高地应力隧道施工期大变形动态风险评估方法及应用

简单实用的隧道大变形风险评估方法对灾害防治和工程应用有重要价值。本文应用指标打分法建立了高地应力隧道施工期大变形动态风险评估方法。应用指标体系打分法建立了包括地质因素、设计因素和施工因素3项一级指标和岩石强度、围岩完整性等18项二级指标的风险评估指标体系,经统计分析确定各指标影响权重。通过现场对各指标进行打分,对照大变形风险可能性等级标准,确定风险可能性等级;通过专家调查对直接经济损失、工期延误进行估计,确定严重程度等级;综合考虑风险发生可能性及损失严重程度,应用风险矩阵法得到风险等级。将所建立的风险评估方法应用于在建汶马高速公路米亚罗3号隧道,评估结果与实际开挖结果一致,验证了此套方法的有效性与实用性。该风险评估方法可为隧道施工期大变形的预防和控制提供科学依据。     

2013隧道及地下工程新发展国际论坛2号会议通知

按照中国土木工程学会隧道及地下工程分会的安排,组委会对“新理念新技术新产品·2013隧道及地下工程新发展国际论坛”的会议安排进行了相应调整,将本论坛与“第十二届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会”联合举行,收录的会议论文编入“第十二届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会”论文集,由西南交通大学出版社出版。专委会计划于2014年7月召开“新理念新技术新产品·2014隧道及地下工程新发展国际论坛”,诚邀业界同行参与,并请关注我们在中国土木工程学会隧道及地下工程分会网站和隧道网的通知。第十二届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会将围绕海峡两岸隧道与地下工程科研、设计、施工、环保、节能、设备、防排水、风险、新材料等的新理论、新技术、新经验进行研讨和交流。     

隧道及地下工程围岩稳定性及可靠性分析的极限位移判别

隧道和地下空间工程的稳定性和可靠性评价的问题一直是岩土工程界关注的难点问题。针对隧道围岩-支护系统的稳定性、可靠性、安全性的问题,采用以隧道及地下工程围岩变形位移为判据的隧道及地下工程围岩稳定性分析方法,分析了隧道及地下工程围岩位移的极限状态,提出了隧道及地下工程围岩极限位移的确定方法和大变形隧道及地下工程围岩极限位移的分析方法。结合工程实例,建立了以DGM（2,1）模型和Verhulst模型为理论的隧道及地下工程围岩稳定性分析的位移预测预报方法;在此基础上,提出了隧道及地下工程围岩稳定性及可靠性位移判别准则。其研究和分析结果将有助于构建隧道及地下工程围岩稳定性分析的位移预测预报系统。     

厦门翔安海底隧道不良地质段施工风险识别与应对

修建海底隧道技术难度高、施工风险大,其中不良地质段是施工高风险地段。厦门翔安海底隧道是中国大陆地区第一条海底隧道,长6.05 km,最深处位于海平面下约70 m,采用设置服务隧道的3孔隧道方式,设双向6车道,钻爆法施工。隧道场区以花岗岩地层为主,主要不良地质段包括两端陆域及浅滩全强风化地段和海域多处风化深槽,其施工期风险管理尤为重要。应用风险评估与分析理论,探讨了海底隧道施工风险发生机制及风险水平评估方法。针对厦门翔安隧道施工图设计阶段的地质勘测、土建结构设计和拟采用的施工方法,对不良地质段施工期的典型地质风险和施工风险进行识别与风险水平评估,研究了降低风险的相应对策,以便在施工中对风险进行管理,采取必要措施保障施工安全与质量。     

浅埋隧道塌方地质灾害成因及风险控制

塌方是浅埋隧道施工过程中的主要地质灾害之一,利用风险动态评估模型及风险规避方法进行实时控制是确保隧道施工安全的有效途径。首先,采用洞内外相结合的地质调查方法,分析隧址区地质特征及塌方灾害风险诱因,并建立浅埋隧道塌方风险模糊层次评价模型,进行基于孕险环境的静态风险评估;其次,根据隧道施工过程中揭露的动态信息,对孕险环境进行动态修正,并汲取大气降水、开挖支护措施及监控量测等施工信息,进行隧道施工过程中的动态风险评估;最后,基于动态评估结果提出了风险规避方法,通过对施工方案的审核和优化,达到逐渐降低隧道施工风险、规避地质灾害的目的。该方法成功应用于宜巴高速公路段家屋隧道施工过程中,有效地规避了塌方地质灾害的发生,可为同类工程所借鉴。     

地下工程地震灾害综合风险要素体系研究

辨识地下工程震害风险元素是工程抗震安全性评价与科学防治的基础。应用系统论方法进行地下工程地震灾害综合风险体系的结构化分解和元素集成,建立任务、事件、要素的地下工程地震灾害综合风险三元支持结构形式化描述,全面考量多重震害风险要素;从地质条件、地形地貌、工程作用、环境条件、监测表现等角度进行风险元素的解译,探究地下工程震害致灾元素和承灾元素之间的逻辑关联和作用机理,构建地震作用下地下工程风险分析科学的概念体系和方法论框架,为探索地下工程震害风险的本质致因、地下工程震害系统分析与评估的综合集成提供了依据。     

