第29卷第5期 岩 土 力 学 V ol.29 No.5 2008年5月 Rock and Soil Mechanics May 2008
收稿日期：2006-12-11
作者简介：雷军，男，1968年生，博士研究生，主要从事隧道与地下工程方面的施工与研究工作。E-mail: gdjtlj@https://www.doczj.com/doc/657518389.html,
文章编号：1000－7598－(2008) 05－1367－05
乌鞘岭特长隧道复杂地质条件下断层带
应力及变形现场监测分析
雷 军1，张金柱2，林传年3
（1.北京交通大学 土木建筑工程学院，北京 100044；2.铁道部工程管理中心 乌鞘岭隧道建设指挥部，兰州 730000；
3.兰州大学 土木工程与力学学院，兰州 730000）
摘 要：乌鞘岭隧道是我国迄今为止已建成最长的单线铁路隧道，隧道总长约为20.05 km ，而F7断层是乌鞘岭隧道中最长、地质条件最为复杂的活动断层，对隧道施工十分不利。根据F7断层特点及施工中遇到的问题，在乌鞘岭隧道岭脊地段F7断层区段，对洞室开挖后的围岩及支护衬砌结构进行各项应力监测和收敛变形监测，分析了围岩、衬砌系统受力及变形变化趋势，从而探究围岩挤压大变形的机制，掌握围岩应力释放与围岩压力的作用规律；并根据现场监测结果，提出对隧道穿越F7断层区段的断面采用动态优化设计方案及改进的施工措施，避免隧道出现大变形，从而保证隧道穿越F7断层区段安全、快速的进行。
关 键 词：隧道工程；断层；应力监测；变形监测；隧道安全 中图分类号：U 459 文献标识码：A
Analysis of stress and deformation site-monitoring in fault zone of
Wushaoling tunnel under complex geological conditions
LEI Jun 1, ZHANG Jin-zhu 2, LIN Chuan-nian 3
(1. School of Civil Engineering & Architecture, Beijing Jiaotong University, Beijing 10044, China; 2. Wushaoling Tunnel Headquarters, Engineering
Management Center of MOR, Lanzhou 730000, China; 3.School of Civil Engineering And Mechanics,LanZhou University,LanZhou,730000)
Abstract: Wushaoling tunnel is the longest single line railway tunnel in China up to now with the length of 20.50 km, and the F7 fault is the largest active fault, in which the geological conditions is highly complicated; it effects the tunnel construction badly. According to the characteristics of F7 fault and the problems met in tunnel construction, the stress and displacement of rock wall and lining structures were long term monitored after excavating in F7 fault section of Wushaoling tunnel. The trend of stress and displacement changing are analyzed based on the site monitoring results; and the mechanism of the extrusion large-deformation are explored so as to understand the regulation of stress releasing of rock wall and rock pressure. Furthermore, based on the site monitoring results, the optimized dynamic design and improved construction measure are proposed and adopted for the section at which the tunnel crosses the F7 fault. It not only avoided the large deformation occurrence, but also guaranteed tunnel drilling through the F7 fault section safely and quickly.
