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服役期隧道结构安全控制技术研究综述 被引量：6
1
作者 黄俊 张顶立 +5 位作者 梁文灏 董飞 李奥 赵光 杨奎 牛晓凯 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第4期1-19,共19页
结构安全问题始终贯穿着隧道全寿命周期,是保障交通线路正常通行的关键节点之一。从隧道结构典型病害类型、病害感知、结构安全状态评价与病害整治等方面入手,梳理服役期隧道结构安全控制技术的研究现状。研究结果表明:服役期隧道结构... 结构安全问题始终贯穿着隧道全寿命周期,是保障交通线路正常通行的关键节点之一。从隧道结构典型病害类型、病害感知、结构安全状态评价与病害整治等方面入手,梳理服役期隧道结构安全控制技术的研究现状。研究结果表明:服役期隧道结构病害主要包括水害、混凝土结构裂损、结构变形超限以及衍生病害;渗漏点的分布与隧道结构的复杂程度有一定关联。隧道病害受周边环境和结构自身共同影响,不同病害之间相互影响、关系密切,在特定情况下互为因果。高清数字图像、激光点云、探地雷达图像均可作为深度学习的训练数据集,病害识别的效果与计算机性能、GPU以及神经网络模型有直接关系,工程中通常借助快速移动平台提高病害的识别效率;依托量子计算的人工智能手段将是隧道病害感知发展的方向。健康监测系统的实施是掌握隧道结构安全状态的重要手段之一,针对其故障率高、成本高、条件要求高的缺点,业内已开展了关于轻量化监测的有关探索。规范中推荐的隧道安全评价方法有单指标评价和综合评价,目前常用的安全评价理论有数十种之多,未来应将相关理论与实际工程应用相结合作为研究的重点。注浆是隧道病害整治的重要手段之一。新技术的应用极大提升了隧道病害整治行业的技术水平,但距离大面积推广尚有一段距离,目前隧道病害整治效果的后评估体系尚未建立。 展开更多
关键词 服役期隧道 结构病害 病害感知 安全评价 病害整治 综述
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城市隧道防淹技术体系研究 被引量：2
2
作者 黄俊 邢冬冬 +2 位作者 张忠宇 郭屹忠 王阿华 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第10期1917-1927,共11页
为解决近年来频发的极端暴雨天气导致的城市隧道淹水问题,首先,通过相关文献及新闻报道梳理国内外城市隧道发生淹水致灾的原因和已有城市隧道相关的防淹经验;其次,对现有全国主要城市关于隧道防淹的现行政策、标准以及城市隧道运营阶段... 为解决近年来频发的极端暴雨天气导致的城市隧道淹水问题,首先,通过相关文献及新闻报道梳理国内外城市隧道发生淹水致灾的原因和已有城市隧道相关的防淹经验;其次,对现有全国主要城市关于隧道防淹的现行政策、标准以及城市隧道运营阶段涉及防淹工作的内容进行研究总结。在此基础上,对城市隧道的防淹措施开展研究,将城市隧道防淹措施分为6大系统:1)挡水系统,提升隧道出地面范围的防洪能力;2)截水系统,提前截流隧道外部水;3)排水系统,确保隧道内部排水系统顺畅并满足高标准暴雨重现期的排水需求;4)控制系统,保证隧道排水系统正常工作的供配电和控制系统;5)预警系统,增加隧道内外淹水预警装置进行提前防范;6)应急系统,提出发生淹水事故后的应急保障措施。综合城市隧道养护等级、隧址范围内城市内涝风险等级,确定城市隧道的防淹分级可分为1级、2级和3级,并根据城市隧道的防淹等级确定已有城市隧道的防淹改造方案或待建隧道的防淹设计要求。 展开更多
关键词 城市隧道 防淹措施 防淹改造 防淹分级 系统防控
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基于损伤力学的隧道围岩开挖损伤特性研究 被引量：5
3
作者 李奥 张顶立 +3 位作者 黄俊 董飞 孙振宇 侯艳娟 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2022年第11期63-69,共7页
