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南岭隧道扩建形式数值分析

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南岭隧道扩建形式数值分析
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目前我国既有隧道扩建工程还不是很多,但随着社会经济的发展,对既有隧道进行改扩建已成为一种趋势。胡居义、黄伦海[1]把隧道扩建型式归纳为单侧扩建、双侧扩建和周围扩建三种型式,并借助有限元分析的方法建立了不同的计算模型,并通过对大帽山隧道两种不同围岩级别下的三种扩建型式进行了模拟分析,得出了最合理的原位扩建型式;高干、刘元雪等[2]依托鹅岭隧道扩建工程,计算并分析了四种不同扩建型式下隧道结构的稳定性及围岩的受力和变形情况,确定了单侧扩建为该隧道的最佳扩建型式;冯广[3]针对普通分离式双洞四车道隧道扩建成八车道提出了六种扩建型式,并通过比选,得出了依托工程合适的扩建方案。尧少敏[4]以双向四车道扩建为双向八车道为例,分析各种扩建型式的适宜条件及优缺点,并针对幸福隧道,从经济、技术等方面进行分析,得出适合于幸福隧道的扩建型式为原位扩建为两车道隧道。卢晓玲等[5]结合公路隧道的特点,对新建方案和扩建方案分别进行了详细的分析,提出高速公路在既有隧道内增加1个~2个车道时,将会导致施工难度及风险较大,经过各种方案对比后,建议采用新建隧道的方案;如果既有隧道结构比较稳定,隧道净空也满足使用要求,则可采用局部改建的方案。既有隧道的扩建型式主要有单侧扩建、双侧扩建和周围扩建,单侧扩建为保持扩建隧道的一侧与既有隧道边界重合,双侧扩建为保持隧道仰拱处与既有隧道重合,周围扩建是指既有隧道完全位于扩建隧道的内部,各扩建型式示意图如图1所示。目前既有隧道扩建型式的选择要结合既有隧道路线的线型以及隧道界限的要求,综合考虑既有隧道扩挖施工对围岩稳定性产生的影响来判定,充分利用既有隧道工程,减小改建工程量。本文针对两种扩建型式对围岩力学响应规律进行模拟研究。

1数值计算模型的建立

1.1土层参数选取。根据南岭隧道地质勘察报告,并结合相关规范,选取的各层围岩的物理力学参数如表1所示。1.2计算模型建立。本文选取Ⅴ级围岩最大埋深处(DK85+920)建立二维有限元分析模型,模型在水平方向长度取为80m,竖直方向取70m,上部取至地表,隧道两侧及底部距模型边界长度均为3倍~5倍洞径。模型上部地表为自由边界不设约束,下部为竖向位移约束,左右两侧为水平位移约束。土体、既有隧道衬砌采用平面应变单元,扩挖隧道初期支护及二衬采用梁单元,锚杆采用植入式桁架单元。土体本构采用摩尔库仑强度准则,既有隧道衬砌、初期支护、二衬及锚杆采用弹性本构。初始应力场按自重应力场模拟,运用Madis/GTS有限元分析软件的激活和钝化功能来实现既有隧道的扩挖和支护的施作。依据现场施工工况,隧道扩挖步的荷载释放系数设为0.6和0.4。施工过程采用台阶法开挖,不考虑超前支护对施工过程的影响。

