Moir patterns and step edges on few-layer graphene grown on nickel films

Few-layer graphene grown on Ni thin films has been studied by scanning tunneling microscopy. In most areas on the surfaces, moir6 patterns resulted from rotational stacking faults were observed. At a bias lower than 200 mV, only one sublattice shows up in regions without moir6 patterns while both sublattices are seen in regions with moir6 pattens. This phenomenon can be used to identify AB stacked regions. The scattering characteristics at various types of step edges are different from those of monolayer graphene edges, either armchair or zigzag.

抽水蓄能电站无压泄洪洞台阶消能型式研究

基于甘肃某抽水蓄能电站泄洪洞洞内消能设计,探讨在流量及底坡恒定的条件下,台阶尺寸与消能率的相关关系,探寻台阶尺寸的初拟原则,采用现行NB/T 10867-2021《溢洪道设计规范》中跌落流上限及滑行流下限的经验公式(坡角范围为2.86°~59.53°)进行台阶消能流态的初步判别,通过Chanson半经验公式理论计算和CFD数值模拟水工隧洞底板布置不同台阶尺寸对应的消能特性。结果表明:在流量及坡度不变的情况下,台阶尺寸(台阶步长及高度)对消能率的影响有限;台阶尺寸越大,水力要素受流动边界条件影响和扰动越明显;初拟台阶尺寸时,应分析水流掺气点位置及出现掺气均匀流位置随台阶尺寸变化向上游移动的速率,同时结合实际边界条件、便于施工及后期运维等方面综合考虑,台阶高差宜控制在0.20~0.60 m。

凤凰山特大断面黄土隧道五步单侧壁导坑法研究

为解决特大断面黄土隧道采用双侧壁导坑法施工进度慢、成本高的问题,以G30连霍高速公路清水驿至忠和段扩容改造工程凤凰山隧道为背景,提出五步单侧壁导坑法。通过数值模拟对比分析双侧壁导坑法、五步单侧壁导坑法、传统单侧壁导坑法和台阶法在施工过程中的围岩变形及钢拱架应力,并结合现场试验段监测数据验证特大断面凤凰山隧道采用五步单侧壁导坑法施工的可行性。结果表明:1)五步单侧壁导坑法拱顶沉降和水平收敛比传统单侧壁导坑法分别减小3.59 cm和1.31 cm,比双侧壁导坑法分别增大1.4 cm和0.59 cm;钢拱架应力除拱肩外均小于双侧壁导坑法,最大处减少了70 MPa,钢拱架应力最大值与钢材屈服强度的比值比双侧壁导坑法增大0.04,比单侧壁导坑法减小0.08。2)传统单侧壁导坑法的安全性小于五步单侧壁导坑法,改进后的五步单侧壁导坑法相比双侧壁导坑法能在控制围岩变形的同时加快施工进度,降低施工成本。3)五步单侧壁导坑法中隔壁的最优位置应结合具体工程情况进行单独优化计算,针对本工程而言,其最优位置为45%洞宽。

特大断面山岭隧道出洞口段开挖技术对比分析:以燕山地区汗沟2号隧道为例

为研究不同出洞开挖施工方法对特大断面山岭隧道洞口段围岩变形影响,以燕山地区汗沟2号隧道为依托工程,利用ABAQUS有限元软件建立数值模型,分析了双线隧道洞口段先行右洞采用超前小导洞开挖出洞和后行左洞采用三台阶七步开挖进洞情况下的围岩水平收敛、拱顶沉降、底部上拱、地表沉降、塑性区分布以及衬砌支护应力等影响。结果表明:小导洞开挖过程中围岩变形较小;由洞内向洞外与洞外向洞内扩挖右洞小导洞的围岩变形规律基本一致,前者对于山岭隧道洞口段施工具有优越性;左右洞贯通后,右隧最大水平收敛、拱顶沉降、底部上拱、地表沉降和衬砌最大主应力分别为1.35 mm、3.91 mm、2.88 mm、3.39 mm和0.11 MPa,左隧分别为1.52 mm、5.57 mm、2.67 mm、5.34 mm和0.35 MPa,超前小导洞开挖工法更有利于控制围岩变形,而三台阶进洞开挖下围岩塑性应变以及地表沉降较大。研究结果可为同类工程提供一定理论依据和指导,实现特大断面山岭隧道安全、高效出洞作业。