研究目的:隧道围岩损伤的存在直接影响围岩的力学特性和稳定性,如果控制不当,将可能造成围岩失稳、塌方事故,因此必须掌握围岩损伤特性及其演化机理,进而为围岩损伤控制提供依据。本文基于微震监测的现场实测结果,揭示不考虑构造应力条... 研究目的:隧道围岩损伤的存在直接影响围岩的力学特性和稳定性,如果控制不当,将可能造成围岩失稳、塌方事故,因此必须掌握围岩损伤特性及其演化机理,进而为围岩损伤控制提供依据。本文基于微震监测的现场实测结果,揭示不考虑构造应力条件下隧道开挖引发的围岩损伤分区特性,采用应变软化模型并引入损伤力学理论,推导隧道围岩损伤区范围的表达式,并与实测结果进行对比,进一步分析围岩损伤特性的影响因素。研究结论:(1)围岩高损伤理论预测和实测结果具有较好的一致性,且围岩越差时,两者差异越小;(2)围岩损伤区半径随着脆性系数λ/E的增大而增大,随着黏聚力c和内摩擦角φ的减小而增大;围岩高损伤区半径随着极限损伤参数D_(cr)的增大而增大,且增速越来越快;(3)极限损伤参数D_(cr)和脆性系数λ/E除了与围岩自身参数相关外,也与支护手段有关,通过有效的支护手段,可以将围岩损伤极限参数控制在较低的水平下,从而确保高损伤区范围较小;(4)本研究成果可为隧道围岩损伤预测及支护设计提供依据。 展开更多
关键词 围岩开挖损伤 损伤力学 应变软化 损伤范围 极限损伤参数
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基于围岩虚拟支护力特性的隧道塌方机制及控制研究 被引量：7
4
作者 李奥 张顶立 +2 位作者 孙振宇 董飞 黄俊 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第7期1239-1247,共9页
为研究隧道塌方事故的典型模式及其演化规律,基于塌方案例统计分析结果,阐明隧道开挖面失稳塌方和关门塌方2类安全事故的基本特性,推导隧道围岩虚拟支护力纵向分布曲线,进一步从围岩应力释放角度揭示了虚拟支护力与2类塌方事故的关系,... 为研究隧道塌方事故的典型模式及其演化规律,基于塌方案例统计分析结果,阐明隧道开挖面失稳塌方和关门塌方2类安全事故的基本特性,推导隧道围岩虚拟支护力纵向分布曲线,进一步从围岩应力释放角度揭示了虚拟支护力与2类塌方事故的关系,并给出了塌方事故的控制要求。研究表明:(1)开挖面失稳塌方和关门塌方2类由围岩和结构失稳引发的隧道塌方事故在事故次数(68%)、死亡人数(53.7%)和涉险人数(68%)方面占比较大,其中关门塌方事故单次事故涉险人数最多,潜在危害最大。(2)隧道开挖面处的围岩虚拟支护力随着黏聚力的减小而降低,开挖面后方2倍半径处围岩的虚拟支护力已大部分释放(<5%pi)。(3)围岩变形和虚拟支护力释放的第2阶段内,围岩变形急剧,围岩虚拟支护力急剧释放且释放量较大,此阶段是隧道塌方控制的重点。 展开更多
关键词 隧道塌方 开挖面失稳 关门塌方 虚拟支护力 纵向分布特性 控制措施
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大直径盾构隧道中隔墙顶裂缝模式及扩展机制研究 被引量：5
5
作者 董飞 黄俊 +2 位作者 李奥 高才驰 陈宁威 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第1期82-91,共10页
为揭示盾构隧道中隔墙顶部混凝土开裂机制,依托南京地铁某大直径盾构隧道区间,采用现场调研和扩展有限元分析相结合的方法,对隧道中隔墙顶部混凝土裂缝模式、分布特征以及开裂过程开展研究。结果表明:1)区间内中隔墙顶部出现96处裂缝,... 为揭示盾构隧道中隔墙顶部混凝土开裂机制,依托南京地铁某大直径盾构隧道区间,采用现场调研和扩展有限元分析相结合的方法,对隧道中隔墙顶部混凝土裂缝模式、分布特征以及开裂过程开展研究。结果表明:1)区间内中隔墙顶部出现96处裂缝,模式包括Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Y型和Z型,其中Y型和Z型裂缝是Ⅰ型裂缝的亚类型。2)裂缝起裂于烟道板水平向差异位移施加的对侧,Ⅰ型和Ⅱ型裂缝的长度和末端宽度发展曲线呈现3阶段变化特征;裂缝末端宽度与长度之间为非线性关系,250 mm和225 mm是Ⅰ型和Ⅱ型裂缝末端宽度快速增长的临界裂缝长度。3)Ⅱ型裂缝中,同一工况下2条裂缝的扩展曲线基本吻合,板缝间距对曲线各阶段长度与斜率影响较大;Ⅲ型裂缝中,首条裂缝扩展过程与Ⅰ型和Ⅱ型裂缝基本一致,其余2条裂缝的扩展均具有明显的脆性特征。 展开更多
关键词 大直径盾构隧道 中隔墙 差异位移 裂缝模式 扩展机制
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基于能源桩的城市隧道路面融雪防结冰技术探究 被引量：4
6
作者 黄俊 董盛时 +5 位作者 季红玲 张忠宇 杨奎 陈聪 董飞 葛栋 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第9期1468-1477,共10页
