2006年, 第23卷, 第1期　
刊出日期：2006-01-15

  

路网研究

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路网研究
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  浅谈京广线郑州至武汉间提速消除限速区段的必要性

  张素敏

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 1-3.

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  研究目的：京广线作为我国南北运输的主要通道，在客货运输中起着国民经济大动脉作用，而位于京广线中段的郑州至武汉间铁路在路网中的作用更是举足轻重。消除郑州至武汉间仅存的两个限速区段，提高郑武全段乃至京广全线的通过能力及客货列车运行速度，进一步适应客货运输的发展需求，提高铁路在运输市场的竞争力。

  研究方法：通过分析郑州至武汉间铁路历经6次大提速改造之后仍然存在的主要薄弱环节：运输能力紧张，运输数量不能适应发展需求及运行速度偏低，运输质量不能满足市场需求等，论证消除限速区段的必要性；通过对两个限速区段改造方案的研究，论证消除限速区段的可行性。

  研究结果：消除郑州至武汉间孟庙-人和站南及长台关-陈家河间两个限速区段技术上是可行的，经济上是合理的。

  研究结论：消除孟庙-人和站南限速区段对长台关-陈家河段同时实施落坡及提速改线工程，既能满足郑州至武汉间全段客车提速的要求，也能适应既有线未来大量货物列车的运输需求，宜尽早实施。
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  山区道路工程与环境协调的设计原理

  蒋忠信，崔鹏

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 4-10.

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  研究目的：山区道路沿线自然环境脆弱，道路工程建设引发的急待解决的主要环境问题有：隧道排水导致山区水资源涸竭，路堑高边坡破坏植被，路堑开挖诱发工程滑坡，工程弃方引起水土流失。

  研究方法：为解决这些工程环境问题，从工程与环境的相互作用出发，归纳了相应的与环境协调的设计原理。

  研究结果：(1)通过建立隧道工程与水环境的相互作用链，提出基于水环境平衡的隧道“以堵为主”的防排水设计原理，以防治洞顶水环境灾害和隧道水害；(2)通过分析边坡高度与支挡工程的关系和边坡防护与生态环境的关系，提出控制路基边坡高度的支挡收坡设计原理，为路基高边坡的防治提供对策；(3)通过分析路堑边坡的工程路径与坡体岩土的响应，将传统的自上向下开挖再自下而上支护的工程路径更新为自上而下分级支护和坡脚预加固工程路径的路堑边坡设计施工新理念，以保持开挖坡体的稳定；(4)针对工程弃方所致环境问题，提出沟头填垦的工程弃方开发性处理原理。

  研究结论：上述道路工程与环境协调的设计原理可从源头上控制主要的道路工程环境问题。转变固有的设计观念，更新为与环境协调的设计理念，需要一个深化认识的过程。加之这些道路工程与环境协调的设计原理还尚待完善，因此能引起同行对道路工程环境问题及其设计对策的关注，就达到了本文的目的。

   
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  大地四边形在隧道洞口投点控制测量中的应用

  段杰

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 11-14.

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  研究目的：施工测量是隧道施工中的基础工作，在隧道施工中如何做好控制测量是一个必须重视的问题，包括现场布设控制点位、外业测量、内业整理等工作都需要根据工程实际情况选择正确、合适的方法。

  研究方法:本文从洞口的投点布设要求、大地四边形的特点及适用性、大地四边形的内业计算方法、工程实例等几方面进行介绍，通过比较、分析，阐述了大地四边形在隧道控制测量中应用的理论和方法。

  研究结果:提出大地四边形控制网是用于洞口控制测量的一种比较方便、精确度高的方法，本文中的计算方法和实例运用对类似隧道施工中的投点位置选择、洞口控制网布设、内业数据处理等工作有一定的参考作用。

  研究结论：施工控制网的布设有很多种形式，具体采用何种形式应根据控制侧量的要求，并结合工程的特点进行选择，既要保证控制测量的精度，又要方便施工。
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  城市轨道交通智能综合监控系统设计

  彭辉，徐志修，周文华

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 15-18.