2结果分析

由于双侧扩建和单侧扩建两种工况的位移分布规律相似(见图2),本文只列出了单侧扩建型式的最后施工阶段围岩位移云图如图3所示,两种扩建型式的最大位移计算结果如表2所示。DISPLACEMENTTY,m0.0%0.1%0.3%1.1%2.3%9.0%58.5%9.9%7.1%5.3%3.8%2.4%+1.21788e-002+1.02624e-002+8.34610e-003+6.42977e-003+4.51344e-003+2.59711e-003+6.80774e-004-1.23556e-003-3.15189e-003-5.06823e-003-6.98456e-003-8.90089e-003-1.08172e-002DISPLACEMENTTX,m0.6%0.8%3.0%65.5%26.8%1.7%0.3%0.3%0.2%0.2%0.2%0.2%+6.32222e-003+4.69941e-003+3.07659e-003+1.45377e-003-1.69051e-004-1.79187e-003-3.41469e-003-5.03751e-003-6.66033e-003-8.28315e-003-9.90596e-003-1.15288e-002-1.31516e-002a)单侧扩建围岩竖向位移云图b)单侧扩建围岩水平位移云图Max:0.0121788Min:-0.0108172Min:-0.0131Max:0.00632222图3单侧扩建型式位移云图由两种扩建型式竖向位移云图可以看出,两种扩建型式的拱顶下沉位移云图相差不大,最大位移均发生在拱顶处,由拱顶至地表竖向下沉位移逐渐减小。拱底最大隆起位移单侧扩建较双侧扩建稍大,且均发生在拱底靠近两拱脚处位置。由两种扩建型式水平位移云图可以看出,双侧扩建左右两侧水平位移呈对称形式,单侧扩建未扩挖侧(左侧)位移明显小于扩挖侧,这是由于单侧扩建时未扩挖侧围岩扰动较小,且原始锚杆能够承受一定的作用,阻止未扩挖侧围岩的变形。由表2可以看出,单侧扩建围岩拱顶下沉位移比双侧扩建有所减小,大约减小10%,但拱底隆起位移增大约30%。单侧扩建隧道围岩左、右两侧水平位移分别较双侧扩建减小59%,14%。除拱底隆起位移外,单侧扩建其他位移指标均小于双侧扩挖。因此,从围岩位移角度来看,单侧扩建优于双侧扩建。

3结语

本文利用有限元软件Midas对既有南岭隧道改扩建形式引起的隧道围岩位移进行分析,得到以下结论:1)除拱底隆起位移外,单侧扩建其他位移指标均小于双侧扩挖;2)单侧扩建围岩拱顶下沉位移较双侧扩建约减小10%,左、右两侧水平位移分别较双侧扩建减小59%,14%。因此,若隧道线型满足要求,建议优先选用单侧扩建。

参考文献:

[1]中国公路学会隧道工程分会.2009年全国公路隧道学术会议论文集[M].重庆:重庆大学出版社,2009.

[2]高干,刘元雪,周结中,等.地下空间扩建型式研究[J].现代隧道技术,2010,47(6):1-9.

[3]冯广.中梁山原位扩建隧道施工力学行为研究[D].重庆:重庆交通大学,2016.

[4]尧少敏.既有隧道改扩建爆破开挖与监控技术研究[D].北京:北京工业大学,2015.

[5]卢晓玲,秦洲,韩常领,等.公路隧道改扩建设计[J].公路,2008(7):233-237.

