铁道工程学报

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康学东

铁道工程学报. 2019, 36(8): 1-3.

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研究目的: 城际路网公交化运营对提升城际铁路服务便捷度、满足城市间快速出行需求、促进城市间交流协作、推动区域经济协同发展和城镇化进程等方面均具有重要意义。日本、德国等发达国家的城际列车都采取了公交化运行模式。我国目前对成网条件下的城际铁路公交化运营研究相对较少,有必要对公交化运营思路与途径进行探究。
研究结论: (1)城际客流特点决定了城际铁路最好的运营方式是公交化运营;(2)传统运营模式与公交化运营模式主要在购票方式、检票流程、候车时间和乘车体验等方面存在差异;(3)公交化运营的思路为购票-检票-候车-乘车全过程化转变;(4)通过创新票务系统、简化检票流程、缩短候车时长、提高运转效率等有效途径可以实现城际铁路的公交化运营;(5)本研究结论可应用于城际铁路规划与设计。

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多源遥感技术在艰险山区铁路地质勘察中应用

刘桂卫, 李国和, 陈则连, 杜辉, 韩兴广

铁道工程学报. 2019, 36(8): 4-8.

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研究目的: 随着我国铁路建设重心向中西部转移,艰险山区铁路明显增多。针对某山区铁路工程地质勘察需求,研究采用多光谱遥感、热红外遥感、雷达遥感、高分辨率遥感和三维遥感相结合的综合判释方法,开展沿线断层、高地温、滑坡、崩塌、泥石流、不稳定斜坡、岩屑坡、冰川融蚀等地质问题的解译工作。
研究结论: (1)利用多光谱遥感、雷达遥感相结合的方法,解译沿线断层500余条,基本查明了构造分布特征;利用高分三维遥感技术,解译各类不良地质150余处,为重要工点方案比选提供了参考;(2)分析了该线断层、崩塌、滑坡、泥石流等不良地质,以及冰川融蚀、岩屑坡等冰缘地貌的遥感解译标志特征,并提出了需要进一步开展的遥感工作内容;(3)本研究成果可应用于艰险山区铁路工程地质勘察及设计选线。

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高寒高海拔复杂艰险山区无人机勘察技术应用

冯威

铁道工程学报. 2019, 36(8): 9-13.

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研究目的: 以川藏铁路为代表的西部铁路网规划建设项目多处于复杂艰险山区,区域自然环境恶劣、地形条件复杂,传统勘察手段难以保证地质资料的快速准确获取,不易满足设计要求。无人机性能灵活机动,本文就无人机技术如何满足现场勘察需求展开研究分析,以解决高寒高海拔复杂艰险山区的勘测资料获取难题。
研究结论: (1)基于无人机勘察数据和成果,可实现地层岩性、地质构造、不良地质等地质要素的准确判识;(2)无人机倾斜摄影测量建立的斜坡三维模型,可实现岩体结构面等地质信息的定量提取;(3)对于具有不同地表发育特征的大范围、长线性勘测对象,应针对性地选择使用倾斜摄影、三维激光扫描技术;(4)应用无人机技术辅助勘察,提高了勘察效率和精度,可推广应用于复杂艰险山区工程勘察工作。

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反射波法检测软土地区灌注桩的完整性研究

常聚友, 王光权, 杨文杰, 刘鑫

铁道工程学报. 2019, 36(8): 14-18.

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研究目的: 某软土地区新建铁路桥梁灌注桩,其完整性采用反射波法检测。依据反射波法检测的缺陷异常特征判断的不合格桩,进行钻芯及开挖验证,发现其缺陷性质特征分别为缩径、露筋、夹泥、沉渣等,本文就反射波缺陷异常特征与缺陷性质特征的关系展开研究,为不合格桩进行工程处理确定方案,并分析原因改进施工措施,使所有灌注桩一次施工均达到Ⅰ类合格桩。
研究结论: (1)软土地区灌注桩施工时受地下水影响,个别桩易成缺陷桩,采用反射波法检测其桩完整性,应取得反射波的低频和高频曲线,其低频反射波曲线反映桩底明显,高频反射波曲线反映桩上部明显;(2)根据反射波曲线形态和反射波速度数值,结合地质分析成孔时粉土易塌孔,灌注混凝土时粉土塌孔处易扩径,扩径上方易缩径露筋,相对应桩中心范围混凝土较致密且为明显缺陷桩,以及严重塌孔且桩中心范围夹泥呈现断桩为严重缺陷桩;(3)应采取相应的工程预防措施,加强施工过程控制;(4)本研究成果可为铁路、公路等领域软土地区反射波法检测桥梁灌注桩的完整性研究提供参考。

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不同温降速率下岩石冻融特征研究

张广泽, 陈国庆, 简大华, 杨洋, 蒋良文

铁道工程学报. 2019, 36(8): 19-23.

