基于隧道三台阶铣挖定额施工组织模型的数据误差处理研究

针对我国铁路建设过程中出现的复杂地质和特殊工况问题,铁路建设者提出了各种新工艺新工法,随之而来的挑战是测定新型工艺工法的补充定额,以便完善铁路工程造价体系。如何提高定额数据的准确性和定额测定的稳健性是铁路造价人员需要解决的问题。本文运用误差理论和数理分析的方法,通过建立系统误差、粗大误差和随机误差数据处理模型,对现场测定数据进行计算分析和降噪处理,准确剔除了异常值,提高了定额测定工作的技术高度和深度。

风化花岗岩隧道三台阶七步法快速安全施工工艺

风化花岗岩隧道建设具有施工难度大的特点,三台阶七步法在传统台阶法的基础上,优势更加突出。为提高风化花岗岩隧道的施工稳定性,对风化花岗岩隧道三台阶七步法快速安全施工工艺展开研究。以海螺峪隧道工程为例,结合衬砌结构受力情况,设计隧道内轮廓尺寸及支护结构,获取恒定轴向应力作用影响下的围岩轴向应变作用参数,计算隧道周边风化花岗岩围岩压力,为了避免锚固端整体滑移,调整开挖进尺及台阶长度,布置快速安全施工监控测量环境,利用邻近的收敛计收集现场数据。根据工程实例分析结果,当上台阶高度为4~5 m时,各项数值都保持在稳定状态,有利于施工稳定。

软弱围岩隧道三台阶预留核心土带仰拱一次开挖工法定额测定研究

在软弱围岩隧道施工过程中,合理确定隧道开挖施工技术及投资是铁路建设者需要关注的重点问题之一。本文选取玉磨铁路立新隧道和月牙田隧道相关工点进行现场调研和数据统计,采用写实统计法和现场测定法,分析工法方案和要求,收集测定现场工料机组成及费用情况,并与正常施工条件下的数据进行对比分析,提出三台阶预留核心土带仰拱一次开挖工法定额。为铁路相关部门下一阶段造价标准修订补充、完善隧道工程的预算定额体系、促进我国铁路投资控制良性发展提供了技术支撑。

贵金属载量对油电混合动力汽车尾气污染物排放特性的影响研究

以某2.0T油电混合动力汽车的尾气排放特征和减排效果为研究重点,设计了同一系列不同Pd、Rh含量的三效催化剂,并对该系列催化剂老化前后的起燃性能、空燃比窗口特性以及WLTC循环的整车排放性能进行了测试。原始排放测试结果表明,该车型排气温度在300~560℃,相对于燃油车,排气温度低,空燃比偏大,混合气整体偏稀燃;冷起动阶段,THC和NOx排放控制较难。引入该系列催化剂后,该车型的排放测试结果表明,催化剂的起燃性能与催化剂贵金属总含量呈线性关系;贵金属含量增加,能使污染物快速达到完全转化。新鲜催化剂的整车排放测试结果表明,THC和NOx的整车排放受贵金属总含量的影响比CO大。由催化剂老化后的整车排放测试结果可以看出,催化剂中,Pd含量对THC的整车排放影响较大,而Rh含量对NOx的整车排放影响较大;CO的整车排放受贵金属总含量的影响较小,当贵金属总含量超过2.21 g时,CO的整车排放基本相同。研究结果能够为油电混合动力汽车三效催化剂的研发和贵金属减量研究提供参考。

三台阶七步开挖法在高速公路隧道工程中的应用

文中以某高速公路隧道工程为例,通过对隧道施工难点的分析,提出三台阶七步开挖法施工方案。实践证明,地表沉降、拱顶沉降、周边收敛均控制在许可范围内,隧道施工安全性良好,且质量可靠。三台阶七步开挖法在本高速公路隧道工程中应用具有可行性。

公路隧道三台阶七步开挖法力学响应研究

为研究隧道三台阶七步开挖法施工过程中的受力机理,以某公路隧道为背景,运用FLAC3D模拟隧道开挖全过程。研究显示,上台阶开挖诱发的变形超过隧道总体变形的50%,应加强该工序动态过程控制;由于隧道开挖围岩应力重分布,拱顶上部围岩形成低应力区,拱腰处围岩出现应力集中现象,支护设计时应适当提高拱腰部位衬砌强度;上导洞掌子面前约0.5D(D为洞径)区域为岩体塑性区,而核心土体对应掌子面未出现塑性区,说明核心土有利于掌子面的稳定性。

