Optimization of construction scheme and supporting technology for HJS soft rock tunnel

For a soft rock tunnel under high stress in jointed and swell soft rock （HJS）, two construction schemes pilot-tunneling enlarging excavation and step-by-step excavation were optimized using FLAC20, and the deformation effects of the two construction schemes were verified by field tests. Based on engineer- ing geological investigation and mechanical analysis of large deformations, the complex deformation mechanisms of stress expansion and structural deformation of the soft rock tunnel were confirmed, and support countermeasures from the complex deformation mechanism converted to a single type were proposed, and the support parameters were optimized by field tests. These technologies were proved by engineering practice, which produced significant technical and economic benefits.

深部特厚煤层综放沿空掘巷煤柱优化及巷道支护

为研究深部大采高综放工作面窄煤柱沿空掘巷巷道矿压控制问题,以国能宁煤集团枣泉煤矿2^(-2)特厚煤层130203大采高综放工作面回风巷道为背景,基于实用矿山压力理论,建立了巷道围岩内、外应力场动态结构力学模型,运用理论计算和数值计算针对不同尺寸煤柱煤体应力对比分析,将原留设15 m护巷煤柱缩小至5 m进行了煤柱优化。结果表明:在稳定的内应力场掘巷有利于巷道的稳定性,避免了顶板事故及冲击地压相关灾害的发生,现场5 m小煤柱护巷工程应用中,130203回风巷道小煤柱侧变形量为1050 mm,实体煤帮变形量为400 mm,两帮呈现不对称性变形,底板局部底鼓量为1400 mm;深部特厚煤层综放开采沿空掘巷采用5 m小煤柱护巷方案设计正确,极大改善了巷道围岩的应力环境,整体设计满足生产要求,现场应用良好。130203工作面小煤柱沿空掘巷技术成功应用,为矿井开采提供了可靠的科学依据。

半成岩隧道波纹钢初支结构施工力学特性研究

为探究波纹钢初支结构在富水半成岩隧道中的施工力学特性,依托临清高速王家寨隧道工程,总结半成岩隧道内波纹钢初支结构的施工方案,再通过等效刚度的方法建立动态施工数值模型,并结合现场监测数据进行验证,进而分析施工过程对波纹钢初支结构施工力学特性的影响,最后针对现场波纹钢背后混凝土厚度不足的问题进行参数分析。结果表明:(1)波纹钢初支结构施工方案可有效适配于该类隧道,满足“快挖、快支、快封闭”的施工理念;(2)半成岩隧道洞内变形有变形时间长、变形量大的特点,初支结构拱脚部位为大弯矩、小轴力的危险区域;(3)随着混凝土厚度减小,初支结构最大Mises应力迅速上升,实际施工时应注意洞内变形带来的混凝土厚度不足风险。

建筑物密集区浅埋分岔隧道优化CD法施工力学效应研究

为揭示建筑物密集区浅埋分岔隧道施工力学效应,依托与白帝城长江大桥隧道锚近接的宝塔坪分岔隧道工程,开展优化CD法施工过程三维有限元数值模拟研究。不同循环进尺、先后行洞施工顺序和二次衬砌施作时机等工况下浅埋分岔隧道施工力学数值模拟结果表明:1)隧道开挖进尺与围岩变形和建筑物沉降成正相关关系,对围岩应力影响不明显,隧道选择1.0 m~2.0 m的循环进尺较为合理;2)分岔隧道左、右洞的开挖顺序以及两隧道掌子面距离对围岩变形影响较大,但对建筑物沉降和围岩应力影响很小,施工时应至少将先行洞开挖40 m后再进行后行隧道的开挖;3)隧道二次衬砌施作时机对围岩变形及建筑物沉降有一定影响,对隧道围岩应力几乎没有影响,隧道开挖进尺60 m后施作二次衬砌可行。

