地下空间与工程学报

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2026年, 第22卷, 第S1期　
刊出日期：2026-09-20

地下空间开发利用
理论与试验研究
设计、施工、监测
防灾与环境

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地下空间开发利用

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地铁车站适老改造需求调研及策略研究

蒋顺章, 张海霞, 朱合华, 刘芳, 刘聪

2026, 22(S1): 1-8. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.01

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为系统识别地铁车站适老化改造的薄弱环节与核心需求,以上海地铁车站为主要研究对象,采用问卷调查、实地踏勘与半结构化访谈,系统梳理了老年乘客对地铁车站通行、服务、信息交流、环境控制四类设施的使用体验与适老需求,分析了不同年龄段老年群体的需求差异以及地铁适老水平的地区差异。结果表明:高龄乘客(>65岁)更关注通行安全的基础保障,低龄老年乘客(60~65岁)则对环境品质提出更多精细化诉求;从用户体验来看,上海地铁车站设施的适老水平较高;标准规范体系不完善是制约地铁适老化设计的首要问题。为科学推动地铁车站的适老化改造,提出了构建适老化量化评价体系、结合人因工程完善适老标准、引入数字孪生支撑适老方案决策等相关建议。
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“地铁+航空”的双向货物运输调度方案研究

王颖, 孙荣庭, 刘明鼎, 林鑫, 梅甜

2026, 22(S1): 9-15. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.02

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城市地下物流配送作为货物运输的新模式,与多种运输方式的协同已成为影响其效能的关键环节。通过整合地铁冗余运力、地面无人配送车和航班资源,设计了“地铁+航空”双向运输场景,以支持从市区到机场与从机场到市区两个方向的货物运输。研究从运营期望出发,以最小化货物延误风险、中转滞留时间、地铁空置率为优化目标,以货物调度时序、地铁容量限制、运输能力匹配等为约束条件,建立了混合整数规划模型。以青岛地铁8号线时刻表与青岛胶东国际机场货运航班为算例,使用Python对货物样本进行求解,得到“地铁+航空”双向运输场景下的调度方案,包括每个货物在地铁、地面无人配送车的最佳运输时段。在该时段下,出城货物能够准时赶上目标航班并离开城市,入城货物到达机场后经无人配送车和地铁运输在当天被全部转运至目标站点。
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建国早期高层地下空间实践与结构技术源流

肖靖, 付菀琳, 张彤彤, 饶小军

2026, 22(S1): 16-28. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.03

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地下空间作为立体城市的重要组成部分,其空间构型所依托的结构技术亟需关注与探究。地下空间的塑造呈动态过程性,其结构、形式与方法三者相互耦合,共同影响着地下空间的规模与功能演进。地下空间则是作为以上三者的系统化技术载体。本文从城市地下空间切入,回溯了早期高层地下空间的结构技术谱系,通过提炼地下连续墙、箱型基础以及逆作法等早期地下结构技术原型在历史语境中的适应性规律,以1970年代上海电信大楼为典型案例,分析国内早期高层地下空间设计整合用地、施工与空间相融合的实验路径和驱动方式,阐释了地下结构体系与高层建筑设计协同发展的理论价值与实践意义。
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国内首例溶洞“调查-规划-确权-出让”体系探索

赵世启, 周文龙, 李怀兵, 吴春岐, 莫贵芬

2026, 22(S1): 29-35. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.04

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为探索溶洞资源多样化有偿使用路径,构建溶洞资源资产产权制度,以古蔺县开展全国低效用地再开发试点为契机,依托重点溶洞的有偿出让,对当前溶洞保护性开发利用形成有效指导,积累了一系列可复制、可推广的经验成果。以犀牛洞为对象,通过地面激光扫描等手段进行溶洞调查测绘、资产规划以及政策创新,首次设立“溶洞资源使用权”,参照国有建设用地使用权出让方式实现了市场化交易,并探索三维立体确权登记模式,构建了以保护管理、开发利用、有偿出让、争议调处、历史遗留问题处置、安全监管等配套政策方案,成为国内首个完整探索溶洞资源“调查-规划-确权-出让”全过程体系的案例。研究成果可为环赤水河沿岸溶洞资源的高效利用提供“古蔺样板”,可为全国溶洞资源的开发利用和保护管理提供参考。

理论与试验研究

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水压作用下泥质粉砂岩边坡失稳尖点突变模型

罗欣, 陈秋南, 张晨, 吴启梅, 曾维豪

2026, 22(S1): 36-44. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.05

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为了揭示水压力作用对岩质边坡稳定性的影响机制,基于滑动面损伤剪切模型,通过改进传统尖点突变理论,构建降雨诱发岩质边坡失稳的尖点突变模型,推导出表征边坡稳定性的突变判据λ,并依托长沙岳麓区某区域泥质粉砂岩边坡开展工程验证。结果表明:边坡岩体弹性模量随含水率增加呈“衰减—稳定”非线性退化特征,突变判别式λ演化呈现“缓降—突变—趋稳”三阶段规律,揭示了水岩损伤与动静水压力协同作用下的系统能量突变本质;通过对比4号与5号边坡稳定性演化数据,验证了模型对边坡失稳阶段的能力。研究成果可为降雨型滑坡风险提供理论参考。
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广义位势理论p-q二重势面模型的开发与验证

官大庶, 杨光华, 钟志辉, 黄文豪

2026, 22(S1): 45-53. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.06

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广义位势理论的p-q二重势面模型基于数学原理,不依赖于塑性公设,能够有效描述土体的非线性行为。基于广义位势理论和引入两个势函数p、q,推导考虑中主应力比率影响的p-q二重势面模型,既简化模型的复杂性,又可以考虑中主应力比率影响,保证对土体行为的准确描述。最后通过真三轴试验对该模型进行验证。结果表明:相比传统模型,新模型在不同围压不同中主应力比率下预测土体的应力-应变行为具有更高的准确性和适用性;新模型的参数选择过程简单,计算数据可以直接从三轴压缩试验中获取,便于在实际工程中应用。研究成果为土体弹塑性行为提供了新的描述方法,可作为传统模型的有效扩展。
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高压水射流-PDC齿联合破岩力学模型与应力场分析

蔡灿, 魏怀洲, 杨显鹏, 闫盛新, 张沛

2026, 22(S1): 54-65. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.07

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钻具破岩力学是支撑深井高效钻井技术研发和钻具设计的理论基础,现有研究中考虑高压射流与PDC齿联合作用下的破岩力学理论模型和分析尚处于空白。为此,基于弹塑性力学理论和联合破岩工程问题,建立了高压水射流-PDC齿联合破岩物理模型与力学模型,对联合破岩的岩石复合应力场分布规律进行了详细研究。结果表明:相较单齿破岩,射流联合PDC齿破岩过程中的岩石应力场叠加之后的影响区域明显增大;破岩过程中岩石最大拉应力、剪应力与射流打击力成正比、与射流角度成负相关;射流打击距离过近或过远都将导致能量损耗的增加,联合破岩中存在一个最佳射流打击距离为2.5 mm;PDC前倾角和切削深度的改变将引起PDC齿尖端破碎区与岩石复合应力场的改变,当PDC切削深度为1 mm和PDC前倾角为20°时,PDC齿对岩石的应力作用范围最大,更易破碎岩石。本文构建的高压射流-PDC齿联合破岩力学模型可为深部喷射钻井提供理论参考。
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基于Pasternak地基模型的基坑支护桩有限差分解法

徐祥, 曾思源, 李嘉卿

2026, 22(S1): 66-73. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.08

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为提升基坑支护桩位移计算的准确性,基于Pasternak双参数地基模型,结合p-y曲线法,建立了考虑桩-土非线性相互作用的悬臂桩及桩撑支护体系的控制微分方程,并采用有限差分法进行离散求解。利用MATLAB编制了计算程序,通过经典单桩试验与福州地铁东门站基坑实例,验证了程序的可靠性。结果表明:(1)相较于Winkler模型,Pasternak模型通过考虑土体剪切效应,使桩顶位移计算误差降低了约6.8%,结果更接近试验值;(2)参数敏感性分析显示,各参数对桩顶位移的影响程度依次为:土体弹性模量 > 桩径 > 桩身弹性模量;(3)工程应用证实,该程序能高效预测桩身位移与弯矩分布,适用于深基坑支护结构的快速计算与设计优化。
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复合地基中桩帽对单桩沉降特性影响的理论研究

