水电工程场外交通螺旋隧道横通道设计参数研究

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作者 王建 陈炜韬 +6 位作者 黄鹏 吴学智 于丽 王雪 刘媛 李俊麒 王松 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第1期186-198,共13页

为明确螺旋隧道横通道设计参数,采用资料调研、理论分析、数值模拟等方法,确定高原螺旋隧道内人员疏散速度计算公式和人员疏散时间预测方法,分析螺旋隧道内不同风速下横通道几何参数对人员疏散速度的影响,给出不同风速下满足人员安全疏... 为明确螺旋隧道横通道设计参数,采用资料调研、理论分析、数值模拟等方法,确定高原螺旋隧道内人员疏散速度计算公式和人员疏散时间预测方法,分析螺旋隧道内不同风速下横通道几何参数对人员疏散速度的影响,给出不同风速下满足人员安全疏散的横通道参数建议。结果表明:1)恐慌心理、火灾烟气、隧道照度、坡度和海拔因素对人员疏散速度有不同程度的影响,考虑多因素影响,建立高原地区大纵坡螺旋隧道人员疏散速度计算方法;2)基于分区疏散的思想,考虑火灾发生在车行横通道洞门口这一最不利情况,建立螺旋隧道非拥堵和拥堵情况下的人员疏散理论计算模型;3)基于性能化分析,考虑水电工程场外交通隧道人员疏散参数特性,明确横通道参数对人员疏散时间的影响,给出不同通风风速下横通道设计参数建议值。 展开更多

关键词 公路隧道 螺旋隧道 横通道设计 水电工程 坡度 曲线半径

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基于钻进参数和岩性的钻爆法隧道围岩智能分级模型 被引量：1

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作者 夏覃永 王明年 +2 位作者 孙鸿强 林鹏 赵思光 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第7期1410-1421,共12页

为进一步提高基于钻进参数的围岩智能分级模型判识准确率,引入围岩岩性作为已知条件,对不同岩性分别建立基于钻进参数的围岩智能分级模型。首先,依托宜兴高铁、郑万高铁隧道工程中凿岩台车采集到的钻进参数,将其根据围岩岩性划分为白云... 为进一步提高基于钻进参数的围岩智能分级模型判识准确率,引入围岩岩性作为已知条件,对不同岩性分别建立基于钻进参数的围岩智能分级模型。首先,依托宜兴高铁、郑万高铁隧道工程中凿岩台车采集到的钻进参数,将其根据围岩岩性划分为白云岩、花岗闪长岩、灰岩、砂岩、页岩5类子数据集;然后,进行数据清洗、特征提取,对各子数据集及原始数据集按照4∶1的比例拆分为训练集和测试集,分别以提取的特征和原始特征均值2类特征集合作为输入;最后,使用机器学习随机森林算法建立5个基于钻进参数和岩性的围岩智能分级模型以及基于钻进参数的围岩智能分级模型,评估每个模型的泛化性能。结果显示:1)以提取特征集合为输入的白云岩、花岗闪长岩、灰岩、砂岩、页岩5种围岩智能分级模型在测试集上的准确率分别为85.48%、92.16%、88.62%、85.00%、89.47%,不考虑岩性的围岩智能分级模型的测试集准确率为84.91%。2)相比不考虑岩性的围岩智能分级模型,基于钻进参数和岩性的围岩智能分级模型测试集准确率提高0.09%~7.25%;相比不进行钻进参数特征提取,围岩智能分级模型准确率提升1.61%~13.82%。由此表明:进行钻进参数特征提取能够有效提升围岩智能分级模型的准确率;相比不考虑岩性的围岩智能分级模型,考虑岩性的围岩智能分级模型稳定性提高,模型的泛化能力提升。 展开更多

关键词 隧道工程 围岩智能分级 随机森林算法 钻进参数 特征提取 岩性

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基于隧道围岩精细化分级的隧道破坏模式自动计算方法

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作者 王明年 袁硕 +2 位作者 钟浩 于丽 王旭 《铁道技术标准(中英文)》 2025年第1期24-30,共7页