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研究目的: 川藏铁路横穿青藏高原东南缘地形急变带,是迄今为止人类历史上最具挑战性的铁路建设工程之一,在高纬度、高海拔等气候恶劣的地质环境条件下,极端的气温变化极易诱发路基和边坡变形。本文通过开展3种温降速率下干燥与饱水岩石的冻融循环应变试验,研究不同温降速率下岩石的变形特征,分析单次与多次冻融周期的应变-时间曲线、干燥与饱水岩石冻融应变的对比特征以及饱水岩石的冻胀机理。
研究结论: (1)干燥岩石在冻融过程中,温降速率越快,在冷缩阶段和热胀阶段微应变变化得越快,3种温降速率下的残余微应变曲线基本一致,随着冻融循环次数的增加呈线性上升趋势,冷缩变形与热胀变形也随着冻融循环次数的增加而增大;(2)饱水岩石在冻融过程中,温降速率越快,残余微应变越大,微应变曲线上升越明显,冻胀幅度与融缩幅度也相应越大,且两者随冻融次数增加的变化规律大致相同;(3)通过干燥与饱水岩石冻融应变特征的对比分析可知,温降速率是影响孔隙中水冰相变的一个重要因素,结合对不同温降速率下饱水岩石冻胀机理的分析,归结出与试验结果相吻合的变形规律;(4)本研究结果可为寒区铁路工程中岩体变形规律的认知提供参考。

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应变控制下的饱和黏性土动三轴试验研究

于升才, 曲树盛, 杨立功, 曾青, 王欢

铁道工程学报. 2019, 36(8): 24-28.

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研究目的: 应变控制条件下滞回曲线的形状、演化过程和特征描述等,与应力控制存在一定的差异。本文通过建立一种应变控制下的滞回曲线分析方法,对饱和黏性土的滞回环形态特征、动应力松弛、塑性变形及动弹性模量衰减规律进行研究。
研究结论: (1)应变控制条件下黏性土的滞回环,随循环次数增加,由梭形逐渐收缩变成S形,且滞回环高度、宽度逐渐变小;(2)土体产生的塑性变形大小随总应变的增大而增大;(3)在动应变幅值不变的情况下,轴向动应力幅值的衰减主要发生在初始阶段,后期逐渐稳定;(4)等应变控制循环荷载下,土体动弹性模量随振动次数增加而迅速降低,并满足幂函数关系;(5)本研究成果可以应用于饱和黏性土地层中隧道结构的抗震及交通荷载影响分析。

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高速铁路路堑基床变形原因分析及治理

周海, 张立伟, 丁军, 赵俊逸, 杨果林, 俞昀

铁道工程学报. 2019, 36(8): 29-33.

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研究目的: 高速铁路对线路的沉降控制和平顺性要求极高,路基基床的变形量是影响高速铁路安全运行的关键性指标之一,同时也是协调轨面变形和判断扣件系统安全储备量的因素之一。本文以某高速铁路路堑基床变形为例,综合考虑各种影响因素,分析基床变形的可能原因,旨在探索适宜的治理方式。
研究结论: (1)通过对基床结构的长期冻胀观测与变形监测,综合考虑冻胀变形、混凝土温度翘曲、卸荷回弹、基底地层膨胀变形等可能因素,确定导致基床变形的原因是基底基岩的膨胀变形;(2)针对问题发生的原因,联合采用砂砾垫层、三七灰土垫层、两布一膜和混凝土预制块的有机组合结构,配合纵向排水沟和侧沟混凝土包裹层,以增强基底排水能力和地面径流的方式治理膨胀岩土路基病害,实践证明该措施治理效果良好;(3)本研究成果可为治理高速铁路路堑基床变形积累经验,并可为相关工程的设计与施工提供参考依据。

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曲线段有砟道床横向阻力分布及其影响研究

谢铠泽, 李粮余, 赵维刚, 蔡小培, 杨耕

铁道工程学报. 2019, 36(8): 34-39.