许宪锦, 李振宝, 雷涛, 邹辰浩, 崔伟

2026, 22(S1): 74-81. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.09

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为深入探究桩帽对复合路基中桩体承载及变形特性的影响,假定带帽桩的桩侧与桩端荷载传递函数遵循双曲线模型,针对填土荷载作用下的单桩,开展了非线性荷载传递机制分析。桩侧采用荷载传递法,桩端利用圆孔扩张理论建立球孔扩张计算方法,建立了桩体、桩帽下部土体和桩间土体的微分控制方程。通过近似解法,得到了微分方程的解析解表达式。提出了涵盖加固区与下卧层的整体沉降数值计算方法,并通过工程实例对复合地基沉降的三个组成部分进行了计算,建立了加固区和下卧层区域沉降的数值解法,并验证了相关数值解法的准确性。
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考虑压力衰竭的古潜山储层裸眼井壁失稳规律分析

邱浩, 曹砚锋, 文敏, 侯泽宁, 齐致远

2026, 22(S1): 82-88. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.10

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裸眼完井地层在后期储层开发过程中,存在井壁失稳风险。以渤中26-6油田为背景,针对古潜山花岗岩储层裸眼完井压力衰竭后的井壁稳定性问题,建立了考虑地层压力衰竭影响的裸眼井壁坍塌压力计算模型,考虑了孔隙压力变化对井周应力的影响,从井壁围岩屈服极限和坍塌破坏区角度分析了压力衰竭的井壁失稳机理,并结合实际地层参数进行了坍塌压力预测,结果表明:随着地层压力衰竭,不同地层压力下井壁存在极限屈服距离,地层压力越低,极限屈服距离越小;随着压力衰竭程度越大,井眼的破坏形式越复杂;地层压力衰竭后,地层坍塌压力整体增加,最优井斜角范围主要向低井斜(0~30°)工况倾斜,对于裸眼地层,在压力衰竭后采用低井斜钻井井壁更为稳定。
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超大跨顺层偏压小净距隧道围岩荷载计算方法研究

厉志, 曹钰晖, 钟祖良, 李小勇, 温元平

2026, 22(S1): 89-96. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.11

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针对超大跨顺层偏压小净距隧道中围岩荷载分布特征不明确、相关规律研究匮乏且理论推导不足的问题,本文以重庆轨道交通27号线磁器口车站工程为依托,结合数值模拟与强度折减法,揭示了该类隧道在先行洞及双洞开挖后的围岩变形与破坏模式。基于其破坏特征,在合理假定基础上区分不同施工工况,构建了适用于浅埋超大跨顺层偏压小净距隧道的围岩压力计算力学模型,推导出考虑左右洞先后施工影响的围岩压力理论计算方法,并通过依托工程实测数据对理论结果进行对比验证,评估其合理性与适用性。
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岩石冲击损伤演化特征及统计损伤本构模型

折海成, 梁延续, 刘思其, 胡再强

2026, 22(S1): 97-106. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.12

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在地下工程中,爆破或机械破岩技术对地下洞室围岩产生不同程度的冲击扰动损伤。通过设计岩石冲击扰动试验,并对扰动后的岩石试样进行核磁共振和三轴压缩试验,分析岩石试样内部孔隙类型演变规律,确定能谱面积与孔隙率之间的关系,并结合Weibull分布和Drucker-Prager强度准则建立考虑冲击扰动的岩石统计损伤模型和本构模型。结果表明:(1)随冲击次数增加,不同类型的孔隙都有增加,其中,中、大孔隙相对微孔隙增加幅度较大些;(2)随冲击次数增加,孔隙率、膨胀率均明显增加,但随冲击次数增加其增长速率变缓,表明中、大孔隙对动力冲击扰动效应又产生缓冲作用;(3)随着冲击次数的增加,起初抗剪强度降速较快,说明孔隙和裂纹的扰动发育对岩石力学性质产生劣化效应显著,随后抗剪强度降速变缓,表明孔隙和裂纹增长发育又对冲击扰动产生抑制作用。
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巴西劈裂与三点弯试验下岩石抗拉强度对比研究

岳恩希, 张芳, 易振华, 彭俊, 伍法权

2026, 22(S1): 107-119. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.13

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岩石抗拉强度是岩石力学的重要参数,也是岩体工程设计与稳定性评价的关键指标。为对比不同试验方法下岩石抗拉强度及其破坏机理,选取多种典型岩石,分别开展巴西劈裂与三点弯试验,同时结合声发射与数字图像技术(DIC)对加载过程中的损伤演化进行监测。结果表明:(1)三点弯得出的强度为抗折强度,但岩石本质上也是拉伸破坏,其强度约为巴西劈裂强度的2.5倍,其变形模量也高于巴西劈裂法;(2)两种试验在加载初始阶段声发射信号均较弱,在接近破坏时信号急剧上升,与破坏过程表现出良好的对应关系;(3)受应力状态差异影响,巴西劈裂试验中岩石处于拉-压耦合状态,裂纹由圆盘中部起裂并沿加载直径扩展;三点弯试验中梁体下缘近似单轴受拉,裂纹由下缘中部偏两侧萌生并向上扩展,二者在变形模式与破坏机理上存在本质差异。
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不同尺寸砂岩单轴加载破坏电磁辐射响应特征

李柱, 李振雷, 童永军

2026, 22(S1): 120-128. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.14

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岩石电磁辐射现象是岩石受载破裂过程中其内部能量集聚到承载极限后以电磁波形式向外辐射能量的一种物理现象。为探究不同尺寸砂岩单轴加载破坏电磁辐射响应特征,利用自主搭建的不同尺寸砂岩单轴压缩变形破坏过程电磁监测系统,对砂岩展开了单轴加载破坏实验,探究岩石尺寸对电磁辐射信号的影响。结果表明:砂岩单轴破坏产生的电磁辐射信号强度与试样尺寸成正相关;对于不同尺寸的砂岩试样,随着试样尺寸的增加,试样的峰值载荷增加,抗压强度呈现下降趋势,破坏产生的电磁辐射信号幅值越大;从砂岩破坏电磁辐射波形来看,随着砂岩试样尺寸的减小,其破坏产生的电磁辐射波形持续时间变短;砂岩单轴受载破坏产生的电磁辐射信号频带分布在0~40 kHz,信号主频分布在1 kHz以下,砂岩单轴破坏在多个频段存在峰值;随着砂岩试样尺寸的增加,单轴破坏产生的电磁辐射强度增加,试样完全破坏所需时间变长,其单轴破坏产生的电磁辐射波形持续时间更久。
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冻融环境根系分布作用下含根黄土力学特性研究

冯鑫迪, 杨更社, 刘慧, 吴玉硕, 潘振兴

2026, 22(S1): 129-141. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.15

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在边坡工程整治过程中,研究植物根系在土体的作用能够更准确地计算覆植边坡稳定性。以洛川地区黄土边坡为研究对象,通过对含有紫花苜蓿根系的陕北洛川黄土进行三轴不固结不排水试验,探究冻融循环作用下不同根系分布角度的含根黄土力学特性及细观作用机制。结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,90°和60°试样应力-应变曲线应变软化较明显,0°、30°和45°试样其应变软化较弱,试样的黏聚力和内摩擦角以及抗剪强度均呈现降低趋势,对内摩擦角的影响较小;(2)不同根系角度的含根黄土抗剪强度参数(抗剪强度、黏聚力)整体呈现“U”形分布,90°根系分布抗剪强度指标最大,0°次之,45°最小;(3)根系的加入使黄土试样的破坏形态分为斜剪破坏、剪胀破坏及斜剪+多裂纹破坏;(4)冻融循环对含根土体的作用主要体现水冰相变引起的孔隙扩展与根土界面弱化,多角度根系对裂隙扩展路径作用;(5)根系分量在法向作用明显的根系角度起到锚固作用,在边坡中能够加固深层土体;(6)根系分量在法向作用明显的根系角度起到加筋作用,在边坡中能够抑制冻融损伤和加固浅层边坡土体。研究成果揭示了含根黄土力学行为的冻融-根系角度协同机制,可为寒区生态护坡工程设计提供理论依据。
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含水率对花岗岩残积土双向循环剪切特性的影响