隧道下穿地铁拟换乘车站施工监测与安全分析

隧道下穿地铁既有车站为重大风险工程,下穿拟换乘车站时更应进行严格的风险评估与控制,以保证工程施工前后地铁车站的安全运营。本文主要就某新建隧道下穿北京地铁拟换乘车站万寿路站的风险评估和第三方监测进行研究。新建隧道施工可诱发既有车站结构的沉降,造成车站轨道过量变形,进而影响地铁安全运营,本工程采用了结构检测、施工影响模拟预测和第三方监测等工程风险评估和控制手段,结果表明万寿路站受隧道施工影响较小,地铁运营未受影响。     

BIM技术在隧道与地下工程中的应用及前景综述

BIM技术、隧道与地下工程都是当前工程界的热点课题,就如何将BIM技术很好地应用在复杂条件下的隧道与地下工程中,广大从业人员进行了大量的尝试。本文作者从BIM技术的发展历程、学术思想和技术研究、应用和存在问题与解决思路几个方面进行了回顾、总结。首先将BIM技术在隧道与地下工程中的全寿命周期应用及经典案例进行了梳理和分析;然后就隧道和工民建在BIM应用方面的主要差异——建设环境做出了警示和判断,汇总和提炼了隧道BIM技术现阶段存在的主要问题:标准不成熟、手段较单一、人才储备少,规划在酝酿、设计在展示、施工在模拟;再分别从技术层面、管理层面和发展层面等3个层次总结提出问题解决思路;最后就隧道BIM技术发展方向从生产力发展和生产关系改造的角度进行了预测评价:肯定了BIM的技术进步和对未来发展的推动,也论证了工程技术的基础研究作用不可或缺,指出BIM理念对社会生产格局的影响——BIM平台建设和去BIM平台化对建设行业的革命性推动。     

新型边界积分方程的无单元解及其应用

目前隧道及大型地下工程往往在裂隙岩体中开挖,而裂隙与地下空间的距离及裂隙的扩展条件,制约着隧道及地下工程的稳定性。应用能考虑孔洞和裂纹问题的新型边界积分方程与无网格加辽金法结合,建立一种新型的边界无单元法。在该方法中基本的未知量是由边界上的面力和边界上位移密度函数构成的复变量边界函数 。文中应用的边界积分公式和Muskhelishvili的积分公式直接相关。将无网格构造方法引入新型的边界积分方程,建立了新型的边界无单元法。应用该方法详细分析了含隧道和裂纹间相互关系等问题,其数值结果与解析结果吻合很好,说明该方法的正确性和可行性。     

基于模糊小波神经网络的岩溶隧道风险评估及综合超前地质预报技术

针对岩溶隧道突水风险评估的不确定性和复杂性以及传统的数学方法在评估安全风险等级中的局限性,将人工神经网络理论、小波分析及模糊评价法有机结合,建立了基于模糊小波神经网络的岩溶突水安全风险评估模型。根据各种物探方法的优缺点和对岩溶水预报的敏感性,结合综合超前地质预报方法和原则,提出地质分析、风险等级划分、分级综合预报及施工地质灾害临近警报技术相结合的综合地质预报方案。通过在齐岳山岩溶隧道实施,成功预报了隧道掌子面前方的岩溶水,证实了该方案的科学性和可行性。     

上海流砂灾害的风险评价和分区研究

本文基于上海市流砂的特征及分布,构建了流砂风险评价指标体系,进行流砂灾害的风险评价、分区及管理区划。首先,根据②3、⑤2和⑦层粉砂性土的空间分布特征进行了危险性分析及分区;其次,基于行政区划、综合考虑社会经济统计类指标完成了易损性分析及分区,在此基础上对上海流砂地质风险做了综合评价和分区;最后,结合上海市十二五规划中关于经济和城市重点项目建设内容,提出了十二五期间流砂地质风险防治管理区划方案。其成果将为上海市地下工程（含基坑工程、地铁隧道、地下商城等）的勘察、设计、施工和运行中可能的流砂灾害的监测、预报及防治等提供指导及地质依据,并为管理部门的监督和管理提供决策参考。     

岩溶隧道涌突水灾害危险性评价指标体系及量化取值方法

深入分析了岩溶隧道施工过程中涌突水灾害的超前预测预报及风险评价体系的研究现状,提出了国内外关于岩溶隧道涌突水灾害的超前预测预报尚处于探索性研究阶段、如何提高预测预报的精度成为长大深埋隧道施工中涌突水灾害防治最为迫切、最为关键的问题。采用理论分析与实例统计相结合的方法,查明了岩溶隧道涌突水灾害的孕灾环境与主要致灾因子,选取“岩石可溶性、地质构造条件、地表汇水强度、地下水循环交替强度、隧道与地下水位的相对位置关系”5个评价因子,建立了岩溶隧道涌突水灾害危险性预测评价指标体系,并采用定性与定量化相结合的方法,重点对评价指标的量化取值方法进行了研究。     