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  研究目的：城市轨道交通监控系统是运营阶段管理工作的核心，其监控范围的广度和深度直接影响轨道交通运营质量。目前国内的监控系统，关键设备和技术大都从国外全盘引进，很不经济，也造成了隐患。实现监控系统国产化势在必行。

  研究方法：本文在分析国内外城市轨道交通运营安全现状的基础上，提出了利用通信、计算机控制技术和人工智能技术，建立城市轨道智能运输系统的基本构想，并进一步提出城市轨道交通智能综合监控系统的设计框架。分析该综合监控系统的内涵、逻辑框架、结构信息流、物理框架和接口技术。

  研究结果：跟现有的监控系统相比，智能综合监控系统具有监测范围广、分工明确、实现集中化管理、一体化协调运作和智能化管理的特点，充分体现了以人为本的理念。

  研究结论：对于今后国内的城市轨道交通监控系统的建设具有科学的指导意义。
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  轨道交通杂散电流腐蚀的监测及防护研究

  杨立新，邸荣光，刘仕兵

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 19-21.

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  研究目的：分析地铁杂散电流腐蚀在线监测的原理，并对地铁杂散电流监测控制系统的软、硬件进行初步设计。同时对地铁杂散电流腐蚀防护措施提出看法。

  研究方法：结合地铁的实际情况及标准规定的杂散电流腐蚀危险性判定指标，选择埋地金属结构的极化电位作为监测的参数，采用具有电压稳定、不易极化、内阻低且具有一定机械强度的Cu/CuSO4作为参比电极；测控系统硬件的核心是基于ARM7微处理器，其高速的性能、丰富的接口资源，很容易实现测控功能。

  研究结果：该研究总结出了可用于预测金属结构在杂散的腐蚀轻度和腐蚀趋势的自动在线监测系统。

  研究结论：尽管地铁杂散电流的腐蚀性大，但只要采取科学合理的措施，设计合理的自动在线监测系统，有效地降低杂散电流腐蚀的损失，确保地铁长期运行使用的安全。
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  客运专线土工格室复合基床的试验研究

  曹新文，蔡英

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 22-26.

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  研究目的：在列车荷载的重复作用下，基床结构永久变形是轨道结构几何尺寸恶化的重要因素之一。采用土工格室复合基床结构可以强化基床表层强度和刚度，以满足特殊路段基床结构的需要。

  研究方法：本文介绍了适用于客运专线的土工格室复合基床结构的4组动态模型试验。试验在室内填筑了宽7m、长4m、高1.05-1.55 m的路基基床模型，采用5 Hz、20~140 kN动荷载模拟列车荷载，每组重复加载150万次以反映列车对路基基床的重复荷载作用。为验证室内试验结果，在秦沈线进行了现场动态试验。试验结果表明，土工格室可均化基床、路基的动静应力分布，明显降低基床和路基的弹性和永久变形，减少运营维修养护工作量，且格室越高效果越好。

  研究结论：通过与现场试验结果对比，30 cm厚的土工格室复合基床表层基本能够满足客运专线对基床刚度和变形控制的要求。
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  CFG桩-网复合结构软基加固技术及其实际应用

  李昌宁，王炳龙，周顺华

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 27-31.

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  研究目的：探讨有关CFG桩加固软土地基的设计、施工等方面的问题。

  研究方法：通过CFG桩-网复合结构加固上海某高速铁路试验段深厚软土地基的工程实例，对该法处理软土地基的设计方法、施工工艺、质量检验方法及注意事项进行了详细的阐述，并对其加固软基机理进行了较为深人的分析和探讨，对两种不同桩长的加固效果、在路堤荷载下的沉降变形规律、土工格栅的应力应变等进行了相关试验和现场测试研究。

  研究结果：桩长为27 m穿透软土层的CFG桩一网复合结构，填筑施工完成8个月后能满足高速铁路(有碴轨道)对软土路基承载力和工后沉降5 cm的要求，为应用CFG桩加固技术进行深厚软基处理的设计、施工与质量检验等提供了可靠的数据和参考依据，为我国在软土地区修建客运专线积累了宝贵的经验。
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  斜坡软弱地基填方工程研究

  蒋鑫，邱延峻，魏永幸

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 32-35.