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研究目的: 为确定曲线段道床横向阻力分布及其对无缝线路稳定性的影响,对某曲线半径为800 m的曲线线路开展道床横向阻力现场原位测试,测试直线、缓和曲线及圆曲线段的道床横向阻力。基于测试结果,建立直线-缓和曲线-圆曲线一体化无缝线路稳定性计算模型,分析缓和曲线段道床横向阻力分布对无缝线路稳定性的影响,从而为无缝线路设计提供指导。
研究结论: (1)道床横向阻力测试中应避免反向顶推轨枕,以确保前后测试数据的一致性和重复性;(2)曲线段道床横向阻力存在显著差异,圆曲线中点、直线测点的道床横向阻力分别是缓和曲线中点阻力值的1.21倍、1.37倍;(3)缓和曲线段无缝线路的最小临界温升小于圆曲线段,并受缓和曲线段道床横向阻力分布的影响;(4)为避免缓和曲线段无缝线路先于圆曲线段线路发生失稳,确定了道床横向阻力不同分布下曲线半径300~1 000 m对应缓和曲线中点道床横向阻力最小值;(5)本研究成果可为无缝线路稳定性分析提供指导。

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重载铁路桥上无砟轨道扣件关键参数研究

徐浩, 蔡文锋, 林红松, 颜华

铁道工程学报. 2019, 36(8): 40-45.

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研究目的: 为研究重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道扣件系统关键设计参数取值,本文基于弹性地基梁理论和车辆-轨道耦合动力学理论,建立32.5 t轴重重载货车-长枕埋入式无砟轨道-桥梁垂向耦合动力学模型,分析扣件刚度、扣件间距对重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道静、动力学性能的影响规律,提出重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道扣件系统设计参数取值。
研究结论: (1)钢轨垂向位移和钢轨轨底应力随扣件系统刚度的增大而减小,车体垂向振动加速度、轮重减载率、轮轨力和桥梁垂向振动加速度随扣件系统刚度的增大而增大;(2)钢轨垂向位移、钢轨轨底应力、车体垂向振动加速度、轮重减载率和桥梁垂向振动加速度随扣件间距的增大而增大,但轮轨垂向力随之减小;(3)综合考虑轨道变形以及工程造价,建议重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道扣件系统的静刚度取为40~60 kN/mm,扣件系统的动刚度取为80~100 kN/mm,扣件间距取为0.6~0.65 m;(4)本研究成果可为重载铁路桥上长枕埋入式无砟轨道结构设计提供参考。

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郑州至阜阳高速铁路桥梁新技术研究

张雷, 周岳武, 张上, 季伟强

铁道工程学报. 2019, 36(8): 46-50.

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研究目的: 为将节段预制胶拼连续梁、曲弦钢桁加劲连续梁以及一种新型纵向约束体系等新技术应用于铁路桥梁工程中,以新建郑州至阜阳高速铁路工程为背景,开展一系列相关研究工作。
研究结论: (1)预应力混凝土连续梁节段预制胶接拼装建造技术可以提高桥梁标准化、专业化、工厂化生产,提高桥梁施工质量,缩短施工工期,降低劳动成本,推进管理智能化和信息化,有利于环保,具有很好的经济效益和社会效益;(2)曲弦钢桁加劲连续梁新型结构具有建筑高度小、结构自重较轻、结构刚度大、竖向徐变变形小、景观效果好等优点;(3)新型纵向约束体系将结构等效温度伸缩零点设置在全梁中部,显著减小了梁端温度伸缩量,实现了大跨连续梁可不设置钢轨伸缩调节器的技术创新;(4)本文论述的创新技术可为同类桥梁工程建设提供借鉴与参考。

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软岩地区悬索桥隧道锚设计研究

王鹏宇

铁道工程学报. 2019, 36(8): 51-55.

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研究目的: 重庆几江长江大桥采用地锚式悬索桥,北岸隧道式锚碇位于软岩地区,在软岩地区建造隧道锚可供参考的资料和研究成果较少。本文通过对该隧道锚进行数值分析、现场缩尺模型试验、稳定性加强措施等一系列研究,掌握软岩地区隧道锚与围岩系统的破坏模式和变形机制,以期为软岩地区隧道锚的设计提供技术支持。
研究结论: (1)数值分析表明,7倍设计荷载是锚体位移的一个突变点,即隧道锚稳定安全系数不小于7;(2)通过1 ∶10现场缩尺试验,8倍设计荷载为锚体的屈服荷载,试验成果与数值分析结果基本一致;(3)通过设置剪力块、加劲工字钢架等措施,隧道锚的整体抗剪强度由7.0提高到9.0;(4)本研究成果可为软岩地区悬索桥隧道锚设计提供参考和借鉴。

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跨高铁800 m半径PC连续箱梁顶推施工控制研究

贺文波

铁道工程学报. 2019, 36(8): 56-61.