原有隧道围岩分级主要依托多种方法对掌子面进行单一分级,通过实验及数值计算可以获取对应围岩破坏模式并给予对应的支护设计,随着围岩精细化分级技术的发展,现场施工能够获取大量单一围岩分部位精细化分级数据以供精细化设计使用,但手... 原有隧道围岩分级主要依托多种方法对掌子面进行单一分级,通过实验及数值计算可以获取对应围岩破坏模式并给予对应的支护设计,随着围岩精细化分级技术的发展,现场施工能够获取大量单一围岩分部位精细化分级数据以供精细化设计使用,但手动计算分析大量不同工况所需的成本过高。本文在围岩三维精细化分级结果的基础上,对隧道围岩横、纵向岩体非均匀性进行分析并实现自动化数值计算模型,可将围岩三维精细化分级结果作为输入,对大量非均匀工况自动完成计算并实现自动化记录。同时,本文对最终计算结果进行可视化分析,其结果显示:围岩非均匀性将导致单一围岩级别掌子面对应多种破坏模式,以及破坏模式随围岩等级增大而发生过渡变化。 展开更多

关键词 隧道 围岩分级 精细化设计 自动化 数值计算

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挡烟垂壁对送排式通风隧道火灾的控制效果研究

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作者 张鹏 曾艳华 敬云龙 《公路交通技术》 2025年第2期136-144,共9页

为研究挡烟垂壁用于送排式通风隧道时对其火灾控制的有效性,采用FDS软件模拟分析了挡烟垂壁高度、数量、间距和位置对隧道内烟气分布、温度分布和流场的影响。结果表明:1)安装挡烟垂壁能有效提高送排式通风隧道控温控烟效果;2)随着挡烟... 为研究挡烟垂壁用于送排式通风隧道时对其火灾控制的有效性,采用FDS软件模拟分析了挡烟垂壁高度、数量、间距和位置对隧道内烟气分布、温度分布和流场的影响。结果表明:1)安装挡烟垂壁能有效提高送排式通风隧道控温控烟效果;2)随着挡烟垂壁高度和数量的增加,控温控烟效果显著增加,随着挡烟垂壁间距、挡烟垂壁与排烟口距离增加,控温控烟效果有所减弱;3)针对所研究的隧道,采用高度为0.5倍隧道总高、间距为5 m、数量为5个且安装在斜井下游20 m处的挡烟垂壁为较优方案;4)安装挡烟垂壁对隧道整体通风条件无不良影响,通过合理制定救援预案,对车辆和人员的疏散也无不良影响。 展开更多

关键词 送排式通风 隧道火灾 挡烟垂壁 数值模拟 烟气控制

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双线隧道地层顺次冻结流热耦合分析

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作者 胥明 陈星 +3 位作者 张慧鹏 夏明 张康健 张志强 《人民长江》 北大核心 2025年第1期164-172,共9页

人工冻结法具有隔水性能好、冻结地层强度高、施工地层适应性强等特点,被广泛运用到富水地层施工中,而地下水流动会对冻结温度场产生重要影响。依托一并行隧道顺序冻结工程,开展了冻结温度场现场监测。同时建立流热耦合数值模型,研究地... 人工冻结法具有隔水性能好、冻结地层强度高、施工地层适应性强等特点,被广泛运用到富水地层施工中,而地下水流动会对冻结温度场产生重要影响。依托一并行隧道顺序冻结工程,开展了冻结温度场现场监测。同时建立流热耦合数值模型,研究地下水渗流速度对近距离并行隧道顺序冻结温度场发展的影响。结果表明:(1)各测温孔监测数据与数值模型模拟结果一致,数值模型具有一定可靠性。(2)处于渗流区上游的冻结管会降低地下水温度,冷量随水流动被携带至下游地层。上游左线冻结壁的形成会降低下游右线地层的地下水流速。(3)单线冻结管圈首先于上侧、下侧和处于下游的右侧形成局部冻结体,局部冻结体逐渐扩展,最后于左侧管圈处实现完全交圈。(4)当地下水渗流速度大于1.0 m/d后,左右两线交圈时间差随渗流速度的增加而增加。(5)在有地下水渗流的地层中进行顺序冻结法施工,应优先进行上游处冻结施工,可有效提高施工效率。 展开更多

关键词 地层冻结 人工冻结法 流热耦合数值模型 冻结温度场 渗流速度 地下水

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基于炮孔钻进参数的隧道掌子面围岩三维精细化分级方法 被引量：5

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作者 王明年 赵思光 +3 位作者 童建军 夏覃永 易文豪 李泽星 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期163-173,共11页