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  研究目的：为解决近年来在西南山区铁路工程实践中所遇到的斜坡软弱地基填方工程存在的易滑塌失稳的问题。

  研究方法：通过大量相关专业文献的阅读，在前人研究的基础上，较全面地回顾、评述了当前斜坡软弱地基填方工程的研究现状，包括斜坡软弱地基的定义、斜坡软弱地基的应力与变形特点、斜坡软弱地基填方工程安全性评价方法、斜坡软弱地基的试验分析及工程实践等，并就斜坡软弱地基填方工程的破坏模式、对上承结构的影响及合理失稳判据及工程措施的选择等阐明了自己的观点。

  研究结论：斜坡软弱地基填方工程仍然是一个非常富有挑战性的课题，值得道路工程师进行更深人的研究。

   
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  红层软土地基沉降监测及预测

  邱恩喜，谢强，刘俊新

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 36-39.

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  研究目的：红层软泥岩是一种特殊岩土，具有易崩解、易风化、遇水易软化等特点。在这种特殊地质条件下，修建高等级铁路，必须要解决地基沉降问题。要准确地计算软土地基的沉降，特别是预测工后沉降，满足高速铁路暂行规定，仍是铁路建设中要解决的关键问题。

  研究方法：采用沉降管对经粉喷桩处理过的红层软土地基进行沉降监测，将得到沉降数据进行分析，分析软土地基沉降规律，通过指数函数进行拟合及预测其最终沉降量。

  研究结果：结果发现沉降管在红层软土地基的沉降监测得到了很好的应用，其预测结果表明经过粉喷桩处理后的软土地基的沉降满足高速铁路暂行规定。

  研究结论：证明该沉降管监测方法和预测方法应用在红层软土地基沉降中是合理的。
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  帷幕注浆在富水地层桩基施工中的应用

  杨波，杨转运，廖渭阳

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 40-43.

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  研究目的：帷幕注浆具有施工机具不受空间的限制、无大量返浆和废液需要处理以及对地下水和环境无污染等优点，对不同地层均能取得土体强度增加、渗透系数明显减小的工程效果，并产生良好的护壁作用。采用帷幕注浆可解决在渗透系数大、承压水头高的地层中进行特大桥桩基施工中面临成孔困难的问题，本文进一步探讨了该工艺在西南地区某长江大桥施工中的应用经验。

  研究方法：结合某长江大桥桩基施工的工程实例，论述了帷幕注浆的设计要点、施工工艺，并且介绍了判定帷幕注浆止水效果的原位测试方法，对测试结果进行了深人的分析。

  研究结果：在正常的压力状态下，地层的综合渗透系数在10-5cm/s数量级；在水压力大于0.3 MPa情况下帷幕可能会出现水力劈裂现象，导致渗透系数增大。

  研究结论：采用帷幕注浆止水效果明显，保证了桩基的顺利施工。
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  D型施工便梁动态特性的有限元分析

  郭相武

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 44-47.

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  研究目的：D型施工便梁常作为一种临时结构加固既有线路，《铁路工务安全规则》中规定列车通过便梁时限速45 km/h，而实际上为减少施工对运输的干扰，往往需将限速值提高至60 km/h及以上。本课题为其提供理论依据。

  研究方法：运用有限元的分析方法，通过建立数学模型，对使便梁所受载何进行力学分析。

  研究结论：便梁在实际荷载作用下实测的竖向挠度值与利用本研究方法在考虑了冲击系数后得到的计算结果十分接近；便梁跨中横向位移实测结果与计算结果也十分接近，略小于计算值；实测D24便梁的频率为3.7236 Hz，比理论计算结果大8.8%，便梁具有足够的刚度。
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  梁格理论在某斜交连续梁结构分析中的应用

  卢彭真，张俊平

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 48-52.