台阶法施工技术在公路隧道项目中的应用研究——以加禄隧道为例

台阶法施工技术是一种有效防治围岩失稳的方法,在公路隧道项目中有广泛的应用前景。文章以加禄隧道为例,探讨了台阶法施工技术在公路隧道项目中的应用。研究结果表明,台阶法施工技术在加禄隧道项目中得到了成功应用,通过逐级建造台阶,能有效应对复杂的地质条件和地形起伏,降低围岩失稳的风险,并提高施工的安全性和效率。

浅埋偏压小净距隧道施工工法影响研究

合理确定软弱破碎岩体条件下浅埋偏压小净距隧道的开挖方法是保证隧道顺利施工和后期安全运行的重要保证,以都安高速公路T29合同段林场隧道开挖工程为研究背景,利用有限差分软件FLAC3D对CD法和三台阶七步法进行数值模拟比较,分析不同工法隧道施工过程对其自身结构及周边围岩的影响。结果表明,采用CD法施工可以显著减少拱顶沉降及地表沉降,更有利于中夹岩柱的稳定性。研究成果可为今后类似工程提供借鉴。

大断面浅埋黄土隧道围岩变形特性分析

以忻州大断面黄土隧道为工程背景,针对三台阶七步开挖法施工条件下的围岩变形特性进行了现场测试分析,采用Midas/GTS三维有限元软件进行施工模拟分析,并结合隧道围岩位移弹塑性解析法进行了验证。分析结果表明:地表沉降、拱顶下沉及洞周水平收敛随上、中、下台阶的开挖变化较大,尤其是下台阶的开挖,其收敛出现突变;仰拱浇筑前,拱顶和地表沉降及洞周水平收敛占总变形比例分别为85%、80%和90%,且仰拱施作完成后变形基本稳定;各部位围岩内部位移与距开挖轮廓线距离成反比,距开挖轮廓线4.5 m处约为1.5 m处的24~50%,且拱顶和拱脚处围岩内部位移较明显,数值计算塑性破坏区分布与实测结果吻合;支护时机与强度对围岩后期变形仍存在一定的影响,拱脚是施工中的薄弱部位,应提高支护强度;拱顶下沉数值计算和弹塑性解析解与实测结果变形规律基本吻合,且较实测值分别大16%和11%。

浅埋大跨度隧道施工过程地表沉降变形特征研究

结合青州至临沭高速公路穆陵关隧道,对浅埋三车道大跨度隧道施工引起的地表沉降变形特征进行现场监测,探讨浅埋大跨度隧道的开挖方式,分析采用三台阶七步平行线流水开挖引起的隧道地表沉降变形特征。通过现场试验研究发现,在浅埋大跨度隧道管棚施过程中和开挖到达掌子面前方时,地表已经发生先行沉降位移。采用三台阶七步开挖法,影响隧道中心附近地表变形的关键步序分别为上、中台阶开挖以及下台阶和仰拱施做,处于左右洞之间的地表变形受到左右洞两次施工干扰,大于左右洞外侧变形。掌子面施工对地表沉降变形影响范围主要集中在掌子面之后的1倍洞径(D)范围内,距掌子面1D距离之后,其变形逐渐变缓,最终地表沉降变形分布呈现整体向优先开挖一侧的偏态性。采用三维连续介质快速拉格朗日元模拟隧道的施工过程,研究隧道地表沉降变形特征,其结果与现场监测所得结果具有较好的拟合性,所得结论对其他类似工程具有重要的借鉴意义。

三台阶七步法在大断面浅埋偏压软弱围岩隧道中的应用

对国内浅埋偏压软弱围岩隧道施工工法进行调查,综合分析对比,并以此为基础在合福铁路客专闽赣V标庵源山隧道、凤凰山隧道、范墩坪隧道、九台山隧道浅埋偏压段,采取相关技术措施、组织手段,利用三台阶七步法快速、安全地完成该四座隧道浅埋偏压软弱围岩段的施工。根据施工过程及结果,分析三台阶七步法施工大断面浅埋偏压软弱围岩隧道的施工重点、关键工序、采取的相关技术措施、组织手段,为以后同类隧道工程施工提供相关参考和依据。