Key words: tunnel engineering; fault; stress monitoring; deformation monitoring; tunnel safety
1 前 言
乌鞘岭隧道位于兰－新线兰州至武威段打柴沟车站和龙沟车站之间，设计为左、右两座单线隧道，隧道全长20 050 m ，最大埋深为1 100 m ，线间距为40 m ，是我国迄今最长的隧道。乌鞘岭隧道施工最大的特点是时间紧，隧道长，地质条件尤为恶劣，被业界称为“地质迷宫”。由于工期紧迫，为
实现建设目标，隧道施工采用“长隧短打”方案，共增设了13个斜井，1个竖井，光辅助坑道总长度就达20.38 km ，加上两条单线隧道长度，总的隧道施工长度达60 km 。
根据工程地质勘查资料揭示，隧道所经地层岩性十分复杂，其分布主要受区域断裂构造控制，穿越F4、F5、F6、F7四条区域性活动大断层，除F6断层宽度在75 m 左右外，其余几条断层宽度均超
岩土力学 2008年
过100 m，其中F7断层起止里程为：左线Dk l77+ 050～Dk l77+867，右线YDk l77+025～YDk l77+ 852，宽度为820 m左右，是整个乌鞘岭隧道长度最长、地质条件最复杂的断层，也是我国铁路建设史上罕见的活动断层[1]，对隧道施工非常不利。隧道开挖后，在应力重分布和应力释放的过程中围岩表现出各种状态，如位移、物理力学性质变化等，所以在施工中建立严密的监控量测是保证安全的主要手段，也是调整支护参数的信息来源[2－4]。本文针对隧道施工中F7断层出现大变形、塌方、挤压现象明显等问题，对隧道通过F7断层区左右正洞、左迂回导坑进行了各项应力及断面收敛监测，并根据监测结果，确定了合理的施工步序和方法，为隧道的合理设计与安全施工提供科学指导。
2 F7断层地质概况及隧道动态设计
F7断层产状为N70°～80°E/SE∠70°，前期为逆断层，后期表现为左旋逆走滑断层，与线路交角约53°，隧道通过断层的长度约为820 m。F7断层属压性断层，破碎带由泥砾及碎裂岩组成，破碎带物质挤压紧密，地应力条件十分复杂。在岩质软弱、破碎、深埋（埋深约450 m）条件下，存在较高的自重应力[5]。
根据原设计资料，F7断层地段的隧道断面设计为圆形，初期支护形式为：长度为4 m的R32N 自进式锚杆，3榀/2米的I16型钢钢架组成，再喷射厚20 cm的混凝土。二次衬砌原设计为50 cm厚的钢筋混凝土结构。由于2004年4月发生较严重变形，初期支护破坏范围段落较长，为此对结构重新进行加强，二次衬砌厚度提高到80 cm。
左右线隧道F7断层进入圆形断面以后，施工前期，因为围岩无水，围岩级别由原设计的VI级调为V级，未发现变形异常。左线隧道在2004年3月初发现初期支护变形速率有加剧趋势，出现掉块、开裂，破坏。2004年4月5日，由10号斜井承担施工的左线隧道F7断层Dk177+571～Dk177+ 581段发生小段落塌方，随后Dk177+409～Dk177+ 571段162 m出现初期支护大变形；11号斜井施工的右线隧道于2004年3月下旬开挖下半断面和仰拱时发现变形速率加快，变形加大，YDk177+440～YDk177+690段已不同程度地侵入二次衬砌范围。左线隧道最大拱顶下沉量为1 053 mm（Dk177+ 495），平均下沉30～35 mm/d，一般拱顶下沉量在500～600 mm；右线隧道最大拱顶下沉量为227 mm（YDk 177+610），一般在100～200 mm。左线隧道内轨上1.5 m收敛值最大为1 034 mm（Dk 177+ 590），一般为700 mm左右。拱脚最大收敛值为978 mm，一般为300～700 mm；右线隧道内轨上4 m收敛值最大为548 mm（YDk 177+590），一般为300～400 mm。根据现场实际情况，左、右线隧道停止掘进，进行变形和塌方地段的处理，并分别在左右线隧道相距40 m设置迂回导坑通过F7断层[6]。鉴于以上问题，乌鞘岭隧道通过F7断层区段，采取动态设计的方法，实施多项现场监测项目，并根据现场监测资料和隧道施工中出现的工程问题，及时修改设计方案，以满足隧道施工正常、安全、高效的进行。
