直至失效。对于存在张开量与错台量超出设计允许值风险的水下盾构隧道,建议在设计时考虑其在极限工况下的防水性能。 展开更多
关键词 盾构隧道 防水密封垫 张开量 错台量 极限防水性能
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