三台阶七步法施工高地应力隧道支护结构受力特性分析

文章以兰新铁路大梁山高地应力隧道为工程背景,展开三台阶七步法施工高地应力隧道支护结构受力特性研究。通过现场监测及三维数值仿真模拟,对施工过程中的围岩-初期支护接触压力、拱架所受的拉压应力及变形规律进行系统研究。现场监测及数值分析结果表明:(1)支护结构变形均基本满足设计规定的沉降控制指标(350 mm)及《铁路隧道设计规范》对沉降、收敛的相关要求;(2)围岩-初期支护接触压力及支护结构变形值均随着工序开展而不断增加,最大值均出现于侧墙拱腰部位,其中接触压力最大值为845.8 k Pa,收敛最大值为365 mm;(3)初期支护的最小主应力σ3逐渐增大并全部表现为压应力,其绝对值大于最大主应力;最小主应力σ3在仰拱闭合后各点基本达到最大值,趋于稳定;(4)高地应力隧道开挖过程中围岩将产生较大塑性区,拱肩及拱底部位发展最快,仰拱封闭是变形控制的关键点。因此,施工时应加快初期支护封闭成环,以减小应力增加,增强初期支护安全性。

浅埋大跨度隧道施工方法的比选与应用

结合京珠复线长湘高速公路三车道隧道工程,采用数值模拟对双侧壁导坑法、三台阶法施工隧道围岩和支护系统变形及受力特点进行对比分析,并结合现场施工应用情况,对比分析两种工法的优缺点。研究结果表明,双侧壁导坑法施工在控制围岩变形及地面沉降方面优于三台阶法,且产生的围岩塑性区较小,但两种工法施工均能满足围岩及支护稳定性的要求;三台阶法在施工进度、资源利用、造价、工序转化及施工难度方面具有优势,长沙地区浅埋大跨度隧道采用三台阶法施工,可以保证施工的安全、快速、高效。

基于连续-非连续单元方法的露天矿三维台阶爆破全过程数值模拟

爆破开采是露天矿采选总成本控制的首要环节,数值模拟是进行露天矿爆破开采优化设计及爆破效果分析的有效手段。利用连续-非连续单元方法(continuum-discontinuum element method,CDEM)对露天矿的三维台阶爆破过程进行了模拟,通过朗道爆炸模型实现了爆炸作用力的精确计算,通过弹性-损伤-断裂本构实现了岩体损伤破裂过程的描述,通过半弹簧-目标面及半棱-目标棱的联合接触算法实现了破碎岩块碰撞、飞散及堆积过程的高效模拟。开展了小尺度单自由面爆破过程的数值模拟,计算给出的块度分布曲线、爆破漏斗体积等参数与文献中模型实验的结果基本一致,证明了CDEM及本文所述各类模型在模拟爆炸破岩方面的精确性。以鞍千矿南采区的露天铁矿爆破开采为研究对象,建立了3排21炮孔的三维台阶爆破概化模型,模拟了从炸药起爆、岩体损伤破裂到最后爆堆形成的全过程;计算结果表明,除后缘拉裂槽外,数值计算给出的爆堆形态、顶部鼓起高度等与现场的测试结果基本一致,证明了利用CDEM开展三维露天台阶爆破全过程模拟的可行性。

不对称双连拱偏压铁路隧道修建技术研究

研究目的:在我国30多年双连拱隧道工程实践史中,大多数都是在公路隧道中应用,隧道断面多为等跨对称结构,大跨不对称双连拱铁路隧道的工程实践在国内还几乎为空白,对此进行深入研究。本文以新建兰渝线新作坊隧道为工程背景,采用ANSYS有限元软件分别模拟了在V级围岩地形偏压条件下不对称双连拱隧道两种不同工序的施工过程,以获取不对称双连拱隧道的受力、变形特征、施工工法、支护体系。研究结论:通过对隧道结构体系关键部位在开挖过程中的受力和变形分析,得出:(1)开挖过程中左、右洞室及中隔墙顶部关键点的应力和变形随施工步变化的规律;(2)"中导洞+右洞+左洞"的三台阶施工工法更加适合该隧道施工;(3)大跨不对称双连拱隧道采用不均衡支护体系;(4)为有效解决中隔墙顶部渗漏水的问题,在其顶部V型区域设置小导管并进行注浆,对中隔墙顶部岩体进行加固提高其抗渗性能。计算结果为该隧道的设计提供了可靠的依据,同时为该类隧道的设计提供了参考。