3 现场测试项目及测试方法
在F7断层隧道穿越地段共布设了12个测试断面，包括左线迂回导坑3个、左线正洞4个和右线正洞5个，分别测试锚杆轴力、围岩压力、初支混凝土应力、二衬接触力、二衬混凝土应力及断面收敛变形等，限于篇幅，本文仅介绍左线正洞Dk177+340断面监测结果，测点布置如图1所示。
(a) 各项目测点布置
(b) 压力测点布置及编号
图1 F7断层圆形断面测点布置
Fig.1 Test point arrangement of round section canal in F7
cross-section
锚杆轴力采用振弦式应变计量测，围岩压力和二衬接触压力采用振弦式双膜压力盒进行量测，混凝土应力采用埋入式混凝土应变计量测，以上各项
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目均每天量测一次，直至基本稳定为止。洞室收敛
变形监测分别在拱顶和墙腰设置变形测点或测线，
采用断面仪进行量测。
4 监测结果及分析
本断面为处理回填后的未开挖地段，设计为圆形断面，初喷C20混凝土25 cm，预留变形量为20 cm，补喷C20混凝土10 cm，预留变形量为20 cm，二次衬砌C25钢筋混凝土80 cm。
4.1 锚杆轴力
分别在左右侧拱脚、墙腰及墙脚埋设6根量测锚杆，锚杆长度为5 m，4个测点，量测锚杆测点分布如图2所示。
图2 锚杆测点沿深度布置示意(单位：m)
Fig.2 Arrangement with depth for anchor rod test point
(unit: m)
实测锚杆轴力以受拉为主，只有个别测点出现较小压力。实测最大拉力为左拱脚量测锚杆2.1 m 深度处，其值为50.0 kN，该锚杆0.9 m深度处出现15.9 kN的压力，其余测点均受拉力。锚杆最大拉力点出现在2.1～3.4 m处，拱脚及墙脚处均为2.1 m，墙腰处为3.4 m。锚杆轴力分布见图3。
图3 Dk177+340锚杆轴力分布
Fig.3 Axial force distribution at Dk177+340
4.2 初次支护围岩压力
分别在拱顶及左右拱腰、拱脚、墙腰共埋设7个测点，见图1(b)。实测最大围岩压力发生在右墙脚，为0.396 MPa，最小围岩压力出现在右拱脚，为0.062 MPa。拱部压力略大于边墙，左右侧压力大致相等，压力已基本稳定，见图4(a)。初支围岩压力随时间变化曲线如图4(b)所示，由图可以看出，初次支护后施作30 d以内围岩压力呈现不稳定增长，30 d后围岩压力趋于稳定。
(a) 围岩压力分布(MPa)
(b) 围岩压力时间曲线
图4 左线Dk177＋340断面初次支护围岩
压力分布及随时间变化曲线
Fig.4 Distribution of surrounding rock pressure for
primary support in left line cross-section Dk177+340
and variation curve
4.3 初支混凝土应力
实测初支混凝土应力较大，最大值出现在右拱脚，为17.92 MPa，但未观察到混凝土开裂或压屈现象。Dk177＋340断面初支混凝土应力沿横断面分布和初支混凝土应力随时间变化曲线如图5所示。7号测点（图1(b)和图5(a)）由于施工导致测点破坏，监测到其最大值为11.55 MPa，其余测点监测结果表明，初次支护混凝土应力在30 d后趋于稳定，表示初次支护混凝土开始发挥作用。
4.4 二衬接触压力
二衬接触压力量测元件埋设时间较短，实测二衬接触压力最大为0.213 MPa，最小接触压力出现在拱顶为0.016 MPa，Dk177＋340断面二衬接触压力沿横断面分布和二衬接触压力随时间变化曲线如图6所示。由图可以看出，接触压力在二衬施作10 d后趋于稳定，且二衬接触压力值较小。
4.5 二衬混凝土应力
二衬混凝土应力量测元件埋设时间较短，二衬混凝土应力除拱顶测点受较小拉力外，其余测点均受压。实测二衬混凝土应力最大为9.44 MPa，Dk177＋340二衬混凝土应力沿横断面分布和二衬混凝土应力随时间变化曲线如图7所示。