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  研究目的：针对T型宽实体连续板梁桥受力复杂的结构特点以及用常规的结构分析方式难以对结构的受力行为进行较好把握的问题。

  研究方法：应用梁格理论对某斜交T型宽实体连续板梁桥进行结构计算简化，利用刚度等效的原则对原结构进行结构模拟以及运用有限元的分析方法对结构进行离散，同时利用通用有限元程序软件SAP2000对简化的梁格模型进行结构模拟分析。

  研究结果：为求解分析宽、斜受力复杂的连续梁、与此结构类似的箱梁以及实体板梁提供了一种实用简便的分析计算方法。

  研究结论：通过具体的工程实例计算，并与板壳模型计算结果进行比较，证明了该理论在工程应用中具有较好的使用价值。

   
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  桥涵顶进施工事故的预防及处理

  韩立峰，许淑珍

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 53-56.

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  铁路立交桥涵施工重点为桥涵预制和铁路架空顶进，桥涵顶进是立交桥施工质量控制的最重要的一个环节。桥涵顶进施工采用多种方法，如:一次顶人法、对顶法、解体顶进法、开槽顶人法等，常用施工方法为一次顶人法。顶进施工常见质量通病为后背变形过大终止顶进、滑板下沉断裂、桥涵扎头开裂、线路横移影响行车等，本篇结合工程施工实例，详细阐述了桥涵顶进施工的技术要点，针对常见质量事故，提出了预防及处理的技术措施，室践证明本篇所提出的桥涵顶进事故的预防及处理措施切实可行，效果比较显著。
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  复杂条件下隧道围岩变形特征

  杨会军

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 57-60.

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  研究目的：新七道梁隧道是甘肃省在建的开挖断面最大的公路隧道，地质条件复杂。研究复杂条件下长大隧道围岩变形分布规律，可以指导隧道开挖支护设计施工，这也是隧道信息化施工的重要手段。

  研究方法：在现场布设收敛大量量测断面，并长期监测，对隧道围岩收敛测量数据进行曲线分析。

  研究结果:结果显示隧道开挖后围岩的变形具有时间相关性和空间相关性。包括3个阶段，即急剧变形阶段、缓慢增长阶段、基本稳定阶段。新七道梁隧道围岩变形具有变形较均匀、收敛速度快、变形小、拱顶下沉较水平收敛变形大的特征，这是地质条件、施工技术、周围环境综合作用的结果。表明隧道区围岩条件较好，自稳定性能强，隧道开挖支护设计施工技术科学合理，支护结构较强。围岩变形分析动态反馈于施工中，取得令人满意的结果。

  研究结论：地质条件复杂、岩性、空间位置变化频繁地段围岩变形变化大，应引起特别注意，并制定相应施工措施。
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  滑坡地段隧道变形的地质力学模型及工程防治措施

  陶志平，周德培

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 61-66.

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  研究目的：在山区铁路中，有很多隧道都修建在山体斜坡内。这些隧道常常会发生变形开裂等病害。调查表明，隧道变形病害与所在斜坡出现滑坡现象密切相关，并且严重危及铁路行车安全。针对这一问题，本文对隧道变形特征、滑坡与隧道变形的相互关系以及有效的工程防治措施等方面进行了研究。

  研究方法：在对滑坡地段近30座施工和运营隧道进行调研的基础上，根据隧道与滑面的相对位置关系及相应的隧道变形特征，建立地质力学模型。

  研究结果：建立了分析滑坡与隧道变形相互关系的4类地质力学模型，分析了4类模型的受力模式和变形特征。结合4类地质力学模型和工程实例，给出了针对隧道变形的不同特征选择工程防治措施的具体方法。

  研究结论：(1)隧道与滑面的相对位置关系是决定隧道变形特征的主要因素；(2)工程防治措施应与隧道的变形特征相结合。
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  宜万铁路别岩槽隧道F3断层突发性涌水治理

  张民庆，殷怀连

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 67-69.