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研究目的: 桥梁结构施工日趋大型化和复杂化,给施工控制技术带来新的挑战。为克服这一难题,一种有效的施工方法——顶推施工法应用前景越来越广阔。本文依托厦深联络线位于R=800 m圆曲线上PC连续箱梁的顶推施工控制,采用数值模拟与有限元仿真模拟的方式,施工前模拟计算出顶推法施工方案是否满足安全要求。
研究结论: (1)导梁在顶推过程中,最大拉压应力和最大剪应力都出现在导梁根部;(2)分别在导梁根部最大负弯矩和最大正弯矩工况下,埋入混凝土部分的钢导梁各向正拉压应力、竖向剪应力均小于Q345钢材相应的许用应力,满足规范要求;(3)导梁翼缘和腹板高强螺栓连接在顶推荷载作用下,高强螺栓连接最不利截面受力满足要求,仅腹板螺栓连接安全储备略小;(4)本研究结果可为今后为圆曲线上PC连续箱梁桥顶推施工控制提供参考。

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隧道结构采用极限状态法设计探讨与建议

陈立保

铁道工程学报. 2019, 36(8): 62-65.

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研究目的: 房建、桥梁等结构已经采用了概率极限状态法进行设计,且编制了相应可靠度规范。隧道结构由于统计特征的离散性、计算模型的多样性以及荷载分配的不确定性,设计以类比为主。目前隧道行业正推广采用极限状态法,但根据隧道结构特点,推广方式和方法值得探讨。
研究结论: (1)采用极限状态法是设计趋势,但目前隧道设计以类比为主,计算为辅,隧道设计统计特征离散,计算模型多样,初支和二衬荷载分配不确定,因此初期只能形式上进行极限状态法转轨;(2)建议优先在荷载离散性相对较小的明洞和浅埋隧道中推广采用极限状态法设计;(3)应大力推广隧道受力监测,通过数据积累获取统计特征,为隧道设计全面采用极限状态法打下基础;(4)本研究成果可为极限状态法在隧道结构设计领域的推广应用提供参考。

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桃坪隧道地表形变规律及灾害分析

李雷

铁道工程学报. 2019, 36(8): 66-72.

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研究目的: 桃坪隧道自建成至今,病害不断,历经多次整治,始终未能根治,已成为制约侯月线运力的瓶颈,因此对该隧道区进行变形监测,对隧道病害诊断具有重要意义。本文以侯月线桃坪隧道为研究对象,采用合成孔径雷达干涉技术(PS-InSAR和SBAS-InSAR)对研究区2004年～2017年间的多源合成孔径雷达数据进行处理,得到该地区的地表变形信息,并结合物探成果,分析地表变形与隧道病害的关系。
研究结论: (1)在2004年~2017年间,隧道周边地表发生了较大规模的沉降变形,沉降较大的区域主要集中在隧道入口、沟北村、土地庙以及隧道出口附近;(2)物探异常区与地表变形区吻合,隧道沿线沉降变形与采空区存在关联;(3)研究区域在2016年～2017年为匀速沉降;(4)本研究成果对分析隧道病害原因及隧道病害整治具有参考意义,也可为其他铁路病害的诊治提供经验。

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强震区围岩局部缺陷对隧道衬砌受力影响分析

王道远, 孙其清, 王凯, 夏勇, 赵月平, 崔洪峰, 樊朋朋

铁道工程学报. 2019, 36(8): 73-78.

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研究目的: 已有震害调查表明,围岩施工塌方引起的局部缺陷段在地震作用下均出现了不同程度的二衬剥落、错台、整体垮塌等震害,而国内外隧道相关规范多关注洞口和断层的结构抗震问题,对围岩局部缺陷段关注甚少。因此有必要深入探讨围岩局部缺陷条件下隧道结构震害特征及参数敏感性,以期为强震区围岩缺陷段设计及施工处置提供理论参考。
研究结论: (1)围岩局部缺陷几何尺寸的增大不会改变动峰值加速度PGA、主应力、内力响应频谱变化规律,但会不同程度增大隧道衬砌主要部位PGA、主应力峰值和内力峰值大小;(2)局部缺陷位置变化(拱顶、拱肩、拱腰)具有显著的“局部区域特性”,但无论缺陷位于什么部位,拱肩、拱顶均为薄弱部位,实际工程应对相应位置抗减震措施设置予以重视;(3)围岩状态越差、埋深越浅,越不利于隧道衬砌结构抗震;(4)围岩局部缺陷影响因素(缺陷位置p、围岩级别s、隧道埋深h、环向角度θ、径向长度l、轴向长度b)对隧道衬砌结构动力响应影响敏感性强弱关系为:缺陷位置p > 围岩级别s >轴向长度b > 环向角度θ > 径向长度l >埋深h。

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南京地铁苜蓿园站设计研究

赵志宏

铁道工程学报. 2019, 36(8): 79-84.