长进尺、大断面开挖条件下,隧道开挖掌子面-未支护段围岩三维稳定性具有更大挑战,围岩三维精细化分级是解决该问题的关键。基于现场收集的大量钻进参数样本,运用极端随机树算法,建立围岩智能分级机器学习模型;在此基础上,利用凿岩台车... 长进尺、大断面开挖条件下,隧道开挖掌子面-未支护段围岩三维稳定性具有更大挑战,围岩三维精细化分级是解决该问题的关键。基于现场收集的大量钻进参数样本,运用极端随机树算法,建立围岩智能分级机器学习模型;在此基础上,利用凿岩台车扫描定位系统及坐标系转换关系确定各炮孔钻进参数对应的三维坐标,并利用克里金空间插值技术构建开挖循环范围内钻进参数三维数据空间;结合隧道工程实际,进一步将钻进参数三维数据空间纵向分段、横向分块(分层、分区),利用围岩智能分级模型实现各尺度三维精细化分级,为制定、调整施工方案提供建议。研究有助于促进基于钻进参数的围岩智能分级的应用,提升施工阶段的围岩分级水平,为精细化设计奠定基础。 展开更多

关键词 隧道 钻进参数 围岩分级 三维空间插值 精细化设计

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隧道斜向超前系统锚杆支护效果及承载规律 被引量：2

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作者 杜佳敏 何川 +3 位作者 汪波 徐国文 陈旭 徐昆杰 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第8期1617-1631,共15页

为研究渝昆高铁斜向超前系统锚杆支护体系的力学特性,在乐业隧道开展了斜向超前系统锚杆现场试验,结合有限差分数值模拟,基于支护应力场的概念,实现斜向超前系统锚杆有效支护范围的定量描述,采用多指标(隧道位移差、围岩塑性区、围岩最... 为研究渝昆高铁斜向超前系统锚杆支护体系的力学特性,在乐业隧道开展了斜向超前系统锚杆现场试验,结合有限差分数值模拟,基于支护应力场的概念,实现斜向超前系统锚杆有效支护范围的定量描述,采用多指标(隧道位移差、围岩塑性区、围岩最小主应力)对斜向超前系统锚杆的支护效果进行定量评价。通过分析锚杆轴力、钢拱架轴力的分布特征,确定斜向超前支护体系的承载规律,并与现场试验结果进行验证和对比分析。结果表明:1)隧道开挖后,锚杆支护会形成支护应力场,即在开挖面附近形成了最大主应力增大区,而最大主应力的增大提高了岩体抵抗变形的能力;2)随着掌子面空间效应的减弱,斜向锚杆需要承担的围岩荷载逐渐增大,其有效支护的范围也逐渐增大;3)在掌子面附近,斜向锚杆支护提高了围岩的自承载能力,降低了拱顶、拱肩和拱腰处钢拱架的轴力,改善了钢拱架的受力特征。 展开更多

关键词 隧道 斜向超前系统锚杆 支护应力场 有效支护范围 支护效果 支护体系承载规律

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国内外铁路隧道防灾疏散救援设计技术体系对比

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作者 霍建勋 赵思光 +1 位作者 林传年 王明年 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第12期2442-2450,共9页

为综合评估我国铁路隧道防灾疏散救援设计技术体系的安全性、可靠性、合理性,进一步提升我国铁路隧道防灾疏散救援设计技术水平,基于大量国内外标准和调研资料,从防灾疏散救援设计理念、技术体系、技术标准3个层面由浅及深地对国内外铁... 为综合评估我国铁路隧道防灾疏散救援设计技术体系的安全性、可靠性、合理性,进一步提升我国铁路隧道防灾疏散救援设计技术水平,基于大量国内外标准和调研资料,从防灾疏散救援设计理念、技术体系、技术标准3个层面由浅及深地对国内外铁路隧道防灾疏散救援设计技术体系进行综合对比分析。分析发现:1)我国铁路隧道防灾疏散救援设计理念科学、先进,和国外基本相同。设计技术体系完善、科学,和国外基本相符。我国技术标准与国外具有很好的一致性,已发展至与发达国家相当的技术水平;同时,我国技术标准具有中国特色,与现阶段的铁路运营体制、隧道规模、管理模式相适应。2)经大量工程实践验证,我国目前形成的铁路隧道防灾疏散救援技术体系具有相当的安全性、可靠性和合理性。未来我国的铁路隧道防灾疏散救援设计技术体系可以从优化隧道内紧急救援站疏散设计、细化防灾疏散救援工程设计和完善应急预案等方面入手,进一步提升我国铁路隧道防灾疏散救援设计技术体系的安全性和应急处置能力。 展开更多

关键词 铁路隧道 防灾疏散救援系统 技术标准 设计方法

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隧道坡度对烟气蔓延特性及临界风速影响研究

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作者 王建 于丽 +3 位作者 王雪 刘媛 陈勇良 赵灵吟 《公路交通技术》 2024年第4期94-102,共9页