密贴运营地铁隧道两侧基坑合理开挖步序研究

在建广州地铁12号线赤岗站被既有8号线隧道贯穿,既有线两侧车站基坑与隧道密贴,且施工期间隧道不停运,基坑开挖对既有运营隧道影响显著。由于实际因素,两侧基坑开挖不同步,对基坑及隧道变形影响未知。因此,通过数值计算方法,探究密贴既有运营地铁隧道两侧基坑不同步开挖对基坑及隧道变形的影响,提出合理开挖步序。结果表明:随着一侧基坑领先开挖步差的增大,该侧邻近隧道的围护结构开挖过程中的最大侧移有所增大,隧道向该侧侧移量增大;隧道上方地表沉降呈“W”形;合理步差以隧道水平位移为主要控制指标,在两侧同时开挖或1号基坑领先1~2步时施工均未超过预警值,是较为合理的开挖步差。

强风化花岗混合岩上硬下软地层公路隧道施工优化

针对临云高速公路特长隧道全、强风化花岗混合岩上硬下软地层的特殊地质情况,采用原开挖支护方案施工过程中围岩变形收敛较大并可能发生局部坍塌、冒顶等问题,结合隧道变形监测结果,针对性提出缩短隧道台阶长度+锚杆长度及布置的优化方案,并通过有限差分数值模拟软件对不同开挖支护工况的围岩压力、隧道变形、锚杆轴力和塑性区深度等进行对比分析。结果表明:隧道采用台阶法施工时,开挖至硬、软岩层交界处附近,由于拱脚下围岩性质软弱,无法形成可靠的支撑,上覆岩土体会挤压衬砌使其产生较大的沉降和收敛变形,且该交界位置的围岩压力最小;上硬下软地层隧道开挖过程中,中台阶开挖支护对隧道变形收敛影响最大,随着中台阶长度的缩短,隧道变形收敛逐渐减小,围岩压力逐渐增大;短锚杆对围岩的变形控制作用较弱,增长锚杆长度可以更好发挥锚杆的悬吊增强作用,充分利用了围岩的承载能力,减小了开挖支护后隧道的变形;采用上台阶、中台阶、下台阶、仰拱长度分别为4,6,2,2 m,锚杆长度分别为4.5,6.0,6.0,4.5 m的开挖支护方案既可以满足隧道变形收敛要求,也可以方便实际施工,保证了隧道的安全、快速掘进。

秦岭马白山硬岩隧道快速施工安全步距研究

秦岭马白山隧道属于双洞单线隧道,隧道洞身主要为燕山期花岗岩,粗粒花岗结构,块状构造,以Ⅱ、Ⅲ级围岩为主,属硬质岩体。为满足硬岩隧道快速施工要求,有效组织实施各工序,考虑马白山隧道施工现场实际作业工装配置和作业空间需求,通过现场监测试验,提出满足全断面开挖及相应支护条件下的长距离安全步距,实现硬岩隧道快速施工。该研究可为类似硬岩隧道施工提供借鉴。

强风化炭质片岩隧洞大变形特征及合理开挖方案

云南某高速公路隧道浅埋偏压段为强风化炭质片岩洞段,实际开挖过程中出现大变形,通过现场监控量测,得到该洞段大变形的规律及特点。采用有限差分软件FLAC 3D,左洞和右洞分别拟定三台阶法和三台阶法、三台阶法和三台阶七步法、三台阶法和双侧壁导坑法、三台阶七步法和三台阶七步法以及双侧壁导坑法和三台阶七步法等5种开挖组合方案,建立计算模型,对5种不同开挖方案下左右洞的变形特征进行计算分析。结果表明:右洞围岩竖向沉降持续时间较长,拱顶处变形量较大;左洞围岩水平收敛持续时间较长,向内挤出变形量较大;采用双侧壁导坑法和三台阶七步法的方案五开挖,左洞拱顶沉降、拱肩收敛及拱腰收敛分别减少了16.8%、36.6%、31.9%,右洞拱顶沉降、拱肩收敛及拱腰收敛分别减少了26.4%、15.1%、9.4%,说明该开挖方法可有效减小隧洞浅埋偏压段的大变形。

基于机-岩状态识别和融合注意力的盾构姿态多步预测

为准确预测未来多个时刻的盾构姿态,帮助盾构操作人员提前识别盾构姿态变化趋势,以进行早期决策,提出基于机-岩状态识别和融合多尺度的特征-时域注意力机制的知识-数据双驱动盾构掘进姿态多步预测方法。引入实时反映机-岩工作状态关系的场切入指标FPI、单位贯入度的刀盘扭矩指标TPI、分区可掘性指标FPIR、螺旋机性能指标STP等复合参数指标,作为模型的输入特征参数,并构建以GRU为基础单元的Encoder-Decoder网络结构。在特征维度上,采用融合多尺度一维卷积的特征注意力机制,自适应捕捉不同层次、不同尺度的盾构掘进参数特征;时间维度上,在解码器中引入时域注意力机制,充分挖掘盾构掘进数据中的长期历史信息和短期输入输出序列的隐藏依赖关系。广州地铁12号线盾构掘进历史数据的模型测试结果分析表明,该预测方法在不增加网络复杂性的前提下,既缓解了算法自身在寻优、迭代和匹配时产生的可解释性差、效率低等问题,又大幅提升模型的特征提取、时间序列的相关性捕获及长期趋势挖掘的能力,实现盾构掘进姿态的精准多步预测,其性能明显优于门控循环神经网络LSTM、GRU及其经典组合模型GRU-SelfAttention、GRU-MultiheadAttention等。研究结果为进一步完善盾构掘进姿态预测方法、提升盾构掘进姿态优化控制水平提供参考。