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  研究目的：宜万铁路别岩槽隧道F3断层围岩破碎，为碎石土，局部溶隙、溶槽发育，有少量地下水，施工中按V级围岩采用超前小导管支护、格栅钢架支撑、网喷混凝土，采取台阶法开挖。在初期支护完成3个月后，由于受地表强降雨影响，致使隧道线路右侧暗河(距隧道约10-20 m)水量增大、水压升高，继而导致隧道初期支护严重开裂-变形，突发大规模涌水。本文主要分析了F3断层突发性涌水机理，介绍了F3断层突涌水的治理措施。

  研究方法：突发性涌水后，现场立即启动应急预案，在安全监视下，采取工字钢环向加固和横向支撑，并对线路右侧边墙进行钻孔放水泄压。水量稳定后，对F3断层段采取径向加固堵水注浆；拆除变形格栅钢架，采用I20钢架替换；并及时施作二次衬砌。

  研究结果：通过采取“径向注浆加固-初期支护加强-及时施作二次衬砌”等综合技术措施，F3断层治理后，仅在局部位置出现渗流水，水量1 m3/h，治理效果良好。

  研究结论：(1)通过别岩槽隧道F3断层涌水事故，当隧道周围(不超过100 m)存在暗河通道等赋水条件，隧道开挖揭示围岩破碎，那么，既使隧道开挖中未发生涌水，也难以保证初期支护完成后不发生涌水事故，甚至很难保证隧道完成后运营过程中不出现问题，随着“强本简末，为运营服务”隧道修建理念的提高，针对类似地质构造，做到提前防范，加强处理。(2)针对类似别岩槽隧道F3断层地质特点，采取径向注浆是一种有效的治理及防范措施。

   
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  岩溶隧道的环境地质问题

  吴治生

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 70-73.

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  研究目的：目前我国岩溶长隧道的现行设计和施工仍遵循固有的“以排为主”的原则，由于岩溶地层的独有特征，不仅在施工及运营过程中隧道出现严重地质灾害，同时水资源、土地资源遭受破坏，生态环境、地质环境日趋恶化，直接影响隧道范围的可持续发展。本文意在修建岩溶长隧道时对其环境地质问题引起足够的重视，扭转岩溶地区长隧道设计和施工观念，使设计、施工更符合当前基本国策，坚持可持续发展战略。

  研究方法：通过分析现行设计原则对水资源、土地资源的影响，论证了地质灾害形成和环境恶化与其的直接关系。

  研究结论：提出在关键地段采用全封闭的设计方案。即在隧道地质灾害未出现之前，和超前地质探测结合，对前方地质复杂的突水涌泥地段进行预加固措施，以保证铁路交通繁荣的同时，环境地质不会恶化。
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  宜万线牵引变电所无功补偿方案研究

  温建民

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 74-78.

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  研究目的：我国铁路既有线的很多地方都存在电能质量不高的问题。成因之一就是电网容量较小，负荷中铁路比重过大。因此，改善电气化铁路的电能质量当前函等解决的问题。

  研究方法：针对我国宜万线的情况，通过分析我国牵引变电所在无功补偿和谐波治理方面采取的各种方案，得出了适合宜万线的牵引变电所无功补偿方案。

  研究结果：宜万线牵引变电所采用可控补偿电抗器方案虽然能自动跟踪系统进行无功补偿，且设备简单、可靠，但存在产生谐波电流、噪音较大、损耗大的缺点。采用晶闸管投切电容器(TSC)方案，变电所需投资180万元。若采用固定滤波器(FC)+晶闸管调节电抗器(TCR)方案，牵引变电所需投资195万元。

  研究结论：TSC方案只能提供分级的容性无功率，其分组越多，滤波效果越差。而TCR+FC型的SVC方案是一种比较切实可行的宜万线牵引变电所无功补偿方案。
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  铁路贯通/自闭线单相接地故障段定位方法

  魏天魁，王章启，沈祥裕，刘春

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 79-81.

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  研究目的：据大量的运行故障统计表明，中性点不接地系统发生单相接地故障约占系统总故障率的80%以上，本方法为了迅速定位并隔离故障区段，提高铁路贯通、自闭线的供电可靠性。

  研究方法：本文分析了线路发生单相接地故障时，零序电流的分布情况，基于改进的统一矩阵算法，提出一种针对铁路10 kV贯通、自闭线的故障段定位方案并加以验证。

  研究结果：该方案提出一种由FTU、STU和终端监控设备三个层次构成的分布式测控系统，舍去以往在电站检测零序电压、比较各出线零序电流等做法，仅使用各分段开关处的零序电流一个电量信息，根据各区段零序电流的相位和大小定位故障区段。

  研究结论：经过在实验室条件下的验证，该系统能在10秒内准确定位并隔离单相接地故障区段，同时也可以为故障的查找和排除提供可靠的依据。
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  大型地下洞室多层藕合应力超前解除法施工数值模拟

  毕继红，杜玉东

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 82-86.