隧道长大纵坡产生的“烟囱效应”增加了火灾烟气控制难度。为研究隧道坡度对烟气蔓延规律的影响,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,探明了隧道坡度对烟气蔓延特性的影响,建立了适用于有坡隧道的临界风速计算模型。结果表明:1)火源上... 隧道长大纵坡产生的“烟囱效应”增加了火灾烟气控制难度。为研究隧道坡度对烟气蔓延规律的影响,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,探明了隧道坡度对烟气蔓延特性的影响,建立了适用于有坡隧道的临界风速计算模型。结果表明:1)火源上游烟气长度减小的变化率大于火源下游烟气长度增长的变化率;2)拱顶较高一侧烟气的稳定流速与隧道坡度呈二次方增长关系;3)无坡度隧道与单面坡隧道内最高温度升温曲线变化趋势不同,隧道无坡度时,温度先迅速升高后趋于一条直线,当隧道存在坡度时,温度随时间变化先升高后降低,最后逐渐趋于平稳;4)距离火源30 m左右为隧道内横断面上可视度分布规律变化的临界距离,坡度越大,人眼特征高度2 m处最低可视度越高;5)提出了坡度隧道临界风速修正系数,建立了适用于有坡隧道的临界风速计算模型,给出了不同火灾规模的烟气控制措施。 展开更多

关键词 隧道坡度 公路隧道 数值模拟 烟气扩散 临界风速

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后注浆预应力树脂锚杆应力损失后注浆段效用分析

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作者 张子洋 汪波 +2 位作者 刘锦超 刘金炜 杨凯 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第2期783-794,共12页

预应力锚杆是一种有效的岩石加固方案。针对预应力锚杆长期服役过程中的预应力损失问题,提出采用后注浆预应力树脂锚杆来维持树脂锚固段蠕变下其对围岩的长期支护力。为研究锚固段蠕变下后注浆预应力树脂锚杆的作用机理,考虑锚固段蠕变... 预应力锚杆是一种有效的岩石加固方案。针对预应力锚杆长期服役过程中的预应力损失问题,提出采用后注浆预应力树脂锚杆来维持树脂锚固段蠕变下其对围岩的长期支护力。为研究锚固段蠕变下后注浆预应力树脂锚杆的作用机理,考虑锚固段蠕变后产生松弛荷载并引起锚杆自由段(注浆段)回缩,建立了后注浆式预应力树脂锚杆在松弛荷载作用下注浆段的力学响应模型,推导了松弛荷载下锚杆轴力沿注浆段分布的解析解,并基于分布式光纤传感技术开展室内试验验证了力学模型的准确性,最终系统分析了锚固系统参数对后注浆预应力树脂锚杆长期支护力的影响。研究结果表明:1)锚固段松弛荷载下,后注浆预应力树脂锚杆注浆段轴力在靠近垫板方向上呈现对数上升,最终垫板端锚杆支护力几乎不受锚固段松弛荷载影响;2)随着松弛荷载增加,预应力锚杆形成的压缩拱厚度减小,但最终该厚度会趋于稳定值(试验中为0.3 m);3)锚杆弹性模量和直径对松弛荷载下后注浆预应力树脂锚杆长期支护力影响不显著,但接触剪切刚度和注浆段长度增加会减小松弛荷载对其垫板端支护力的影响。本研究结果可为隧道服役过程中的后注浆式预应力树脂锚杆在锚固段产生预应力损失后注浆段承载效应提供一定的理论依据。 展开更多

关键词 隧道支护 预应力锚杆 蠕变 锚固失效 预应力损失

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泥岩地层盾构改良渣土流动度评价试验

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作者 刘朝阳 刘雪丹 +1 位作者 朱牧原 方勇 《铁道建筑》 北大核心 2025年第2期89-94,共6页

为了快速准确评价黏性地层盾构改良渣土的流动性,采用成都轨道交通资阳线盾构区间穿越泥岩地层的渣土样品开展流动度试验和坍落度试验,分析不同泡沫注入率(Foam Injection Rate,FIR)、含砂率情况下,泥岩地层改良渣土的流动度变化情况,... 为了快速准确评价黏性地层盾构改良渣土的流动性,采用成都轨道交通资阳线盾构区间穿越泥岩地层的渣土样品开展流动度试验和坍落度试验,分析不同泡沫注入率(Foam Injection Rate,FIR)、含砂率情况下,泥岩地层改良渣土的流动度变化情况,并将流动度试验结果与坍落度试验结果进行对比分析。结果表明:相比于坍落度试验,流动度试验耗材少,用时短,可以对渣土流动性进行动态评估;改良渣土的流动度在振动超过60次后趋于稳定;不同含砂率下渣土试样流动度和坍落度具有相关性;当泥岩含砂率大于50%时,不宜采用流动度描述渣土的流动性。建议依托工程改良渣土流动度(振动60次)设定为18~21 cm。 展开更多