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研究目的: 南京地铁2号线苜蓿园站是进入南京中山陵园文化景区的门户车站,为解决以往地铁车站环境沉闷压抑、噪声大的问题,本站采用全新的地铁设计思路。本文重点对其进行建筑形式、结构分析、建筑消防、装修设计、声环境的分析和研究。
研究结论: (1)调整车站规模、楼扶梯位置、柱网布置、车站层高等方式可以优化站厅公共区中庭的位置和范围,达到开敞通透的建筑效果;(2)中庭式车站侧墙应按单跨墙考虑,侧墙变形位移对柱的稳定性有影响;(3)调整结构尺寸,施工时将中板与侧墙整体浇筑可以保持结构整体性和分担弯矩;(4)型钢结构可有效减小结构构件尺寸;(5)增强站厅、站台公共区排烟系统能力,并对防排烟系统进行模拟分析和评估,可以解决设置中庭带来的建筑消防问题;(6)在装修设计中采用“爱情”这一人类永恒的主题贯穿其中,达到了美轮美奂的装修效果;(7)地铁车站内墙面和吊顶采用吸音材料能有效降低车站噪声;(8)车站内引入音乐能渲染气氛,声与景做到完美的融合;(9)本车站的设计研究成果可为其他同类型城市轨道交通车站设计要点和技术提供参考和探讨性意见。

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武汉地铁首条过汉江隧道若干关键技术问题

孙雪兵

铁道工程学报. 2019, 36(8): 85-89.

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研究目的: 武汉地铁3号线王家湾站～宗关站越江隧道是武汉地铁首条过汉江的隧道,过江两岸工程地质差异性大,汉口段为富水砂层,汉阳段为老黏土、石英砂岩、灰岩(溶洞)等,同时周边紧邻江汉二桥和下穿多层老旧建筑,隧道设计工法选择难度大;江中段为富含蒙脱土的泥岩,盾构强结泥饼,对盾构选型和盾构施工要求高。针对本项目的特点,经过理论研究和现场施工问题研究,本文总结过汉江隧道的总体设计、盾构施工等方面的关键技术。
研究结论: (1)3号线越江隧道长约2.3 km,采用双洞单线隧道+1座区间风井方案,满足行车通风排烟要求;(2)越江隧道汉阳、江底和汉口各段地层差异性较大,因地制宜选用矿山法和盾构法组合方案,包含平纵断面设置、盾构选型、盾构空推、盾构始发接收等关键技术的运用;(3)本工程在具体实施过程中,遇到富含蒙脱土的泥岩强结泥饼难题,探索出了相关盾构施工处理措施;(4)本研究成果可供类似复杂地层的越江隧道设计和施工参考及借鉴。

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《铁路隧道设计规范》修订内容评析

匡亮, 赵万强, 赵勇, 喻渝, 潘朋, 郑长青

铁道工程学报. 2019, 36(8): 90-94.

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研究目的: 通过对行业标准《铁路隧道设计规范》(TB 10003—2016)全面修订涉及的规范适用范围、设计使用年限、围岩分级、洞口工程、隧道防排水、衬砌配筋、无砟轨道及不良地质衬砌设计等主要内容的介绍和评析,指明今后隧道设计应重视和完善的新内容,使隧道工程设计更好地适应铁路建设发展要求。
研究结论: (1)修订了规范适用范围,增加了隧道跨度分类标准,补充了隧道各部分结构设计使用年限要求;(2)引入了围岩基本质量指标BQ,补充了施工阶段围岩亚分级,完善了隧道围岩分级方法;(3)完善了洞口设计规定,增加了掘进机法及盾构法隧道衬砌设计要求,修订了衬砌受力钢筋的最小配筋率及构造要求;(4)优化了隧道防水等级标准及适用范围,补充了防排水措施、隧底排水要求;(5)新增了岩溶、瓦斯、高地应力区、黄土、寒区等不良地质及特殊岩土隧道设计规定,新增了施工方法及措施内容,增加了环境保护设计规定;(6)本研究成果可为铁路隧道设计施工提供借鉴。

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2019年, 第36卷, 第8期　
刊出日期：2019-08-15

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