作者:许明堂谢忠徐海鑫单位:中铁七局集团第二工程有限公司

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我见过的石岭街,只有街上起伏不大的小坡,以及河边的小山,岭却未见过。我想石岭街应该是有岭的,只是城市发展太快了,原本老贵阳城区内的山都消失殆尽,岭自然没了踪影。在今天新华路靠近南明河一侧的高楼大厦后面,掩映着一条在贵阳比较有故事的街道,那就是残留在富中财富大厦到南明河边石岭洞天几成大楼之间过道的石岭街。上世纪80年代末到贵阳工作,因为有同事住在石岭街的缘故,对石街有些印象。过南明桥后,是新华路,新.........
云南少数民族电影发展分析.
发布时间:2016-05-31
第一节艺术创新与对娱乐价值的彰显 在新中国建立初期特定的时代语境下,云南少数民族题材电影承担的主要是培养各个民族的国家认同意识的政治职能,突出的是电影的政治属性。因此,从总体上来讲,这一时期的云南少数民族题材电影在艺术......
岭南民族传统体育文化研究
发布时间:2023-04-18
岭南民族传统体育文化研究 中共广东省委第十届三次全会的《决定》中提出:“继承弘扬中华优秀传统文化和岭南特色文化”,“保护岭南物质和非物质文化遗产,打造有特色的现代岭南文化”。岭南民族传统体育文化是岭南文化的有机组成部分,......
地铁盾构隧道下穿公路隧道安全监控的研究
发布时间:2022-12-22
摘要: 结合南京地铁一号线一区间盾构隧道下穿公路隧道的具体工程实践, 探讨了两种不同类型隧道互交穿越的施工监测技术, 根据 影响 安全的各因素, 采取可行的监测方案, 分析 了盾构穿越公路隧道过程中监测数据的变化 规律 , 用于指导......
钢结构T形连接高强度螺栓受力分析及数值模拟
发布时间:2022-09-29
摘要:为了分析钢结构T形连接高强度螺栓受力性能,对10个不同构造参数的T形连接件进行试验及有限元研究,比较T形件构造参数变化对高强度螺栓力学性能的影响,并对高强度螺栓受力进行数值模拟。结果表明:螺栓直径、翼缘板厚度及螺栓间......
山区公路隧道施工技术探析
发布时间:2022-11-07
摘要:公路隧道是公路工程结构的重要组成部分之一,在公路工程建设中起着至关重要的作用,工程的质量对施工的顺利完成起着决定性作用。本文对公路隧道施工中的常见问题进行了分析,通过对隧道主要施工工艺及施工控制的研究,总结了解......
浅析地铁隧道风机及其保养
发布时间:2023-07-24
【摘 要】地铁车站和隧道环境与地面场所相差较大,比较封闭、湿度大、粉尘多,而且有多种发热源,为保证隧道设备的正常运作,保证列车的空调继续运作及为夜间在隧道作业的人员提供一个比较舒适的环境,以及在发生火灾时提供迅速有效的......
公路隧道上跨供水隧洞爆破振动监测技术浅析
发布时间:2022-10-22
摘 要 介绍了新建分离式高速公路隧道上跨既有输水隧洞爆破施工过程中爆破振动监测工作实施情况及取得的成果 。针对新建隧道上跨原有隧洞的复杂情况,隧道开挖爆破的施工过程中,提前做好爆破振动测试掌握振动参数,通过分析、验算,不......
隧道施工引起地层位移预测模型的对比分析
发布时间:2023-04-08
摘要:在我国城市隧道施工引起的地面变形的 研究 和工程领域中,随机介质 理论 法和 Peck 法是 2 种 应用 较广的 方法 。但是 目前 对这 2 种方法各自的应用条件、二者的理论联系、 计算 结果的关系等方面还没有明确的结论。除此以外......
论中国地理学中的岭南学派(1)
发布时间:2023-05-22
学派是一种学术源流或派别,有自己的特色和风格,因而能够立于学术之林,占有一定位置。岭南文化,源远流长,采中原塞外之精华,纳四海之新风,融汇升华,自成宗系,在中华大文化体系中独树一帜,被称为岭南学派。这个学派在政治、哲学、......
汕尾电厂进港航道疏浚悬浮物扩散数
发布时间:2023-02-08
利用交替方向隐格式(ADI法),首先对工程海域潮流场进行了数值模拟,进而建立了工程海域疏浚悬浮物的二维输运——扩散模型,并应用于汕尾电厂进港航道疏浚区的悬浮物输运扩散数值模拟预测,根据预测结果分析了进港航道疏浚区施工期间悬浮物......
嵌入式PLC在隧道窑控制系统中的应用
发布时间:2022-12-10
1、引言 隧道窑是一种连续式窑炉,由预热区、高温区、急冷区和缓冷区组成,主要用于建筑陶瓷、日用陶瓷等烧制。隧道窑的控制涉及传动控制,温度、压力的检测、控制以及其它控制。我们采用科威EASY系列PLC开发出的高可靠性、高性价比的......
汽车车门结构形式分析