深汕西改扩建工程超大跨公路隧道设计与实践

为解决超大跨公路隧道在设计施工过程中普遍存在的工法选择、支护参数确定等技术难题,基于广东省深汕西高速改扩建项目双洞8车道超大跨公路隧道建设实例,通过调研、工程类比、模拟计算等方法,进行超大跨公路隧道在施工工法、支护参数、“一洞九线”大型机械化工装配置以及相关优化设计等方面的研究,并通过监控量测对设计方案进行验证。结果表明:1)现行规范中2、3车道隧道的设计方法仍基本适用于4车道隧道。2)CD法适用于深埋强风化层,且拱顶强风化层厚度不小于1倍洞身开挖宽度;三台阶法适用于深埋中风化层,且拱顶中风化层厚度不小于1倍洞身开挖宽度。3)采用?51超前中管棚、掌子面玻璃纤维锚、涨壳式预应力锚杆以及C30早高强喷射混凝土后,在Ⅳ级围岩中进行机械化施工具有较高的可行性。4)在前述超前预加固以及支护优化的前提下,当仰拱与掌子面的距离优化至106 m(CD法)、118 m(三台阶法),二次衬砌与掌子面的距离优化至160 m(CD法)、190 m(三台阶法),机械化施工可达到安全、高效的预期。

大断面暗挖地铁车站交叉群洞施工顺序及关键工序研究

为探究大断面浅埋暗挖地铁车站交叉群洞施工力学特性并给出交叉风道最优施工方案,该文依托重庆地铁4号线玉带山车站隧道工程,利用三维数值模拟的方法建立车站交叉群洞的三维模型,研究了与主洞相交的两风道先后开挖顺序、风道各部全导洞开挖或挂2 m洞门处理对群洞结构稳定性的影响。研究结果表明,越靠近车站端头处隧道拱顶沉降值越大,施工过程中临时支护结构能有效控制隧道变形和受力;3号风道各部采用挂洞门处理时与全导洞开挖相比,能降低拱顶约1.3 cm的最大沉降,拱腰处结构安全系数最大增加了22%;先行施工3号风道与先施工6号风道相比6号风道周边围岩更为稳定,3号风道周边围岩塑性区延伸范围也更小;车站隧道底部两层台阶开挖、最终临时支护的拆除这两个工序引起的拱顶测点沉降增量最大,结构的安全系数也在这两个工序有较大幅度降低,为施工过程中的关键步序。

掘进巷道顶板破碎机理及控制技术

前和煤矿3110回风顺槽掘进期间,受地质构造以及邻近采空区影响,巷道掘进至475 m处时,顶板及采空区侧巷帮破碎严重,采用传统注浆加固的效果相对较差,导致巷道成型效果差、掘进效率低、永久支护失效率高等。因此,文章在分析巷道围岩的破碎机理后,根据支护现状,对巷道破碎区采用双向增压加固装置进行了围岩支护。通过现场实际应用效果来看,支护优化后巷道围岩破碎现象得到了明显控制,顶板下沉量控制在0.17 m以下,巷道掘进速度提高至6.5 m/d,取得了显著应用成效。

软弱破碎围岩条件下大断面钻爆法隧道全断面机械化施工支护结构设计

为提高山岭隧道施工信息化、机械化水平,结合深汕合作区通港大道实际项目情况,研究在软弱破碎围岩条件下,适应大断面山岭隧道全断面机械化施工的支护结构设计。根据数值模拟分析,设计采用超前管棚支护、掌子面玻璃纤维筋加固等技术措施可加强隧道围岩整体稳定性,并有效控制掌子面变形,实现大断面隧道全机械化施工。后续结合实际现场监测数据反演,形成完整隧道机械化施工技术路线,为相关类似工程提供参考。

基于多源数据深度学习的隧道机械化配套施工技术分析

针对隧道机械化配套施工智能技术落后的问题,提出基于多源数据融合分析的深度学习算法,以解决隧道机械化施工和智能装备深度融合问题。论文结合项目实例展开分析,通过搭建智能管理平台实现围岩智能分级、施工参数优选等操作,能为隧道开挖、支护等机械化配套施工活动的开展提供科学技术指导,既可加快施工进度,又能消除施工隐患。