城市地下空间全寿命风险分析与防控体系构建

城市地下空间开发利用过程中安全事故频发,危害极大,为了有效减少事故的发生并降低损失,对其全寿命周期中的规划选址、水文地质勘察、工程设计、建设施工、运营维护等各个重要环节进行主要风险因素辨识及相应事故分析,指出各因素之间存在的相互影响关系。建立了安全评价指标体系,提出多因素、多方法的综合风险评价方法,并通过具体实例进行可行性验证。在此基础上针对城市地下空间的开发利用,构建 “全周期、全体系、全系统”的风险防控技术和管理体系,为保障城市地下空间项目的顺利实施提供科学合理的思路和方法。     

南水北调中线西四环暗涵工程暗挖施工对环境的影响研究

以南水北调中线北京段西四环暗涵工程为研究背景,通过详细分析在复杂工程环境下进行浅埋暗挖施工对既有工程环境产生的严重影响及关键控制因素,得到有效控制暗挖施工对既有环境影响的措施,如初期支护方案的勘测设计方法、施工控制监测措施、监测控制效果分析检验等。实践证明,既使是在复杂的工程环境下,地下岩土工程开挖影响也可以得到有效控制。     

下穿隧道开挖引起的挤土桩沉降控制分析方法

随着地下空间开发利用的立体式发展,地下近接工程中结构相互作用问题日益突显。针对盾构隧道下穿既有挤土桩问题,提出了基于岩土介质小孔扩张（收缩）理论的分析方法。通过基于统一砂黏土本构模型和大应变假设推导的小孔扩张-收缩排水解析解,建立了隧-桩相互作用力学模型;提出了隧道开挖影响下桩基的承载力衰减因子,并采用荷载-沉降曲线预测了桩基沉降。由分析结果可知,隧道地层损失引起的桩侧承载力减小、桩端承载力减小和桩端刚度损失,三者共同作用促使桩基发生沉降失稳,并提出了桩基的承载力控制准则、稳定控制准则和变形控制准则。此外,研究得到了桩基失稳时隧道地层损失与各因素之间的相关关系。其结果为揭示隧道与邻近结构相互作用机制、保障地下结构稳定性提供了有效的分析手段和必要的理论依据。     

厦门机场路隧道双连拱与小间距工法设计比选

小间距隧道是双洞隧道净距介于连拱隧道与规范要求上下行分离式隧道最小净距之间的一种特殊隧道结构形式。文章以厦门机场路高速公路隧道为依托,对隧道双连拱、小间距工法进行了施工过程的动态数值模拟。以地表沉降作为主要控制目标,对不同的施工方案进行了优化分析,得出采用小间距断面的方案优于双连拱方案,数值模拟过程中地下结构和周围环境没有安全隐患。这为工程的顺利实施提供了依据和指导,可供类似工程参考。     

隧道地下水处治的设计理论及方法研究

隧道施工地下水的处治问题一直困扰着隧道工程界,对地下水作用的认识仍未达成共识,为此需要从概念上和方法上对本问题进行深入研究。本文在国内外研究现状分析基础上,开展了隧道施工对地下水渗流变化的影响分析、隧道水压力物理模型试验研究、隧道衬砌水荷载及其相关问题的数值分析,提出针对不同防排水模式的水荷载计算模式、隧道地下水处治的理念和方式。主要创新点如下:明确提出高水压的概念,建立隧道衬砌水压力计算的概念模型,提出针对隧道不同埋深段及地下水发育状况采取不同处理策略的隧道防排水原则,研究成果为高压富水隧道设计提供了理论依据。     

川藏铁路可研阶段重大工程地质风险分析

川藏铁路作为史上修建难度最大的铁路,沿线具有显著的地形高差、强烈的板块活动、密集的深大断裂、频发的山地灾害等恶劣地质环境特点,工程建设面临着复杂多变的地表和地下重大地质安全风险挑战.为深入综合分析川藏铁路可研阶段沿线地质风险,定量评价其对工程的影响,基于川藏铁路沿线翔实的时空数据集及资料,采用三维结构建模、数值统计建模...     

浅析隧道和地下工程瓦斯地质评价

通过分析研究瓦斯地质固有属性及交叉学科相关特征;归纳总结规律,简要阐述灾害发生的机理;结合国内外的相关领域评价现状及发展前景,从我国以人为本的基础性应用研究开始,提出隧道和地下工程建设的重要意义,确立瓦斯地质评价的重要位置;进一步提出瓦斯地质评价的手段、步骤、参数及指标;为行业建设提供专项技术支撑.     

大口径深层曝气井地下竖井构筑物施工风险管理

深层曝气井地下竖井构筑物的施工风险与拟建场地工程地质勘察、成孔钻进、外管下放、管外回填固化等环节风险相关。利用层次分析-模糊评判方法把深层曝气井地下竖井构筑物施工风险表示为有序的递阶层次结构,通过确定各施工环节的风险权重,对施工环节的风险进行排序,确定各施工环节的风险程度。把层次分析的量化结果与模糊数学中的综合评判方法结合起来,对深层曝气井地下竖井构筑物施工进行全面的风险评价、管理。