大拱脚三台阶法开挖浅埋软弱红黏土隧道的力学特性及适用性研究

依托渝黔铁路青冈山隧道工程,针对软弱红黏土自稳能力差、承载能力低的特点,原设计采用CRD法进行开挖,以减小围岩变形。为进一步提高作业效率,在三台阶法的基础上采取增设管棚、大拱脚等改进措施,并通过数值模拟分析2种不同工法下软弱红黏土隧道开挖后的力学特性。研究结果表明:采用改进的大拱脚三台阶法开挖,隧道拱顶沉降比CRD法增大165.90%,与此同时,初期支护第1和第3主应力也分别增大17.99%和24.59%,但是隧道拱顶沉降以及初期支护应力均满足相关要求,施工现场沉降监测数据与数值模拟所得结果较为吻合,验证了软弱红黏土隧道采用大拱脚三台阶法开挖的合理性,同时建议隧道开挖避开雨期施工,以降低围岩失稳风险。

复杂地质条件下水底矿山法隧道的围岩位移分析

研究目的:长沙市湘江大道浏阳河隧道为双向四车道隧道,隧道结构形式设计复杂,分别由小净距隧道、分离式隧道和明挖隧道组成。根据暗挖段隧道现场监测成果,结合施工措施和开挖工序进行全面分析,为长沙地区水底隧道工程提供了典型参考案例。研究结论:核心土开挖后布设测点造成的总损失量较大;采用全断面帷幕注浆措施加固围岩对控制隧道拱顶沉降取得较好的效果;临时支护的拆除对拱顶沉降和围岩收敛的影响较小,采用三台阶和CD法施工浅覆土Ⅴ级围岩水底隧道,能有效控制沉降。

纸坊隧道三台阶与两台阶开挖数值模拟对比分析

采用有限元分析软件对炭质板岩的纸坊隧道施工中的三台阶七步开挖法与两台阶五步开挖法进行数值模拟研究,分析2种工法的隧道变形情况、初期支护及二次衬砌的受力情况。分析结果表明:两台阶五步开挖法较三台阶七步开挖法,在控制变形方面是有利的,但是除锚杆内力有所减小外,钢拱架轴力、拱腰及侧墙部位初期支护喷混凝土、二次衬砌均有增大趋势。

基于强度折减法的软弱泥岩隧道围岩稳定性分析

由强度折减法确定的稳定性系数在差异较小时,难以确定最优开挖方法。为此,本文以蒙华铁路申家洼软弱泥岩隧道为例,借助FLAC3D软件,通过强度折减法确定三台阶七步法、三台阶临时仰拱法、中隔壁法、弧形导坑法等不同开挖方法的稳定性系数,对比不同方法开挖支护后不同部位塑性区面积比,确定最适宜的开挖方法。而后详细分析了最适宜开挖方法开挖支护后围岩的位移变化量、应力分布和塑性区变化特征。结果表明:三台阶临时仰拱法稳定性系数较大,塑性区面积比较小,为最适宜的开挖方法。采用该方法开挖后,隧道变形主要分布在拱顶、拱腰和仰拱部位。施加临时仰拱可有效抑制塑性区的发展,但拆除会造成应力的集中。

郑西客运专线张茅隧道施工技术

黄土的工程性质十分复杂,在地下水异常丰富地区的黄土常伴随湿陷性、大变形、高地压等特性,开挖施工常引起隧道支护开裂,围岩塌陷等。依托郑西铁路客运专线张茅隧道,通过对施工中隧道与围岩结构施工力学行为和施工工艺的研究,分析总结三台阶七步开挖技术,对有效地控制沉降变形提出了施工技术方法和要点,实现快速施工,对保证隧道结构安全起到重要作用。