关键词 地铁 盾构施工 渣土改良 试验研究 泥岩 黏性土层 流动度 坍落度

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基于岩石可钻性指标的钻爆法隧道掌子面岩石坚硬程度智能判识

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作者 易文豪 夏覃永 +2 位作者 孙鸿强 何永义 王明年 《中国铁道科学》 2025年第2期128-139,共12页

岩石坚硬程度是影响岩体质量的主要因素,快速、便捷获取岩石坚硬程度是保障钻爆法隧道设计合理性和施工安全性的前提。为此,在我国西部山区的2座钻爆法隧道采集917份掌子面炮眼施作过程中形成的钻进参数和岩石坚硬程度样本数据;提出冲... 岩石坚硬程度是影响岩体质量的主要因素,快速、便捷获取岩石坚硬程度是保障钻爆法隧道设计合理性和施工安全性的前提。为此,在我国西部山区的2座钻爆法隧道采集917份掌子面炮眼施作过程中形成的钻进参数和岩石坚硬程度样本数据;提出冲击回转式钻机钻孔过程中岩石可钻性指标计算方法,并构建隧道掌子面钻进参数特征体系和样本数据库;采用堆叠泛化集成学习算法,以支持向量机、极限树和随机森林算法为基学习器,决策树为元学习器,分别构建基于4项原始钻进参数和基于54项掌子面钻进参数特征体系的岩石坚硬程度智能判识模型;以准确率、精确率、召回率、平衡F分数(F1)作为模型评价指标,现场验证模型性能。结果表明:基于54项掌子面钻进参数特征体系的岩石坚硬程度智能判识模型性能较优;在预测集中,该模型的准确率为92.35%、召回率为92.01%、精确率为92.90%、F1值为92.45%;在现场验证过程中,该模型准确率为91.23%、召回率为91.11%、精确率为92.18%、F1值为91.64%。 展开更多

关键词 掌子面 岩石坚硬程度 钻进参数 岩石可钻性指标 集成学习

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盾构施工克泥效浆液扩散性能试验研究

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作者 张志强 张康健 陈豪 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期60-66,共7页

研究目的:盾构隧道近接既有结构穿越工程中逐渐引进克泥效工法进行辅助施工,克泥效浆液在地层中的扩散性能对中盾壁后注浆效果有重要影响。基于自主研制的克泥效浆液恒压注浆扩散试验系统,开展A液水粉比、净注浆压力、地层渗透系数对浆... 研究目的:盾构隧道近接既有结构穿越工程中逐渐引进克泥效工法进行辅助施工,克泥效浆液在地层中的扩散性能对中盾壁后注浆效果有重要影响。基于自主研制的克泥效浆液恒压注浆扩散试验系统,开展A液水粉比、净注浆压力、地层渗透系数对浆液在地层中扩散性能(终浆量、终浆时间、扩散距离)影响试验。结合宾汉姆流体砂土扩散模型,对比浆液扩散距离的理论值和试验值,验证模型试验系统和试验结果的可靠性。研究结论:(1)克泥效浆液的屈服应力和塑性黏度随着A液水粉比的增加先增后减,且在A液水粉比3.0时出现极大值;(2)克泥效浆液在土体中的扩散行为表现出填充扩散和渗透扩散的明显差异,填充扩散阶段主要出现在注入的前30 s内,可达到终浆量的70%~80%;渗透扩散阶段浆液注入缓慢,与注浆终浆时间密切相关;(3)随着A液水粉比增加,注浆终浆量、终浆时间先减后增;随着净注浆压力增加,注浆终浆量、终浆时间均增加;克泥效浆液扩散距离与浆液黏度负相关,与净注浆压力正相关;(4)各因素对浆液扩散距离的影响强弱为:地层渗透系数>A液水粉比>净注浆压力;(5)本研究成果可为克泥效工法的工程运用和施工参数选取提供参考和借鉴。 展开更多

关键词 盾构施工 克泥效 扩散性能 注浆试验 宾汉姆流体

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