小断面引水隧洞初期支护开裂变形影响因素及施工技术优化研究

由于小断面引水隧洞开挖和初期支护施工过程易出现开裂变形,可能会引发隧洞结构的破坏,导致隧洞失稳甚至崩塌,给工人和设备带来危险,对周围环境和人员造成严重影响。为确保隧洞施工和使用安全,减少初期支护的开裂变形,降低后期维护和修复的成本,提高工程的经济效益,研究小断面引水隧洞初期支护开裂变形影响因素及施工技术优化方法。采用三台阶开挖法对某地引黄工程交汾灵支线小断面引水隧洞进行初期支护施工,初支的衬砌材料为C25混凝土与H230格栅钢架。按照隧洞初期支护情况,构建初期支护载荷-结构模型,依次输入不同侧压力系数,分析不同侧压力对初期支护造成的开裂变形影响。经试验验证:当侧压力系数为1.0时,水平、竖向位移值最小;当初期支护每次喷射混凝土厚度更均匀时,隧洞的安全系数更高;仰拱在闭合状态下会减少隧洞不同初支位置的位移。针对初支存在的问题,通过加固支撑、围岩径向注浆等方式进行优化,可使初期支护更加稳定,研究结果能够减少初期支护的开裂变形,降低后期维护和修复的成本,提高工程的经济效益。

某深埋隧洞提高敞开式TBM工效的支护优化

某深埋长隧洞采用敞开式TBM施工,Ⅳ类围岩洞段一次支护预设计参照钻爆法采用侧顶拱锚喷网结合钢拱架的支护方式,实施过程中发现该支护难以充分发挥TBM快速掘进的优势。在分析敞开式TBM现场施工情况的基础上,对其支护措施进行优化,结果表明,选择契合于敞开式TBM的支护措施虽然工程直接投资相对较高,但效率更高,综合效益更优。

软岩大变形隧道预应力锚索一体化施工设备与机械化配套工艺研究——以木寨岭公路隧道为例

为提高软岩大变形隧道预应力锚索的施工质量与施工速度,推进软岩大变形隧道机械化施工进程,依托木寨岭公路隧道,基于预应力锚索机械化施工关键技术研发,以实现预应力锚索钻、装、锚、拉一体化施工为突破口,通过悬臂掘进机、多功能锚索台车等大型关键设备构建软岩大变形隧道全机械化施工方法,于武都右线方向开展试验段研究。得出主要结论:1)预应力锚索机械化施工关键技术的研发与集成,实现了软弱破碎围岩预应力锚索高效、稳定施工,锚索施工质量显著提升,锚索有效预应力提高近100 k N;2)软岩大变形隧道全机械化施工方法转变了传统依靠人力的施工模式,施工质量、施工速度得以大幅提升,初期支护施工人员减少1/5,单个初期支护施工循环时间缩短近2 h,洞周收敛减小值最大达48.6%。

大断面隧道小净距上跨既有隧道施工方案优化

成都市轨道交通17号线二期工程阳公桥站—龙爪堰站区间隧道上跨既有7号线盾构隧道采用交叉中隔壁法施工。通过数值仿真结合现场监测,分析大断面隧道以小净距上跨施工时既有隧道拱顶隆起与地表沉降的变化规律,并通过分析新建隧道初期支护厚度、钢拱架间距、单次拆撑长度对既有隧道拱顶隆起和地表沉降的影响,对原施工方案进行了优化。结果表明:先行开挖的两个导洞施工对既有隧道拱顶隆起与地表沉降影响明显;既有隧道拱顶隆起与地表沉降随钢拱架间距和单次拆撑长度增大而增大,随初期支护厚度增加而减小。建议新建隧道上跨施工时采用初期支护+二次衬砌+三次衬砌的复合衬砌结构,钢拱架间距取0.4 m,单次拆撑长度取6 m。

破碎软岩斜井TBM开挖围岩稳定性及支护优化研究——以可可盖副斜井TBM掘进工程为例

为探究TBM掘进斜井巷道时破碎软弱围岩损伤失稳机制及合理支护方案设计,以陕西榆林可可盖副斜井TBM掘进工程为研究对象,采用UDEC离散元模拟方法进行围岩稳定性分析,并针对无支护、锚网喷支护、锚网喷索支护、锚网喷索+钢带支护4种条件进行支护效果分析;基于数值结果提出支护优化方案并进行工程应用。结果表明:1)TBM开挖巷道围岩失稳类型为由剪切塑性主导变形、由拉伸塑性控制破坏的“鹅蛋形”塑性破坏,需要及时采取支护手段;2)锚杆、锚索、喷混凝土及钢带支护均可有效缓解围岩变形及破坏情况,“锚网喷索+钢带”支护效果最佳,相较于无支护方案,顶板位移降低50.9%,拉伸塑性面积减少99.85%。通过分析最终采用“锚网喷索”作为巷道支护方案,顶板冒落危险区域增设W形钢带加强支护。该支护方案可有效控制浅部围岩变形与深部围岩塑性拓展,实现对突发冒落的预控,最终成功应用于可可盖煤矿斜井施工。