任宇, 金亦飞, 刘飞禹, 李进晓

2026, 22(S1): 142-151. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.16

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受季风气候的影响,我国广东和福建两省广泛存在的花岗岩残积土路基含水率在一年中变化幅度较大,且交通荷载会使土体内部产生多向复合动应力场,因此研究含水率对花岗岩残积土在多向循环荷载作用下动力特性的影响具有重要意义。采用双向循环大型直剪仪,在四种含水率(14%、19%、24%、29%)和三种初始法向应力(200、250、300 kPa)的条件下对花岗岩残积土开展了一系列法向循环荷载作用下水平循环直剪试验,对花岗岩残积土的循环剪切特性进行了研究,结果表明:当含水率从14%增加到24%时,花岗岩残积土的峰值剪应力先增大后减小,当含水率从24%增加到29%时,峰值剪应力随含水率的变化规律受法向应力初始值的影响;竖向位移随含水率和初始法向应力的增大而减小;阻尼比随含水率和初始法向应力的上升而上升;剪切面摩擦系数随含水率的增大先减小后增大。
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深埋隧道穿越强渗透裂隙带的渗流场演化规律研究

郭小雄, 彭旸, 郑泽福, 董柯岐, 张强

2026, 22(S1): 152-161. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.17

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复杂山区隧道穿越富水构造带时易发生突水涌灾害,严重威胁施工安全。采用室内试验和数值模拟,研究了边界水位、开挖进尺及洞壁排水率等因素对围岩渗流场的影响,分析了裂隙带几何形态及渗透特性的调控机制。结果表明:裂隙带作为主要渗流通道,揭露后涌水量激增且水压突变;裂隙产状显著影响渗流特征,倾角减小或裂隙带走向-隧道轴线夹角增加使涌水量非线性增加;排水量增加导致近洞壁水头显著降低,但影响范围有限;裂隙带厚度和渗透系数与涌水量呈线性正相关,二者分别通过几何效应和材料效应影响涌水量,但不改变水头分布。研究结果可为复杂地质条件下隧道突涌水防控提供科学依据。
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珠江入海口二元地层高承压水渗流特征试验研究

刘驰, 余飞, 左昌群, 李剑, 秦尚林

2026, 22(S1): 162-169. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.18

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珠江入海口地区具有典型的二元地层特征,深厚隔水层下发育高承压含水层,渗透性变化大,地下工程开挖后涌水风险较大。为弄清珠江入海口二元地层渗透参数变化规律,依托实际工程开展了完整井、非完整井抽水试验,同时采用基于颗粒分析的半理论半经验模型进行了对比验证分析。结果表明:临海区域承压水头较高,接近于地表,并随潮汐波动,波动幅度约为日潮差的1/6;主要含水砂层的抽水试验成果受上下相邻土层渗透性影响较大,对于厚度较大的含水砂层来说,非完整井抽水试验能更好地反映渗透系数空间上的变化特征;颗粒分析试验揭示渗透系数变化与其粉粒、黏粒含量差异性有关,通过半理论半经验模型计算分析,结合抽水试验成果给出了不同层位含水砂层渗透系数值域范围建议值,为珠江口地下工程设计及地下水控制提供科学依据。
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黄土隧道基底灰土桩试验特性及其质量判定研究

万玛龙智, 孙鹏程, 李钦华, 刘振华, 李又云

2026, 22(S1): 170-176. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.19

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为解决黄土隧道在初支结构封闭成环期限内的隧底灰土桩的质量评价问题,结合依托隧道工程隧底灰土桩设计与施工的实际状况,通过室内试验,获得了不同桩间土体含水率条件下灰土试件强度与波速随龄期增加的变化规律。结果表明:桩间土含水率对桩体试件的强度与波速有重要影响,当含水率超过20%时,桩体强度与波速均较低。此外,基于试验数据进一步分析,提出了隧道施工环境下灰土桩施工质量的综合评价办法。
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基坑开挖对已建盾构隧道受荷变形影响试验研究

黄大维, 陈凯, 蒋亚龙, 陈后宏, 陈永青

2026, 22(S1): 177-184. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.20

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基坑近距离开挖时,已建盾构隧道极易发生变形超限等问题。为研究基坑开挖施工对已建盾构隧道受力变形影响机制,设计了1∶10的缩尺模型试验,在填埋好的隧道一侧进行桩基支护,随后进行基坑开挖施工。结果表明:在基坑开挖过程中,已建盾构隧道在基坑开挖范围内周围土压力均有所减小,其中靠近基坑开挖侧的水平土压力减小最大,基坑开挖对侧的水平土压力减小最小;由于模型隧道发生挠曲变形,在基坑开挖范围外一定周围土压力略微增大,且随着深度的加深土压力变化更大;已建盾构隧道在基坑开挖范围内横向直径变大,竖向直径变小,发生横椭圆变形;在基坑开挖范围外横向直径变小,竖向直径变大,发生竖椭圆变形,且随着深度的加深变化更明显;基坑开挖过程中,盾构隧道不仅发生纵向挠曲变形,同时发生横断面变形;基坑开挖对盾构隧道的影响分析中应该将盾构隧道考虑为管状结构进行分析,纵向挠曲变形与横断面变形均不容忽视。
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砂性地层中基坑尺寸及桩参数对抗拔桩承载力影响

黄展军, 王际凯, 石钰锋, 邱友根, 侯世磊

2026, 22(S1): 185-193. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.21

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在基坑开挖卸荷面积较大的工程场景中,传统原位试桩结果的可靠性面临挑战,而桩侧桩-土界面法向压力作为反映开挖卸荷对抗拔桩承载性状影响的关键指标,目前相关研究仍较为匮乏。鉴于此,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,通过调控基坑几何尺寸、桩体结构参数等关键变量,系统探究开挖卸荷条件下抗拔桩的应力响应规律与承载机理。结果表明:基坑宽度对抗拔桩极限承载力的影响存在临界阈值,未达该阈值时,承载力与基坑宽度呈负相关;当抗拔桩有效埋置长度固定时,开挖卸荷作用下的桩侧法向应力分布特征为:与基坑深度呈正相关关系,与基坑宽度呈负相关关系,相比之下,桩径及桩长的改变对该应力的扰动较小,可忽略不计;当桩长较小且基坑深度及宽度较大时,桩侧极限法向应力近似一条直线;在特定条件下,“套管法”所得开挖后桩极限承载力具有工程参考价值。
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恒温老化-循环拉伸下密封层的力学与渗透性能

闻锐, 蔡丽婧, 胡俊清, 叶一航, 夏才初

2026, 22(S1): 194-202. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.22

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本文针对压气储能地下洞室柔性密封材料在恒温老化与循环拉伸作用下力学性能和渗透特性变化的问题,以丁基橡胶为研究对象,开展了循环拉伸加载与恒温热老化试验,系统研究了不同循环次数与温度条件下材料拉伸强度、拉断伸长率及气体渗透系数的演变规律。试验结果表明:随着应变循环次数增加,柔性密封材料的拉伸强度、渗透性降低,拉断伸长率升高,同时发现了丁基橡胶1 500次应力循环前后力学性能的不同。而在恒温老化作用下,随着温度水平的上升,柔性密封材料的力学性能有所下降,但不影响密封层的使用性能,65 ℃恒温老化作用对密封层的渗透影响较小,而80 ℃尤其是100 ℃时渗透性有较为明显的上升,所以压气储能洞室需尽量控制最高温度。
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不同浇筑方式下明洞隧道结构水化热效应研究

徐平, 刘惟, 陈宾, 乔彪, 康炜炜

2026, 22(S1): 203-212. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.23

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为探究大体积混凝土明洞隧道结构在水化热作用下的开裂敏感性及分布特征,以广湛高铁机场明洞隧道工程为背景,采用现场监测与数值模拟相结合的方法,研究了底板-拱墙间隔浇筑与连续浇筑两种方式下的混凝土水化热效应及抗裂性能。结果表明:两种浇筑方式下,混凝土表层防裂安全系数均低于1.15,为潜在开裂敏感区域。连续浇筑条件下,开裂敏感区域主要分布于混凝土表层,隧道整体最小防裂安全系数为0.34;间隔浇筑条件下,开裂敏感区域不仅分布于混凝土表层,还在拱墙养护阶段出现于拱脚处底板内部,其底板与拱墙的最小防裂安全系数分别为0.43和0.49。两种浇筑方式的差异主要集中于底板-拱墙接触区域,间隔浇筑在养护阶段该区域防裂安全系数低于1.15,而连续浇筑该区域大于1.15且隧道整体性更好,但其防裂安全系数最小值较间隔浇筑略有降低。总体而言,连续浇筑虽在一定程度上整体降低了防裂安全系数最小值,但提高了拱脚处底板内部的防裂安全系数最小值,致使潜在开裂敏感区域主要集中于混凝土表层。在此情况下,通过针对性加强表面防裂措施即可有效控制裂缝发展,并有利于缩短施工工期。研究成果可为类似工程的浇筑方案选择及温控防裂设计提供参考。