为解决传统融雪除冰方式效率低、后处理、融雪不彻底甚至存在污染的难点,研究地下工程浅层地热利用技术,提出利用隧道桩提取浅层地热能进行路面防结冰的系统原理及运行理论。结合清凉门隧道工程进行城市隧道地热防结冰系统的设计,通过... 为解决传统融雪除冰方式效率低、后处理、融雪不彻底甚至存在污染的难点,研究地下工程浅层地热利用技术,提出利用隧道桩提取浅层地热能进行路面防结冰的系统原理及运行理论。结合清凉门隧道工程进行城市隧道地热防结冰系统的设计,通过数值模拟分析系统换热性能、路面下埋管的力学特性以及系统运行效果。结果表明:1)利用隧道桩埋管换热能够满足隧道敞开段路面冬季的防结冰需求;2)在换热管下部采取相应的隔温措施,能够有效地降低路面下的拉压应力,同时还能够降低热量向路基下方的热损失,提高能源利用效率;3)在南京地区,相比于碳纤维电缆加热法防结冰技术,城市隧道桩基础地热防结冰技术每年能够节省约60%的运营电费,节能效果显著。 展开更多
关键词 城市隧道 能源桩 路面下埋管 地热防结冰
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《城市隧道噪声控制技术规程》解读 被引量：2
7
作者 黄俊 张忠宇 董飞 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第S01期122-129,共8页
隧道半密闭空间的特性、隧道洞口处的"喇叭效应",使得城市隧道的噪声问题尤为突出。为降低隧道内噪声对人车、隧道外噪声对周边环境的影响,DGJ32/TJ216—2016《城市隧道噪声控制技术规程》系统地提出了城市隧道噪声控制技术... 隧道半密闭空间的特性、隧道洞口处的"喇叭效应",使得城市隧道的噪声问题尤为突出。为降低隧道内噪声对人车、隧道外噪声对周边环境的影响,DGJ32/TJ216—2016《城市隧道噪声控制技术规程》系统地提出了城市隧道噪声控制技术的相关方法,并于2017年3月1日正式实施。该规程符合江苏省快速发展的城市隧道建设背景,为提高隧道工程声环境质量,创建舒适、安全的通行环境提供了技术保障。为进一步推广规范的应用,首先,介绍了当前城市隧道噪声控制存在的问题和标准制订的缘由;然后,对标准的编制背景和目的进行了介绍,对规程编制的原则及编制过程进行了说明;最后,对该规程的主要编制特点及创新点进行了总结和阐述,并结合泰州永定路隧道给出了应用案例。 展开更多
关键词 城市隧道 噪声控制 降噪设计 技术规程
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软弱破碎围岩深埋隧道拱顶渐进性塌方机理及控制 被引量：20
8
作者 李奥 张顶立 +3 位作者 黄俊 董飞 侯艳娟 孙振宇 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期85-96,共12页
隧道拱顶塌方事故是近年来隧道施工中造成重大人员伤亡的主要事故类型,危害极大。掌握隧道拱顶塌方的发生机理和演化规律是塌方事故控制的关键。基于上限变分法,建立深埋隧道拱顶塌方模型,推导出隧道拱顶塌方范围预测曲线,进一步结合软... 隧道拱顶塌方事故是近年来隧道施工中造成重大人员伤亡的主要事故类型,危害极大。掌握隧道拱顶塌方的发生机理和演化规律是塌方事故控制的关键。基于上限变分法,建立深埋隧道拱顶塌方模型,推导出隧道拱顶塌方范围预测曲线,进一步结合软弱破碎围岩深埋隧道拱顶渐进性塌方特性,推导出隧道拱顶渐进性塌方范围全过程曲线,并与模型试验结果进行对比。据此提出拱顶塌方事故的安全性控制措施,揭示了预控制、过程控制两类措施下拱顶塌方控制机理和承载特性,并给出支护措施的围岩荷载确定方法。结果表明:隧道塌方宽度L随着初始黏聚力c_(0)和单轴抗拉强度σ_(t)的增大而增大,随着重度γ和非线性系数m的增大而减小;隧道塌方高度h_(1)随着抗拉强度σ_(t)和非线性系数m的增大而增大,随着初始黏聚力c_(0)和围岩重度γ的增大而减小;考虑围岩黏聚力和抗拉强度的多次衰减,隧道拱顶渐进性塌方的预测曲线与模型试验的规律较为符合;根据控制机理和目标,可将拱顶塌方控制措施分为预控制和过程控制措施;形变荷载与塌方荷载的比值κ随着初期刚度系数k_(0)、原岩应力p_(0)的增大而增大,随着塌方高度h_(1)、弹性模量E的增大而减小,且κ与隧道半径R和泊松比ν关系不大;围岩的形变荷载和总荷载均随着塌方荷载的增大而增大。 展开更多
关键词 隧道拱顶塌方 上限变分法 塌方范围 渐进性塌方 安全控制 围岩荷载
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