高速公路隧道机电设备施工技术分析

为提升高速公路隧道机电设备施工效果,论文提出了一种高速公路隧道机电设备施工技术。在施工前,做好一系列准备工作,利用大型卡车运输喷淋管道、消火栓、通风排烟管道与综合支吊架零件,并分别对其实施组装与安装。敷设电缆后,安装配电箱与低压柜,并构建机电工程施工项目的 BIM模型,实施细节上的检查。分析结果表明,该技术周转材料的利用比较合理,节约了人工费用,缩短了工期。

隧道混凝土湿喷机配套施工工艺

以实际工程为例,介绍喷射机湿喷施工工艺流程,阐述原材料的要求及湿喷混凝土配合比设计要点,对湿喷机配套施工技术展开详细探讨,以提高隧道工程机械化水平,保障项目的施工效率和质量。

综放工作面顺槽巷道支护优化及应用分析

针对晋能控股装备制造集团某矿3#煤层原顺槽巷道支护在设计支护方式时,存在未充分考虑不同采动因素的影响,只采用了同一种支护设计以致支护效果相对较差的不足,介绍了该顺槽巷道原支护方案支护情况,基于工程地质条件结合工程实践经验并进行理论计算,优化了该顺槽巷道支护参数,进行了工程试验验证,观测了巷道围岩变形情况。观测应用结果表明:采用优化后的巷道支护方案后,巷道支护更牢固,支护成本更低,取得了较好的经济效益与安全效益。

双侧采空沿空留巷支护优化设计

为了加强双侧采空下沿空留设巷道的顶板稳定性,避免沿空巷道的顶板在回采扰动作用下出现破碎垮塌事故,通过对某矿综采工作面沿空留巷原有支护设计稳定性进行研究分析,并进行优化设计。经现场实际应用发现,取得良好的效果。

基于时变滤波经验模态分解和SSA-LSSVM的变压器内部机械故障诊断方法

为了准确有效地识别变压器内部的潜伏性机械故障,提出了一种基于时变滤波经验模态分解(TVFEMD)和麻雀搜索算法优化最小二乘支持向量机(SSA-LSSVM)的变压器内部机械故障诊断方法。首先,对铁心处于不同松动状态的变压器进行振动信号采集;其次,利用时变滤波改进的经验模态分解(EMD)对所得振动信号进行分解,以获取多个本征模态函数(IMF)即模态分量;然后,采用相关系数法计算IMF分量与原始振动信号的相关性,并计算相关性最大的IMF分量的样本熵,以此构建特征向量集;最后,以诊断准确率最高为目标函数,利用SSA对LSSVM的正则化参数和核函数参数进行优化,搭建SSA-LSSVM诊断模型,并利用诊断模型对特征向量集进行诊断识别,实现变压器铁心内部潜伏性机械故障的诊断。试验结果表明,所提方法能够有效识别变压器内部潜伏性机械故障,识别准确率达到了98%以上,比对比算法的识别准确率高出5%以上,达到了高识别准确率的诊断效果。

隧道竖井初期支护钢拱架快速施工方法及受力特性研究

公路隧道钢拱架的架设方式以及受力特征是公路隧道竖井初期支护建设的关键。以云南省墨江至临沧高速公路泰和隧道为研究对象,提出采用开口箱型挂钩安装钢拱架的快速施工方法,研究楔形块对控制围岩变形的作用,研究结果表明:采用开口箱型挂钩安装钢拱架,提高了竖井施工的工作效率,降低了施工的时间成本,楔形块能够较好地控制围岩的变形。研究结果为竖井初期支护钢拱架快速施工提供了参考。