设计、施工、监测

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重庆市科学大道九龙坡段综合管廊工程设计

朱语聪, 陈军, 吴桐, 乔玉英, 张宇

2026, 22(S1): 213-221. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.24

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基于重庆市科学大道九龙坡段综合管廊工程,从运营与安全需求出发,结合重庆山地城市复杂地质与多专业管线入廊条件开展定制化设计,确定给水(DN1200、DN300)、再生水(DN300)、10 kV电力、通信以及110/220 kV高压电缆等入廊方案,并在高压舱引入GIL(气体绝缘金属封闭输电线路)技术以提升输电可靠性。综合管廊沿科学大道九龙坡段道路西侧辅道下线性布置,总长7 003.556 m,采用综合舱+高压舱双舱矩形断面与分层支架体系,曲线段采用直折沟组织出线,关键节点设置T型与十字型支线交叉,实现管线分支、连通与断面转换的协同优化。岩土方面针对填挖交错、临建受限及高挖方岩石段等工况,分别采用分级放坡、钻孔灌注桩支护及肋柱式锚杆挡墙等差异化支护措施,并结合块片石换填与高压旋喷桩地基加固满足承载与变形控制。结构采用预制标准段与现浇节点段融合,主体为C40混凝土、抗渗等级P10并按100年耐久性配置防腐与双层双向配筋;同时配套防火分区、通风、排水及智能监控系统并预留智慧化设备条件。研究成果可为复杂环境综合管廊工程设计提供参考。
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大直径盾构施工围岩附加应力分析与计算

李继超, 郭东, 栾帅, 邱运军, 李永裕

2026, 22(S1): 222-229. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.25

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大直径盾构施工技术为城市轨道交通建设的首选工法,但施工中面临着大断面开挖、高施工荷载、地层扰动明显等严峻挑战。目前关于大直径盾构施工先掘进、后注浆导致的围岩应力动态演化规律及受力机理的研究仍存在明显不足。提出了一种盾构掘进隧道围岩应力实时监测方法,对大直径土压平衡盾构隧道施工过程中围岩应力变化进行监测与分析。基于测试结果分析盾构施工过程中围岩附加应力的变化规律,并对盾构掘进围岩附加应力的计算方法进行讨论。结果表明:盾构施工过程中,隧道围岩总应力变化分2个阶段,一阶段为盾构掘进刀盘到达前由盾构掘进施加在掌子面的接触压力所导致;二阶段为刀盘穿越监测位置后,监测位置管片拼装后同步注浆压力所导致,在盾构穿越后仍会存在一个残余附加应力。基于盾构掘进掌子面接触压力得出了一阶段围岩附加应力计算方法,基于同步注浆压力得出了二阶段围岩附加应力计算方法。此外,得出了盾构施工导致的不同间距下围岩附加总应力最大值与围岩残余附加应力计算方法。并基于其他区域盾构掘进对上述围岩附加应力变化规律与计算方法进行了验证。结果表明:本文提出的盾构施工引起的围岩附加应力计算方法精度满足9米级土压盾构在岩石完整性较好的硬岩地层中施工时的工程需求;大直径盾构岩层围岩应力影响范围约0.5倍盾构直径,应重点控制掌子面接触压力与同步注浆压力,以降低围岩附加应力与残余变形。
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强空间效应下方形基坑水平变形特性与稳定性研究

王高科, 陈建伟, 杨明

2026, 22(S1): 230-240. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.26

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为准确辨识强空间效应对软土地区方形基坑支护结构水平变形特性和基坑整体稳定性的影响,以宁波九龙大道快速路项目为研究背景,先是统计分析了71个方形基坑支护设计参数的分布特征,提出了强空间效应的判定依据。而后,建立了典型方形基坑的三维有限元模型,分析了基坑支护结构水平变形及主应力的演变过程,并通过参数分析法得到了强空间效应的基坑平面临界尺寸。最后,基于强度折减法分析了基坑整体稳定性,并提出了强空间效应下类似基坑工程稳定性的计算公式。结果表明:(1)强空间效应影响下,方形基坑支护结构水平变形在长、宽、深度均呈抛物线分布模式,曲线可用严格单调函数表达;(2)平面尺寸越小,空间效应越强,土体扰动范围越小。结合宁波软土地层实际,当基坑开挖深度≥4 m时,方形基坑强空间效应的临界平面尺寸为14.4 m×14.4 m;(3)强空间效应下基坑潜在滑动区域与地表交界线为全圆弧线。
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T形地铁车站基坑侧接既有群桩位移响应分析

邢雪辉, 赖丰文, 林金华, 董宝生, 许佳佳

2026, 22(S1): 241-251. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.27

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为揭示T形地铁车站基坑侧接既有群桩响应规律,依托厦门市嘉庚体育馆地铁换乘站工程,首先采用Revit软件建立滨海复合地层T形基坑-群桩基础的BIM模型,通过Python语言开发了BIM-FEM(有限元)无损数据交互接口,实现将BIM模型高效且无损导入PLAXIS 3D有限元程序。基于现场标贯试验值(SPT-N),确定成层土小应变硬化(HSS)本构模型参数,建立了T形基坑侧接既有群桩的三维数值模型。将围护结构侧向位移与地表沉降数值结果与现场监测数据对比,两者吻合良好,验证了数值模型的准确性。进一步分析了T形基坑开挖全过程诱发邻近群桩侧向位移响应规律。结果表明:受T形基坑开挖影响,群桩表现出3种不同位移形式,近基坑侧呈现出“抛物线”型位移,群桩中部呈现出“抛物线+悬链线”型组合位移,远基坑侧呈现出“悬链线”式位移;既有桩基最大附加位移发生在距离基坑最近位置处。研究结果可为滨海复合地层近接既有群桩基坑施工提供理论支撑。
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储气库注采过程对膏岩盖层影响及其工程效应研究

刘翰, 陆星好, 张万宏, 苏培东, 林敏

2026, 22(S1): 252-264. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.28

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为保障储气库安全平稳运行,以黄草峡储气库为研究对象,基于数值模拟、现场检测和室内试验,研究了储气库注采过程对膏岩盖层和相邻隧道的影响,对其工程效应进行了分析。结果表明:(1)草储1井和草2井单井注采条件下,渝利铁路黄草山隧道和沪渝蓉高铁宝丰寺隧道的地层变形量均在安全限值范围内,天然气注采对隧道的影响受控于注采目的层与隧道的空间距离;(2)草储1井100次循环注采过程中,仅在嘉二¹和嘉二³两套直接膏岩盖层上有少量塑性区产生,盖层整体完整,且不会引起断层活化;(3)储气库气井及盖层密闭性好,断层侧向封闭性好,嘉陵江组目标地层的天然气难以泄漏逸散;(4)长涪高速黄草山隧道内的微量有害气体浓度均小于安全限值,储气库工程效应可控。
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杨房沟水电站渗控工程智能技术研究与应用

彭浩洋, 谢国权, 胡书红, 邓志云

2026, 22(S1): 265-273. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.29

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渗流破坏是水库大坝的主要破坏形式之一,防止渗流破坏、确保工程的安全建设与运行对渗控工程关键技术的研究具有重要意义。通过理论分析、数值模拟及数据分析,系统总结了杨房沟水电站渗控工程建设中的关键智能分析方法、技术、装备和系统。提出了变压变浆的三维多孔分序灌浆扩散模型,并对浆液流动过程进行了精确模拟;结合理论分析开发了渗控工程压力流量的聚类算法,以优化灌浆过程中流量与压力的预测;采用数据分析实现了自适应灌浆智能控制方法、灌浆质量智能检测技术及渗控参数(GCPA)溯源分析系统的应用。此外,通过构建实测渗流场反演及评估分析系统和渗控工程BIM管理数字孪生平台,实现了渗控工程全过程的智能管控和实时预警。研究成果确保了杨房沟水电站渗控质量,可为类似渗控工程建设提供参考。
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软土地层冻结法施工温度-位移耦合演化规律研究