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  研究目的：针对海南工程地下厂房洞室施工项目的工期紧、施工通道受限的问题，本文提出了采用多层耦合应力超前解除法施工技术来克服这一难题。

  研究方法：由于该施工技术缺乏经验，为了保障施工的顺利进行本文运用大型通用有限元数值分析软件(ANSYS)模拟计算了大断面地下洞室多层耦合应力超前解除的开挖过程，对其进行了非线性数值模拟分析，以确保洞室围岩在开挖过程中处于稳定状态，对薄弱环节进行及时加固，进而做出了该施工方法的可行性评价。

  研究结果：通过对监测报告资料与数值分析结果的比较分析，核准了该评价的正确合理性，同时与传统的分层逆做法施工技术对围岩的影响程度进行对比分析，充分证明了多层耦合施工方法的优越性。

  研究结论：从理论上证明了应力超前解除法是可行的，在诸多方面毫不逊色于传统的分层逆做法，为地下大型洞室快速施工提供了一种有效的施工方法。
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  盾构机始发与到达端头土体加固分析

  李大勇，王晖，王腾

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 87-90.

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  研究目的：盾构法隧道施工中，端头土体加固是盾构机始发、到达技术的一个重要组成部分，也是盾构机始发、到达事故多发地带，即端头土体加固的成功与否直接关系到盾构机能否安全始发、到达。因此，合理选择端头加固施工工法和必要的加固监测，是保证盾构法隧道顺利施工的非常重要的环节。

  研究方法：作者依靠多年的工程实践，主要分析了端头土体加固的目的、加固范围和土体加固的施工方法及其适用性，最后对端头土体加固的质量影响因素和加固效果检测进行了分析总结。

  研究结果和结论：端头土体加固与一般地基加固的不同之处是不仅仅要有强度要求，还要有抗渗透性要求。在此基础上，还要考虑经济的要求，这主要由加固长度、宽度、加固方法的选择决定的，即加固方法是否存在风险性过大，或过于保守，加固范围过大等。目前大多数的承包商往往在端头加固的一项的报价较低，如何采取经济合理、安全可靠的加固方法，是我们共同面对的一个课题。
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  某铁路工程边坡爆破开挖动力响应有限元分析

  彭德红

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 91-95.

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  边坡爆破开挖的动力响应分析是一个极其复杂的问题，其常用的反应谱理论经多年实践，已经暴露了许多不足之处。随着科学技术的发展，迫切需要一种完善可行的、克服上述不足的方法来解决这一问题。本文以时程分析法对某铁路工程高陡边坡爆破开挖进行震动动力响应分析，详细介绍了某铁路工程高陡边坡计算模型的概化方法及建立方式等。结果表明，利用功能强大的数值模拟软件对爆破进行模拟分析是有效可行的。尽管此次爆破的震动速度最大值超标，各种应力在坡脚底部存在应力集中现象，但各应力值都较小。
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  加筋土式挡风墙优化研究

  刘凤华

  铁道工程学报. 2006, 23(1): 96-99.

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  研究目的：使车辆受到的气动力减小及挡风墙建设施工具有良好的经济性。

  研究方法：采用二维粘性不可压缩雷诺平均应力方程，在横风风速为35.1 m/s时，路堤高度、挡风墙高度、设置位置不同条件下，对加筋土式挡风墙背风侧车辆的气动力进行数值模拟计算。

  研究结果：确定了挡风墙最佳高度和最佳设置位置随路堤高度的变化规律。

  研究结论：随着路堤高度的增大，挡风墙最佳高度不断的减小，但减小的幅度越来越小，而挡风墙的最佳设置位置变化幅度较小，基本在3.4-3.5之间。