发布时间:2023-06-23
【摘 要】通过分析现有车型的车门结构形式,总结各种结构的优缺点,及应用状况,评价出各类型汽车的最佳车门结构形式,对国产自主品牌汽车的车门结构设计,具有一定的指导意义。 【关键词】车门结构;造型影响;成本分析;最佳形式......
生活在佛坪秦岭南坡的动物世界
发布时间:2023-01-21
秦岭,中国亚热带与暖温带的分界线。陕西佛坪国家级自然保护区、观音山国家级自然保护区处于秦岭中段南坡,不仅分布着拥有“秦岭四宝”之称的大熊猫、金丝猴、羚牛、朱q等国家一级保护动物,同时还藏匿着鬣羚、斑羚 、野猪、黑熊、毛......
隧道内机电预留预埋工程探析
发布时间:2015-09-10
摘要:隧道内的机电预留预埋直接影响隧道工程竣工后的使用价值,关系到隧道运行的安全问题,因此在进行隧道机电预埋预留工程施工时,应该按照相应的原则以及相关的施工图纸和方法进行施工,保证隧道内机电预留预埋设施能够正确地预埋......
分析纤维艺术呈现形式
发布时间:2023-04-22
分析纤维艺术呈现形式 分析纤维艺术呈现形式 :艺术试论 美的追求与人的解放 我对美学方法、学科定位及审美价分析纤维艺术呈现形式 自文艺复兴开始后,具有临场现实感与真实性的古典主义成为西方绘画的主流,壁毯的风......
浅谈公路隧道施工
发布时间:2023-04-29
摘要:公路是国民 经济 的重要命脉,由于其特有的灵活和优越性,发挥着其他运输方式不可替代的作用,结合我国的具体国情,大力 发展 公路运输是今后 交通 发展的重要领域。公路隧道是公路工程结构的重要组成部分之一。 关键词:公路 ......
隧道阻燃路面探讨
发布时间:2017-05-02
1 背景和意义 随着我国经济的迅猛发展,高速公路建设已经成为国家经济发展的基础,为了缩小经济差距,拉动偏远地区经济发展,高速公路逐步从平原微丘区向山岭重丘区延伸,由此产生了大量的隧道及隧道群,我国已成为世界上隧道最多、最......
形式标记的元功能分析
发布时间:2023-04-02
形式标记的元功能分析 形式标记的元功能分析 形式标记的元功能分析 关键词: 形式标记;元功能;分析 Abstract: There is a lack of consistency and standard in the functional analyses by such schola......
法律意识形态的价值属性分析
发布时间:2023-06-23
法律意识形态是意识形态的一个分支,它是法理学和法哲学的重要组成部分,它在意识形态研究和法学研究中都具有十分重要的地位。可以这么说,法律意识形态反应法律价值观,而法律价值观又是法律意识形态的实质。但是对法律意识形态这一问......
浅析西南地区主要水循环过程的数值模拟
发布时间:2022-11-18
1 引言 近年来,我国西南地区气候灾害频发,尤其是2009 年以来的春季旱情异常严重,引起了学者们的高度关注。一些学者从大气环流异常调整方面研究了西南地区冬春干旱的可能原因(彭京备等,2007;贺晋云等,2011;黄荣辉等,2012),......
三角函数式的求值
发布时间:2023-03-25
1. 给角求值要求熟练掌握两角和与差的三角函数的基本公式、二倍角公式,特别要注意逆向使用和差角公式与二倍角公式,以此将非特殊角的三角函数转化为特殊角的三角函数。 例1 求值:sec50°+tan10° ......
音乐的形式美与艺术符号价值探析
发布时间:2023-02-07
摘要:音乐艺术是现代艺术领域内十分重要的内容及组成部分,也是十分重要的一种艺术类型,具有较高的价值及重要意义,因而对音乐艺术进行研究,实现其更好发展也就十分有利。在音乐艺术的研究过程中,十分重要的一点就是应当注重其形式美,并且要注重其艺术符号价值。本文就音乐的形式美与艺术符号价值进行分析,从而为更好研究音乐艺术,实现其更好发展提供更好的依据。关键词:音乐艺术;形式美;艺术符号价值一、音乐的形式美法.........
铁路隧道施工中主要风险因素及规避措施分析
发布时间:2022-10-21
摘要:铁路隧道施工是铁路工程建设中的重点环节,其质量对铁路建设影响巨大。但是铁路隧道施工又较为复杂,工程质量控制的难度较大,存在着一定的风险,因此本文将主要探讨铁路隧道施工过程中影响工程质量的主要因素,进而提出其规避......
基于交通安全的道路线形分析
发布时间:2013-12-17
摘要:我国是 交通 事故频发的国家,交通事故率和事故的严重程度已居世界首位,随着人们生活水平的提高,交通安全 问题 已成为人们最关心的问题。本文 分析 了道路交通事故产生的主要原因和道路线形与道路交通事故的关系,提出了用布劳斯......