赵鹏远, 刘永超, 李先飞, 齐伟, 易敏

2026, 22(S1): 274-285. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.30

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软土地区由于“高含水、低承载及强冻胀”的特性常导致人工冻结法施工困难。依托天津地铁11号线某区间联络通道工程现场实测数据,采用ABAQUS构建含冰-水相变的非线性热-力耦合模型,研究土体温度、冻结壁厚度与主隧道变形的时程响应与变化规律。结果表明:黏质粉土地层中冻结开始约25 d后冻结壁初始交圈,约36 d后冻土平均温度降至-10 ℃,约38 d后冻结壁最薄处厚度达到2 m,基本满足开挖条件;积极冻结期间主隧道的拱顶位移呈倒“V”形变形,其净空收敛呈“W”形变形;冻结壁交圈后土体冻胀效应显著加剧,导致地表隆起并以联络通道轴线为中心近似呈正态分布,隆起峰值与冻结管布设密度正相关,冻胀引起的地表隆起范围约为联络通道覆土厚度的2.16倍。研究揭示了天津黏质粉土地层冻结过程中的土体-隧道耦合变形规律,可为类似地层的冻结法参数设计与施工控制提供参考。
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小转弯半径盾构隧道壁后注浆引发管片错台研究

姚元

2026, 22(S1): 286-293. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.31

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为探究小转弯半径盾构隧道壁后注浆对管片错台的影响规律,以南昌地铁3号线7标段青山湖西站-上沙沟站区间隧道工程为背景,考虑注浆阶段螺栓预紧力、围岩压力、注浆荷载及浆液静态上浮力的作用,建立了注浆阶段管片错台有限元模型,采用数值模拟方法分析了注浆压力等因素对管片错台规律的影响。结果表明:水灰比一定时,注浆压力的增大对管片位移影响显著,若注浆压力选取不当,将引起环缝与纵缝错台超限;在满足渗透扩散半径要求的前提下,应合理选定注浆压力;水灰比为0.7的水泥浆在较低注浆压力下即可获得理想的渗透扩散半径,因此更适用于盾构隧道管片壁后注浆,其最适注浆压力为0.3 MPa。
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浅埋隧洞下穿铁路站场施工工法比选研究

李武, 向天兵, 杨小龙, 闫尚龙, 付梦蝶

2026, 22(S1): 294-300. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.32

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浅埋隧洞下穿铁路站场存在洞室安全稳定和地表敏感建筑物沉降变形控制的问题,选择合理的施工工法至关重要。针对滇中引水工程昆明段昆呈隧洞下穿金马村车站段面临穿越富水软弱土体、地表环境复杂敏感的情况,采用现场监测和数值模拟的方法,从围岩稳定性、地表沉降变形以及工期投资等方面对三台阶法、三台阶临时仰拱法和交叉中隔壁法三种施工工法进行了综合比选分析。结果表明:三台阶法铁路路基沉降超出控制值,交叉中隔壁法和三台阶临时仰拱法对洞室稳定和地表变形控制均满足要求,三台阶临时仰拱法在工期和经济性方面更优。当前监测数据和隧洞开挖支护实践表明,隧洞总体安全稳定,地表沉降变形可控,可为类似工程提供经验借鉴。
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小净距大断面城市隧道不中断交通扩挖支护方法研究

雷明锋, 扎西草, 杜三虎, 王立川, 郑穇然

2026, 22(S1): 301-311. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.33

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为研究城市浅埋隧道大断面扩建对对既有运营隧道的影响,并对扩建全过程安全性进行评价,以福州市象山隧道改扩建工程为工程背景,针对大断面浅埋隧道建立考虑隔离桩、抗浮桩、锚杆小导管及初期支护二衬的扩建全过程三维精细化数值模型,通过与隧道扩建施工监测资料进行对比,验证了数值模型的可靠性。结果表明:(1)上层隧道的开挖扩建为引起地表沉降及隧道周边扩建的控制工序,新旧隧道交界处附近初期支护拉应力较大;(2)对隧道扩建全过程进行安全性评估,发现当前支护措施及开挖步序下工程安全性总体可控,锚杆轴力(+39.74%)为主要风险源;(3)采用现有的支护措施扩建过程对既有运营隧道的影响较小,无需对其进行额外加固。
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超大跨穹顶直墙地下罐体开挖方法研究

白东锋, 姚红志, 史宝童, 郭腾飞, 程元虎

2026, 22(S1): 312-320. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.34

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为了研究超大跨穹顶直墙地下罐体的合理开挖方法,以某Ⅳ级围岩超大跨罐体为研究对象,提出了三种开挖方法:环形开挖法、条形开挖法及走“8”字开挖法。通过数值模拟研究了三种开挖方法下罐体的力学响应规律,并综合考虑施工效率、工期、造价等因素,优选出不同围岩情况下的合理工法。结果表明:(1)环形开挖法在外环/内环开挖阶段围岩变形平缓,但在中岩柱解除时易引发变形阶跃现象;(2)条形开挖法变形发展相对平缓,且施工后期变形发展较前期缓慢;(3)走“8”字开挖法前中期变形稳定性最佳,施工后期的变形介于另两种工法之间;(4)三种施工开挖方法在施工效率上排序为环形开挖法＞条形开挖法＞走“8”字开挖法,而在受力性能方面,走“8”字开挖法因应力分布均匀性最佳,结构变形控制效果最优;(5)综合考虑施工安全性、工程造价和施工效率,对于地质条件良好的区域,环形开挖法断面标准化、工效高、造价低,可作为优选工法,对于围岩破碎容易失稳的区域推荐采用条形开挖法或走“8”字开挖法。研究成果可为不同地质条件下超大跨罐体施工开挖方法选择提供理论依据。
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复杂环境硬岩竖井绿色高效开挖工艺和设备研究

曹平, 王亮, 陈云峰, 金强, 杨忠平

2026, 22(S1): 321-328. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.35

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繁华市区周边环境复杂,硬岩地层小断面开挖时大型机械设备使用受限导致超深竖井开挖困难,提出了一种“钻劈吊”的施工工法,研发了“钻孔式硬岩竖井掘进机”。在分析常规机械化竖井施工存在的不足基础上,阐明了“钻劈吊”工法施工工艺流程和“钻孔式硬岩竖井掘进机”装备创新性。结果表明:提出的“钻劈吊”工法和“钻孔式硬岩竖井掘进机”装备,相较于常规机械化竖井施工方案可提高竖井掘进效率1倍以上,同时具有低噪音、高智能化、少人力等优点,研究成果可为类似工程提供参考。
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超浅覆土大直径盾构隧道抗浮控制措施研究

何建林, 倪碧波, 蒋亚, 吴奎, 孙丰彪

2026, 22(S1): 329-336. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.36

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依托通甬高铁苏州东隧道工程,为了解决大直径盾构隧道上覆地层在不满足0.1倍洞径的超浅覆土工况下抗浮稳定控制问题,通过理论计算、数值模拟、现场监测相结合的手段,验证了地层加固联合门式框架结构的组合式抗浮控制措施的有效性。通过理论分析,确定了影响大直径盾构隧道上浮的主要受力机制,常规地层加固措施无法满足隧道的抗浮稳定要求,施作门式框架结构后,能够有效实现隧道抗浮。通过有限元模拟,证明了门式框架结构抗浮的有效性,抗浮作用效果主要取决于抗浮板与地层土体之间的作用力。对浅覆土段进行了地表监测,横断面变形呈现凸字形,最大上浮量为9.7 mm,主要影响1.5倍洞径的范围;纵断面变形呈现三段式分布特征,主要受覆土深度及抗浮措施影响。地表竖向变形量均未达到预警值,验证了地层加固联合门式框架结构的组合式抗浮控制措施的有效性。
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深埋超高压泥水平衡顶管立体排水及施工技术研究