大断面浅埋暗挖隧道下穿既有公路方案研究

以浙江某新建铁路隧道下穿X604县道为工程背景,通过数值模拟结合实测数据分析不同超前支护方式、隧道开挖方法对既有公路变形的影响。结果表明:地表沉降主要发生在掌子面1倍洞径范围内,超前支护中管棚在控制变形方面更有优势,但施工技术较复杂;分部开挖能有效减少应力释放,CD法在控制变形方面优于三台阶法和两台阶法;综合沉降控制、经济成本、施工难度等因素,采用两台阶法施工+超前小导管注浆支护更为合理。

滇中引水工程现浇仰拱全工序施工装备设计与应用

为实现敞开式TBM掘进与现浇仰拱同步施工,提升现浇仰拱衬砌质量,缩短工程工期,结合长大敞开式TBM水工隧洞现浇仰拱施工边界条件,研制大跨径现浇仰拱全工序施工装备。从功能要求、主桥、支腿、前后爬坡轨、行走系统、仰拱衬砌等方面对现浇仰拱全工序施工装备开展详细设计,提出将主桥行车路面抬高,在主桥下部设置11个长度12 m功能作业区的创新思路,并在现场进行充分验证。工程实践表明:1)全工序现浇仰拱装备主桥支撑系统、行走驱动系统、模板浇筑系统使用效果初步达到设计预期;2)全工序现浇仰拱装备组装效率高、整体移动便捷、与现场施工工序契合度高、人员作业空间大,劳动强度低,施工进度最高可达到240 m/月,有效提升了TBM施工现浇仰拱技术的发展水平;3)全工序施工装备作为水工隧洞全新的工装,开创了新的施工工艺。但是该装备使本来狭窄的隧道显得更为拥挤,掘进施工交通流量受限,导致浇筑混凝土、钢筋、轨排的运输与TBM掘进物料运输之间的矛盾逐步显现,保障施工通道和TBM掘进有效进度匹配性的问题有待进一步研究。

隧道进口穿越断层破碎带洞身开挖施工分析

为探讨隧道进口穿越断层破碎带洞身开挖施工,以立洲水电站工程实例为背景,分析了三台阶设置临时仰拱法在穿越断层破碎带洞身开挖中的应用。分析表明,断层破碎带洞身地质条件复杂,围岩稳定性比较差,存在塌方的概率比较大,利用三台阶设置临时仰拱法配合系统锚杆、钢筋网、钢架及湿喷混凝土联合支护的施工方法,既能保证施工效率,也可以很好地控制塌方问题,促使施工任务高效、安全、有序完成,可为类似工程施工提供参考和借鉴。

沉管隧道海上船舶施工步距控制研究

各类施工船舶的协调及使用对外海沉管隧道工程建设起着至关重要的作用。根据沉管隧道现场实际施工工况及相关技术要求,对施工船舶的步距控制、施工顺序、交叉作业、影响因素进行研究,以提高施工效率,减少项目成本和作业风险,为后续类似施工提供宝贵经验。

围岩多变隧道微台阶快速施工技术研究

复杂艰险山岭隧道地质多变,开挖工法时常在全断面与台阶法之间不断转换,传统施工需更换台架等,转换困难,造成窝工等问题。依托宜兴铁路复杂岩溶隧道,提出以全电脑三臂凿岩台车、多功能拱架安装台车及双臂湿喷机械手等机械化配套的微台阶快速施工技术。改进传统开挖台架为多功能拱架安装台车,实现了微台阶与全断面的直接转换以及拱架的自动提升与安装。经现场实践对比分析,该技术有效融合了现有先进设备,实现了工序紧密流水作业,充分发挥了凿岩台车的快速钻孔与多功能拱架安装台车的同步快速支护优势,减少了传统工序中的“隐形窝工”与作业人员数量,实现了真正意义上的降本增效,提高了复杂隧道开挖安全系数。同时机械化配套施工极大地推进了山岭隧道智能化建造的应用与发展,对相关复杂类型隧道施工具有一定的参考意义。