渝涪增建二线铁路隧道工程的设计
发布时间:2023-01-22
摘 要 介绍成都铁路局管段内重庆至愉怀线重庆北至涪陵段增建第二线隧道工程的设计概况,包括建设概况、工程地质与水文地质、隧道主要技术标准、洞口工程、支护和衬砌、既有隧道加固、监控和量测、防排水和辅助坑道等设计内容。 关键......
隧道竖井分段衬砌自稳定模板技术
发布时间:2022-12-29
摘要:衬砌模板主要采用在环形模板内侧设置“井”字形支撑实现其稳定性,在实际工程施工过程中主要存在拆卸难度大、施工风险高、模板内撑杆件强度要求高、施工干扰大等突出问题。本文提出一种利用环向应力实现竖井模板自稳定的施工工......
直接数字式信号合成中的波形设计与频谱分析
发布时间:2022-11-27
摘要:在分析了直接数字式信号合成系统中波形存储器输出序列的离散傅里叶变换(DFT)与合成信号的频谱之间关系的基础上,给出几种基于原输出序列设计的波形序列,推导出关于它们DFT的几个重要结论,并用MATLAB程序对结论进行了验证。根据结......
从当代形式逻辑分析医疗行业中的大数据运用
发布时间:2023-07-13
大数据技术,或称巨量资料,指的是所涉及的资料量规模巨大到无法通过目前主流软件工具,在合理时间内达到撷取、管理、处理、并整理成为帮助企业经营决策更积极目的的资讯。 大数据在生物医学领域也有及其重要的应用价值。生物医学的大......
浅析增值税“扩围”对物流业的影响
发布时间:2015-08-13
摘 要:增值税“扩围”改革,就是把现行营业税征收的范围逐步纳入到增值税范围,进而取消营业税。通过增值税“扩围”改革,不仅可以在增值税覆盖营业税过程中完成增值税二次转型的任务,还可以达到降低物流业等的税负,实现不同产业间......
海南俄贤岭当喀斯特遇上热带雨林
发布时间:2023-05-16
一提到喀斯特地貌,人们就想到中国西南部的云南、广西和贵州,那里是世界喀斯特地貌面积最大的区域。在人们印象中,由椰风、海浪与沙滩组合的海南岛似乎与喀斯特无关。殊不知在海南省西部的东方市,挺立着一座海拔1238米的俄贤岭,拥......
新奥法隧道施工技术
发布时间:2015-08-05
摘要:新奥法对隧道和城市地下工程的开挖有着毋庸置疑的贡献,若能良好的运用和推广能为整个地下工程带来安全、高效、经济的开展。但目前在实际工程中受利用的诱惑加之监管力度的欠缺,往往无法良好的运用新奥法的理论正确的指导施工......
以形式美法则分析云南师范大学呈贡校区的校园景观设计
发布时间:2022-08-03
形式美是人类社会在长期的社会生产实践中发现和积累起来的,它具有一定的普遍性、规定性和共同性。但是人类社会的生产实践和意识形态在不断的改变,并且还存在着民族性、地域性及阶级、阶层的差别。因此,形式美又带有变异性、相对性和......
质疑价值规律的表现形式
发布时间:2022-11-20
[摘要]价值规律是马克思主义政治经济学中的一条重要经济规律,它在人们的生产、生活等各方面活动中起着调节作用。长期以来,人们习惯于用文中的曲线形式来表示价值规律,但笔者认为,这样的表示是错误的,因为它并不能准确表现出价值规律的内容,其中,部分实线应该用虚线来表示,同时,有关价值规律的表述也应有严密性。[关键词]价值规律表现形式所谓价值规律是指:“生产商品的社会必要劳动时间决定商品的价值量;商品交换以.........
有关三对角矩阵的数值分析
发布时间:2013-12-18
摘要 3对角矩阵是1类很重要的特殊矩阵,在数学和物理学中有广泛的应用.文章将根据3对角矩阵的特征,用待定系数法求解3对角线性方程组的数值解,并与常用的LU分......
浅析隧道工程施工技术管理措施
发布时间:2023-02-11
摘 要 随着车辆的增加,交通流量的增大,隧道成了缓解这一压力的主要途径,本文主要针对隧道工程的施工技术和管理措施进行探讨。 关键词 隧道工程 施工技术 质量检测 一、隧道工程施工技术的管理在整个隧道工程的作用 1、加强隧......
复合式衬砌施工技术中高速公路隧道应用
发布时间:2022-11-25
摘要:复合式衬砌施工技术是高速公路隧道施工中常见的衬砌方式,主要分为内外两侧隧道衬砌,该衬砌方法能够释放变形能,改善外层支护受力条件,有效防止围岩变形或坍塌。本文对此展开探究,首先简要介绍了复合式衬砌施工技术特征,随后详细说明了施工工序,最后提出了相关注意事项,以期为复合式衬砌施工的开展提供理论依据。关键词:高速公路隧道;复合式衬砌;防水隔离层高速公路施工建设中经常会遇到特殊的地质环境,必须穿越山.........