拓明星, 冯赛奥, 陈俊武, 冯柴微, 邓志云

2026, 22(S1): 337-346. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.37

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针对深埋富水地层隧道施工中传统疏排水工法在高水压、强突涌风险条件下适应性不足的问题,提出了一种基于泥水平衡顶管的立体排水技术,并依托王家寨隧道工程对其实施效果及关键技术问题进行了系统研究。通过在掌子面前方布设大直径泥水平衡顶管,并结合管内径向泄水孔构建立体排水网络,实现了承压水的集中引排与水力环境重构。工程实践表明,顶管排水系统运行后,掌子面水压由约0.35 MPa稳定降低至0.15~0.20 MPa,显著削弱了高压地下水致灾风险。针对强富水粉细砂地层中顶进阻力大的问题,采用触变泥浆减阻与振动减阻相结合的措施,施工统计结果显示,管-土动摩阻力较静摩阻力降低约26.5%,有效改善了停顿—再启动工况下的顶进稳定性。在此基础上,对比分析了不同顶推力计算方法在超高压富水地层中的适用性差异,指出仅基于结构控制的顶推力取值难以反映极端工况下的阻力上限,需结合承压水作用与摩阻累积效应,并通过系统级分段推进策略加以应对。研究成果可为类似深埋强富水地下空间工程的排水与施工风险控制提供参考。
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深部巷道穿越导水断层地面定向钻超前注浆治理技术

陈彦昭, 王建合, 李原, 王威, 王琦

2026, 22(S1): 347-358. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.38

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深部巷道穿越导水断层往往出现应力集中、围岩大变形、突水等问题,安全隐患大。为改善断层围岩物理力学性能,减轻巷道锚固支护压力,避免巷道掘进突水,以神火煤电刘河煤矿深部巷道过导水断层治理工程为例,全面总结分析了深部导水断层地面超前探查治理与评价技术。分析了深部巷道面临的水害特征及治理难度,设计了以地面定向钻探注浆技术对断层围岩进行超前的方案设计,分析了工程目标和任务,确定了注浆治理范围、治理层位、钻孔结构、注浆工艺和参数以及注浆结束标准等关键参数;对钻探工程质量评价提出了以钻探精度、简易水文观测成果、地层岩性和断层探查等手段的综合分析方法,有效保证了钻孔顺层钻进;注浆工程质量评价形成了注浆量、注浆压力和压水实验等综合分析方法,有效保证了注浆效果;工程治理效果采用理论计算、水害治理效果分析和井下瞬变电磁超前探测等综合分析评价方法,有效检验和评价了工程治理效果。工程实践表明,利用地面定向钻对深部巷道断层围岩进行超前注浆,能够超前改善深部巷道断层围岩物理力学性能,降低巷道过断层支护成本,避免突水威胁。相比传统井下注浆方法,新技术安全系数高、注浆效能高。
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盾构隧道注浆纠偏施工工艺研究

王庭博

2026, 22(S1): 359-367. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.39

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为解决软土盾构隧道注浆纠偏工艺方案主要依据工程经验的现状,通过典型注浆案例总结、注浆影响环境监测和原位测试、三维多孔注浆数值模拟等手段,分析影响注浆纠偏效果的相关因素和工后长期效应,研究单孔注浆沿隧道纵向的影响范围以及排水消压、多孔注浆次序对纠偏效果的影响。结果表明:注浆孔边距、注浆排距、注浆次序等系列注浆参数是影响注浆纠偏效果的相关关键因素;多排注浆孔需合理设计注浆排距、注浆孔距和注浆次序,避免先期注浆致使土体达到的应力状态的影响;注浆的即时效应引发土体中产生超静孔隙水压力,长期效应表现为工后修复的隧道横向收敛变形随超孔压消散而发生回弹;提出在注浆管外增设囊袋以约束浆液扩散范围的方法,使注浆形成连续注浆体有效挤压土体;考虑在注浆施工过程中增设排水措施以消除产生超孔压,避免工后因超孔压消散而使修复的径向变形发生回弹;提出多排注浆方案加大注浆排间距,以消除先期注浆引起土体应力水平提高的影响,避免等量不等效的纠偏治理现象。初步形成了“固浆、消压、序孔”的注浆纠偏施工改进工艺。研究结果可为优化盾构隧道纠偏工艺和提升注浆纠偏效果提供参考。
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开挖条件下PSCW工法桩承载特性研究

代恒军, 郭哲, 朱方兵, 李浩博, 章荣军

2026, 22(S1): 368-374. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.40

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针对硬质地层中使用SMW工法桩进行基坑支护时存在钻孔难度大、搅拌不均匀和采用钻孔灌注桩进行支护时造价高等难题,为了实现基建领域的科技创新与可持续发展的战略要求,提出了一种成桩方便、桩身完整性好、强度高、绿色环保的新型PSCW工法桩。采用离心试验和数值模拟相结合的方法对开挖条件下该工法桩的位移、侧向土压力、弯矩进行了研究,并重点分析了桩身固化土与H型钢的荷载分担比以及用铝管替代H型钢的影响,结果表明:(1)PSCW工法桩的材料强度满足设计要求,桩身最大横向位移、桩身最大正弯矩、桩身最大负弯矩分别出现在0.5H、0.67H和1.33H处(H为基坑开挖深度);(2)基坑开挖导致桩侧(基坑外侧)土压力由静止土压力向主动土压力转变,后者数值上小于前者,且浅层土体所受影响大于深层土体;(3)制桩时用同刚度铝管替代H型钢是偏危险的,会明显低估桩身所受弯矩(最大差值约40%);(4)开挖结束后,桩身固化土与型钢的轴力分担比随深度的增加而增加,最大值为29.8%,桩身固化土基本不承受弯矩,最大值仅为0.72%。
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西天山超长隧道TBM性能提升及适应性评价研究

崔明, 邸学军, 黄帅

2026, 22(S1): 375-381. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.41

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针对西天山超长隧道复杂地质条件下TBM设备适应性评价缺乏定量判据的问题,基于现场实测数据,结合围岩等级与不良地质分布特征,构建了兼顾掘进效率与掘进经济性的WGM-TOPSIS综合评价体系。结果表明:西天山TBM较天山胜利隧道同级别设备在推力、额定扭矩、刀盘配置及超前探测系统等方面实现了针对性提升,其中推力提高25.44%,额定扭矩提高37.78%;评价结果显示,TBM掘进效率贴近度为0.795 4,达到完全适应;掘进经济性贴近度为0.798 0,处于较高适应水平;结合平导快速施工需求,取效率权重0.8、经济性权重0.2时,综合贴近度为0.795 9,适应等级为完全适应;工程在506 d内完成8 878 m平导掘进,验证了设备选型与参数配置的合理性。研究成果可为类似超长硬岩隧道TBM选型、参数优化与施工控制提供参考。
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地下电站进风道气流参数计算与实测研究

缪智昕, 袁赟, 龚波

2026, 22(S1): 382-390. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.42

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为了快速准确地计算地下电站进风道气流参数,构建了进风气流与进风道围岩的非稳态传热模型,并基于白鹤滩水电站以及长龙山抽水蓄能电站进厂交通洞进行了冬夏两季的逐时温湿度的实测和计算。结果表明:进风道的围岩有明显的蓄热蓄冷作用,各截面温度计算值与实测值最大误差为 2 ℃,平均误差为1.1 ℃以内,相对湿度计算值与实测值最大误差14.9%,模型预测的末端气流逐时温湿度与实测值的趋势高度一致;以焓值为考察指标,计算模型满足实际工程要求;利用计算模型得出地下电站的通风空调设计参数,设计参数采用进风道出口值时白鹤滩电站(风速0.92 m/s)空调工况可节省668 kW冷负荷,通风工况可节省109 kW冷负荷,长龙山电站(风速0.53 m/s)空调工况可节省243 kW冷负荷,通风工况可节省39 kW冷负荷。本文计算模型可以快速计算地下电站气流参数,用于优化通风空调设备选型。
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含裂隙岩层大直径盾构管片施工期变形监测与分析