隧道循环进尺及台阶长度与浅埋下穿段结构变形特性关系

依托福建某城市主干道大跨径隧道浅埋下穿高速公路工程,基于新奥法,结合大跨径隧道浅埋下穿既有高速公路工程实际特点,应用Midas有限元分析软件分别建立3 m,2 m,1 m,0.5 m不同循环进尺以及20 m,15 m,10 m,6 m不同台阶长度的三台阶开挖有限元模型,分析了在同条件支护情况下采用不同开挖方式对下穿高速公路深挖路堑路面及围岩变形关系。并与工程实际监测值进行比对分析,结果表明,在15 m相同台阶长度下,采用不同循环进尺进行开挖时,3 m循环进尺水平收敛最大值为9.66 mm,0.5 m循环进尺水平收敛最大值为8.63 mm,减小循环进尺可降低10%水平收敛值,但是在路面沉降、拱顶沉降以及隧底隆起变形中4种工况结果相近,无明显变化。在下穿深挖路堑段施工过程中,路面最大变形位置发生在路肩与坡脚交汇处,该结论与工程实测结果相一致,验证了计算分析的合理性;在3 m相同循环进尺下,采用6 m~20 m不同台阶长度开挖时,路面及围岩变形随着台阶长度的减小而降低,其中路面沉降变形降低最为明显达到24.7%;在三台阶法中,路面沉降变形增量主要发生在第二台阶开挖过程中,占比最大可达59.9%,但它随着台阶长度的减小而降低,最后各阶段增量趋于平衡;随着最后一级台阶开挖完成后,隧道水平收敛值会突然减小,而且这个转变会随着台阶长度的增加而越为明显。结合研究分析结果,提出合理的台阶循环进尺和开挖步距,以指导现场施工,对关键部位和关键工序增加必要的变形控制措施,经实践证明计算研究结果是合理的,提出的开挖方法是可行的。

黄土区大跨度隧道开挖技术探讨

临洮(安家咀)至临夏一级公路百和隧道均为Ⅴ级围岩,主要有黄土浅埋段、岩质地段、黄土深埋段、小净距段以及黄土深埋段等情况,针对不同的围岩情况和地质条件,有针对性的采用CD法、上下台阶留核心土法及三台阶分步法进行开挖。

城仔山大跨度隧道机械化双台阶法施工数值模拟研究

机械化双台阶法作为一种优秀的施工工法,已在世界范围内被广泛应用。论文利用FLAC 3D数值模拟软件,对隧道掘进及支护过程进行了机械化双台阶法施工数值模拟,分析了洞周位移与管棚应力在不同工序下的演化规律。

机械化三台阶法施工数值模拟研究

利用FLAC 3D数值模拟程序,对城仔山隧道进行了机械化三台阶法施工数值模拟,发现上中、下、台阶开挖后,拱顶持续下沉,而仰拱开挖后,拱顶位移基本不变,且掌子面围岩剪应变增量最大值未形成潜在的连续剪切破坏面,故掌子面未发生整体破坏。

基于破坏接近度的机械化施工隧道安全步距研究

为了提升机械施工效率,探究机械化施工最大安全步距,以泸石高速得妥隧道为工程背景,采用有限元差分方案,结合破坏接近度理念,研究了步距对隧道围岩与结构稳定性影响。主要结论如下:随着安全步距的增大,隧道应力释放比例增大,沉降变形增大,但是幅度逐渐减小;安全步距的增大提高了初期支护的围岩压力分担比例,造成围岩拉压应力的提升,以拉应力提升为主。安全步距增大使围岩开挖损伤区范围增大,以仰拱端头至掌子面距离90 m为界,超过90 m围岩损伤区扩展显著,建议仰拱端头至掌子面距离不超过90 m。

城市主干道地下大断面浅埋暗挖隧道施工沉降控制措施

在城市地铁暗挖隧道施工中,需要严格控制拱顶沉降、地表沉降、周边建筑物沉降等。针对某城市主干道地下大断面浅埋暗挖地铁隧道建设中存在的沉降风险,采用中洞法+CRD的综合开挖法,划分多个封闭单元,错台分步开挖,过程中严格监测沉降。研究结果表明,在交通车流量大、雨水沿绿化带下渗等不利因素的综合影响下,使用中洞法+CRD对城市主干道地下大断面隧道进行暗挖施工。施作中隔墙及临时仰拱有效增大结构刚度,严格把控注浆质量,封闭初支成环,进而有效控制地表沉降,减少施工过程中出现沉降超预警值的问题。通过工程实践与典型案例研究,确定使用中洞法+CRD法进行大断面隧道开挖时,合理调整施工过程中各导洞开挖步距、及时完成初支、壁后注浆,有效降低外界因素对隧道施工的影响、有效控制沉降,保证拱顶及地表等各项沉降值在可控范围内,此方法可为同类工程提供参考与借鉴。