吴君才, 陈杨, 靳军伟, 陈健, 张清隆

2026, 22(S1): 391-400. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.43

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大直径盾构隧道开挖可能会导致管片在施工期产生较大的变形,同时在不同地质及不同施工期对管片变形的影响也会不同。依托重庆长江隧道工程,利用隧道管片三维变形无线实时监测系统,对大直径盾构隧道施工期的管片变形进行现场监测,对比分析了不同地质及不同施工期管片变形特性。结果表明:所提出的监测方案可有效地解决盾构机管片拼装后狭小空间管片监测难的问题,同时实现监测数据的远程无线传输;施工期管片从脱出盾尾到稳定,管片变形持续增加,18~20环后稳定(时间150~180小时),衬砌变形以椭圆形为主,长轴方向随施工过程发生变化;位于高水压裂隙带的管片完全脱出盾尾后,发生的竖向位移较大,管片在此处发生了较大的上浮;管片转角稳定后,高水压裂隙带区段管片的竖向位移,远大于完整岩层段的管片。研究成果可为岩质地层盾构施工期管片变形提供参考。

防灾与环境

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缙云石窟沉凝灰岩灾变特征与稳定性评估

廖克武, 刘世皓, 吕庆, 郑俊

2026, 22(S1): 401-409. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.44

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浙江是我国火成岩较为发育的省份之一,火成岩出露面积约占全省陆地面积70%。沉凝灰岩作为火山碎屑岩向沉积岩过渡的岩石,兼具火成岩和沉积岩的双重特征。以缙云石窟沉凝灰岩硐窟为研究对象,综合采用无人机摄影、三维激光扫描、探地雷达与钻探等多勘查手段,系统揭示了该石窟群覆钟式、敞开式与阶坎式三种空间形态和岩壁拉裂、顶板变形、结构面破坏等多种灾变类型。通过室内试验与对比分析,揭示了该沉凝灰岩的抗压与抗拉强度仅为熔结凝灰岩的35%和20%,抗拉强度约为抗压强度的8.75%,力学特性更接近泥质粉砂岩,破坏模式表现为以剪切滑移为主的抗压破坏和以脆性张裂为主的抗拉破坏。结合RMR、Q指数法和数值模拟,综合评估了典型硐窟稳定性,证实3号硐窟稳定性优于2号硐窟。研究成果深化了对过渡型火山-沉积岩体力学行为及古地下洞室工程稳定性的认识,可为同类地质条件下的文物保护与工程开发提供参考。
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基于H-B准则的地下水与爆破扰动隧道围岩损伤分析

詹涛, 闵庆华, 郑福, 姜谙男

2026, 22(S1): 410-419. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.45

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在小净距隧道钻爆法工程施工中,围岩的稳定性常受到地下水与爆破循环扰动综合作用,可能导致围岩损伤失稳。传统的围岩稳定性计算通常采用线性强度准则的理想弹塑性模型,忽视了水致劣化和爆破累积损伤的耦合效应。为此,首先基于干湿循环试验和隧道现场声波测试,分析了隧道施工扰动地下水作用和循环爆破作用下的岩石损伤特性,建立了干湿循环-爆破累积-荷载耦合损伤演化公式。然后基于非线性H-B(Hoek-Brown)强度准则,提出了考虑干湿循环-爆破累积-荷载耦合的弹塑性损伤模型,通过Abaqus二次开发形成算法程序。最后进行了某地铁小净距隧道施工数值模拟,分析了围岩损伤的分布特征。结果表明:本文模型结果与现场实际数据一致,能够准确反映扰动地下水和爆破循环引起的围岩累积损伤特征。研究成果可为富水区小净距隧道钻爆法施工围岩稳定性分析提供支撑。
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基于XGBoost-SHAP的公路隧道能耗预测研究

刘松荣, 何世永, 季建波, 吕德周, 赵君豪

2026, 22(S1): 420-430. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.46

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针对公路隧道运营能耗高、现有研究缺乏对结构参数、车流量与能耗关联的量化分析,以及机器学习模型“黑箱”特性限制决策可信度等问题,提出了一种融合可解释人工智能(XAI)的隧道能耗预测框架。基于浙江金丽温高速公路60条隧道8年的运营数据,构建了包含隧道长度、净空面积、洞外亮度、车流量、灯具故障率及通风开启时间比例等特征的结构-车流-机电耦合数据集,采用XGBoost算法建立预测模型,并运用SHAP方法解析特征贡献机理。结果表明:模型预测精度高,测试集R²超过0.95,平均绝对百分比误差低于3.94%;隧道长度对能耗贡献度最大(SHAP值36.20万千瓦时),通风开启时间比例与洞外亮度次之;特征分析显示,当隧道长度达到1 200 m、车流量达到10 000 v/d、灯具故障率达到8%、通风开启比达到7.5%时,这些特征对能耗的贡献会由负转正;而洞外亮度达到3.75 kcd/m²时,其对能耗的贡献由正转负;特征交互分析进一步表明,长度大于1 500 m的隧道应控制净空面积在64 m²以内,洞外亮度高于3.8 kcd/m²时需要加强灯具维护,通风开启时间比例宜控制在7%左右。研究成果可为隧道节能设计与运营管理提供量化依据。
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基于数据增强策略的基坑变形预测性能研究

余祥俊, 秦学俊, 王贤均, 肖驰, 邱洪志

2026, 22(S1): 431-441. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.47

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深基坑工程因其复杂环境与多变地质条件,支护结构变形引发的坍塌事故频发,传统监测方法(如测斜仪)受成本与布点密度限制,导致数据样本量小、时序稀疏,严重制约了基于深度学习的支护结构深层水平位移预测模型的泛化能力与预警精度。为突破小样本约束并提升预测性能,以郑州千玺广场深基坑工程为例,采用数据增强技术对支护结构变形监测数据集进行有效扩充,并系统评估了该技术对长短期记忆网络、门控循环单元、卷积神经网络及iTransformer等深度学习模型预测性能的影响。结果表明:数据增强能显著克服样本不足的限制,大幅提高各模型对基坑变形的预测精度;当样本扩增至约40倍时,卷积神经网络、长短期记忆网络与门控循环单元模型的性能指标提升率均超过95%,其综合表现优于iTransformer模型。研究可为基坑失稳精准预警提供参考。
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超大沉井下沉量多源数据融合预测与主动控制

刘虎虎, 蒋凡, 邓发杰, 邵雄

2026, 22(S1): 442-450. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.48

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为确保超大沉井施工安全,解决下沉量异常预测与控制难题,以李埠长江公铁大桥北锚碇沉井为依托,提出基于多源传感数据决策融合的智能预测与主动控制方法。该方法实时采集刃脚土压力、结构应力等数据,经缺失值填补、异常点剔除及信号降噪等预处理提升质量,构建基于极限树算法(XT)的决策级融合预测模型。模型采用动态加权方法融合土压力与结构应力子模型结果,权重依子模型实时精度自适应调整,并通过滚动时间窗动态更新。结果表明:该模型精度显著优于单一数据源模型,均方根误差(RMSE)0.00 207,决定系数(R²)0.908,累计下沉量预测平均相对误差0.45%,单次预测耗时约1.47秒,满足实时性要求。最终建立了融合多源异常特征的分级预警体系,可为沉井施工主动控制提供理论与技术支撑。
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富水地层隧洞涌水量预测及智能排水技术研究

马健, 张天华, 黄建军, 徐京华, 陈征

2026, 22(S1): 451-458. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.49

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为进一步提升富水地层隧洞突、涌水灾害防治水平,在明确涌水量影响因素的基础上,采用PSO-RF算法实现对渝西水资源配置工程中的隧洞掌子面涌水量进行训练预测,并基于早期预测结果提出富水地层隧洞智能排水技术,实现对隧洞突、涌水灾害的早期防治,进一步提升隧洞工程建设的智能化水平。结果表明:较于RF、BP神经网络及LSTM常规单一预测模型,PSO-RF模型的预测精度提升37.14%以上;隧洞进、出口掌子面涌水量预测值R²分别为0.971 1和0.952 8,MSE分别为4.324 4和8.143 1,可见该模型对于隧洞涌水量预测的可行性良好;结合隧洞掌子面涌水量预测结果,实现对水压力智能排控,有效保障跨富水地层隧洞的施工及运营安全,并极大程度的保障隧址区生态环境。研究结果可为跨富水地层隧洞的施工安全提供技术支撑。
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超大直径盾构隧道下穿黄河大堤沉降影响因素研究

张怀, 侯啸岳, 侯伟亚, 刘锐, 路威

2026, 22(S1): 459-464. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.50

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针对盾构隧道下穿堤防引起的沉降问题,以济南黄岗路超大直径盾构隧道(开挖直径17.5m)下穿黄河大堤为背景,建立三维数值模型,模拟隧道下穿黄河大堤的动态施工过程。通过现场实测数据验证了模型的可靠性,研究了盾构推力、堤身加固、二次注浆和运行期不同渗漏量等对堤防沉降的影响。结果表明:增大盾构推力可有效降低堤顶沉降,建议在主沉降阶段将盾构推力由677 kPa提升至745 kPa;堤身加固至隧道顶部10 m可使堤顶最大沉降减小31.88%,加固深度可控制在隧道顶部10~30 m区间内;二次注浆滞后管片安装工序控制在6环以内有利于缓解堤顶沉降;建议加强运行期管片渗漏监测并做好应急预案,防范堤身主沉降区段对应管片的集中渗漏情况。
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基于响应面法的盾构结构耦合响应与加固研究

满本轩, 夏琼, 刘德仁

2026, 22(S1): 465-478. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.51

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基坑开挖引起下卧盾构隧道的变形具有显著的多因素耦合影响特征,其结构响应机理与分级控制路径尚缺乏系统研究。依托某高铁上跨地铁工程,建立考虑分步开挖和接触非线性的三维有限元模型,通过现场监测数据及文献算例对模型进行验证。在此基础上,选取7 个因素为设计变量,以管片隆起δ_s、节段张开角θ和螺栓应力σ_b为响应变量,结合 Box-Behnken 设计与 D-optimal 序贯增强策略,引入响应面方法构建七因素二次多项式模型。结果表明:坑距和埋深是放大或削弱结构响应的首要扰动因子,注浆、板凳桩及地层模量对变形具有显著抑制作用,钢板厚度与分区数主要承担细部优化功能。基于二次多项式主效应与交互项系数,归纳提出“扰动屏蔽—应力扩散—刚度协调”三阶段变形演化机理。在综合国内外变形控制标准和数值结果的基础上,构建了I～III 级结构响应风险分级体系,并提出与之对应的分级加固路径。研究成果可为复杂叠交条件下基坑开挖下下卧盾构隧道变形控制提供参考。
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倾斜隔离桩对坑外既有隧道保护效果研究

李卓峰, 丁龙, 莫石德

2026, 22(S1): 479-487. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.52

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为探究倾斜隔离桩对坑外既有隧道的保护效果及作用机理,结合模型试验与数值分析,对比研究无隔离桩、直立隔离桩、外倾斜隔离桩及内倾斜隔离桩工况。结果表明:基坑开挖时,地连墙与隔离桩均向基坑侧挠曲,隔离桩可降低地连墙及隧道弯矩;综合试验与模拟数据发现,隧道弯矩方面,外倾斜桩最大弯矩较直立桩减少28.7%、较无隔离桩减少58.1%;地连墙结构弯矩方面,外倾斜桩最大正弯矩较直立桩降幅20.9%、较无隔离桩降幅41.7%;与内倾斜桩因被动受压导致位移增大不同,外倾斜桩通过优化倾斜角度调整土压力,与地连墙及桩间土形成类整体刚体结构,有效减小桩后土体应变与隧道位移,故其对隧道的保护效果优于直立桩和内倾斜桩。
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铜矿地下采场井下泥石流动力灾变过程研究

李泽, 余锦阁, 刘文连, 韩鹏伟, 张小艳

2026, 22(S1): 488-498. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.53

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针对国内某铜矿地下采场井下泥石流灾害防控需求,基于SPH-DEM流固耦合方法,开展了井下泥石流动力灾变过程研究。首先建立了井下巷道泥石流流固耦合数值模型,研究了不同流量条件下泥石流的运动过程,获得了泥石流流量、流速变化和冲淤范围的变化规律;定量分析了井下作业的装载机、矿工受泥石流冲击的运动学响应及致灾程度,并给出了泥石流发生时井下作业人员的撤离时间和路径建议。结果表明:井下泥石流流量分布具有显著时间、空间相关性,泥石流流速可达6m/s;在泥石流冲击作用下装载机会发生缓慢滑移,并呈现一定的悬浮状态,对泥石流产生显著阻拦效应,能够截留约23.3%的泥石流;井下泥石流对矿工生命安全构成严重威胁,泥石流流量不同时作业人员的逃生时间介于7-27s之间,逃生时间受人员所处位置影响较大。研究可为采矿巷道井下泥石流灾害的科学防控提供理论支撑。
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中亚高寒隧道洞口雪害机理和风雪分布特征研究

支彬, 李长伟, 许晓静, 宋战平, 焦昂

2026, 22(S1): 499-509. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.54

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高海拔山区复杂地形与极端风雪条件叠加,导致隧道洞口风吹雪灾害频发,严重威胁工程建设安全与运营效率。以塔吉克斯坦中塔二期公路隧道为研究背景,基于气象观测数据以及地形数据,构建三维风雪两相流数值模型,系统分析高寒山区隧道洞口风吹雪灾害的分布特征与形成机理。结果表明:中高海拔区域归一化累加风力达0.5~0.7,构成高吹雪灾害的典型动力-物质耦合条件;隧道进出口地形落差引发气流收缩-扩张效应,在洞口背风侧形成低速涡旋区,诱发雪粒滞留与非对称堆积,流场扰动与结构反射共同构建“高速输运-低速沉积”灾害链式反应;冬季极端降雪与强风事件的时序耦合,推动雪粒输运-再沉积循环持续进行,初始积雪通过改变地表粗糙度诱发风场重构,形成“风吹雪-积雪地形-气流扰动”闭环正反馈机制,加剧灾害程度;入射风速越高,洞口前后风速梯度越显著,迎风侧加速效应与背风侧涡旋结构的耦合作用强化风吹雪复杂性,且入射风速每提升10%,背风侧积雪深度增长率达15%~20%,验证了风速对雪粒沉积的主导控制作用。研究成果可为高海拔寒区隧道洞口风吹雪灾害防治提供理论支撑。
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隧道钻爆法施工全过程粉尘纵向扩散规律研究

宋金深, 刘捷, 刘小军

2026, 22(S1): 510-518. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.55

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为揭示钻爆法隧道施工过程中粉尘的扩散规律,以新建柳梧铁路紫荆瑶山隧道为工程背景,基于气固两相流理论,采用计算流体动力学(CFD)方法,构建了隧道施工风-尘环境的实尺数值模型。模拟了不同施工工序(爆破、出渣、喷射混凝土、钻孔)、不同开挖方法(全断面、两台阶、三台阶)、不同岩性(砂岩、泥岩)以及不同爆破参数(低、中、高药量)对粉尘时空扩散特性的影响。结果表明:(1)爆破作业产生的粉尘浓度最高,出渣阶段粉尘浓度较爆破阶段降低75.61%,喷射混凝土阶段降低85.59%,钻孔作业阶段降低96.98%;(2)开挖方法对粉尘浓度影响显著,与全断面法相比,两台阶法和三台阶法施工(通风5分钟后)的粉尘浓度分别降低了19.90%和33.90%;(3)泥岩易破碎,粉尘颗粒更细、悬浮性更强,扩散范围更广,浓度更高,砂岩粉尘浓度较泥岩低34.89%;(4)高药量产尘量最大,中药量较高药量降低34.64%,低药量较高药量降低75.03%。研究成果可为隧道施工现场喷雾降尘等防尘措施的优化设计提供参考。
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倾斜重点排烟隧道火灾烟气蔓延距离及控制研究

朱子琳, 郭庆华, 张耀, 李兴莉

2026, 22(S1): 519-528. https://doi.org/10.20174/j.JUSE.2026.S1.56

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为得到倾斜重点排烟隧道火灾烟气控制方案,采用数值仿真方法,考虑隧道坡度、热释放速率(HRR)、排烟量、排烟口面积、排烟口宽长比、排烟口个数、排烟口间距等因素,对不同坡度下重点排烟隧道火灾烟气临界蔓延距离进行了研究,提出了基于火灾规模和隧道坡度共同作用的重点排烟系统设计建议。结果表明:排烟量的增大对水平隧道烟气控制有利,对于倾斜隧道烟气控制效果提升不大,排烟口上下游布置个数很大程度决定了倾斜隧道火灾烟气能否得到控制;增加排烟口宽度、减小排烟口间距都会缩短烟气蔓延距离;在各种火灾规模下,坡度不同所需的临界排烟量不同。

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