4.6 位移量测
乌鞘岭隧道左线Dk177＋340断面采用80 cm
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厚钢筋混凝土二衬结构，处于设计施工改进后的正常施工段。该断面累计拱顶下沉量为38.8 mm ，轨面以上1.5 m 处水平收敛累计为118.65 mm ，轨面以上2.5 m 处水平收敛累计106.81 mm ，该断面收敛变形随时间变化曲线如图8所示。
(a)
应力分布(MPa)
(b) 应力时间曲线
图5 左线Dk177+340断面初支混凝土
应力分布及随时间变化曲线
Fig.5 Stress distribution of concrete primary support in
left line cross-section Dk177+340 and variation curve
(a)
二衬接触压力分布(MPa)
(b) 二衬接触压力随时间变化曲线
图6 左线Dk177+340断面二衬接触
压力分布及随时间变化曲线
Fig.6 Distribution of contact pressure for secondary lining in left line cross-section Dk177+340 and variation curve
(a)
二衬混凝土应力分布(MPa)
(b) 二衬混凝土应力随时间变化曲线
图7 左线Dk177+340断面二衬混凝土
应力分布及随时间变化曲线
Fig.7 Stress distribution of concrete secondary lining in left line cross-section Dk177+340 and variation curve
0204060801001201409-30
10-5
10-10
10-15 10-20
日期/月-日
变形值/ m m
图8 Dk177+340断面变形随时间变化曲线
Fig.8 Variation curve of deformation cross-section at
Dk177+340
5 F7活动断层区段隧道动态优化设计与施工
5.1 施工方法
针对F7活动断层地质和初期支护变形的情况，经施工实践，对施工方案进行了优化，采用3台阶5步施工法施工F7断层区段圆形断面。台阶长度不超过5.0 m ，上台阶采用PC130挖掘机进行扒碴，下台阶采用WA320装载机或ITCH312挖装机装碴，10号斜井工区8 t 自卸汽车运至井底临时弃碴场，然后二次装运至斗车，通过斜井有轨运输提升至洞口卸碴台，l1号斜井工区自工作面直接使用自卸汽车运至洞外弃碴场。
为保证上部台阶的安全，在下台阶施工时，上部台阶底部设临时钢支撑仰拱，拱脚设纵向型钢混
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凝土托梁。下台阶底施工采用搭设栈桥进行仰拱底部钢架接长的方法进行施工，每次仰拱钢架接长的长度不大于6榀钢架的间距，及时浇筑支护仰拱混凝土，确保整个支撑及时受力成环，增加围岩自稳能力。
5.2 工艺控制
（1）超前支护。采用42 mm小钢管，长度为3.5 m，纵向搭接长度不小于l m，每2 m施作l环，外插角为5～l0°，环向间距为20～40 cm，小钢管与钢架配合使用，从工字钢的腹部穿过。
（2）开挖。由于F7断层的岩性挤密，需要人工钻眼爆破，拱部上台阶开挖采用环形开挖超短台阶预留核心土法；下台阶两部开挖与隧道中线前后错开2 m，使每个循环的钢架不能同时悬空；仰拱一次开挖成型。上、下台阶开挖每天施工1个循环，每个循环进尺为2 m。
（3）初期支护。根据F7断层的地质特征，爆破后先向岩面喷4 cm的混凝土，然后利用碴体同时在左、右两侧铺设上、下台阶的钢筋网，安装2榀/1米I20号工字钢钢架，纵向连接采用φ22 mm 钢筋焊接。随后施作锁角锚杆、拱顶锚杆和下循环超前小钢管。当钢架、拱顶锚杆和超前支护完成之后，即在各部位施喷混凝土l0～l5 cm，剩余的锚杆和补喷的混凝土在出碴和下循环喷平。
（4）仰拱封闭。仰拱初期支护、衬砌和填充与上下台阶施工同时进行，开挖和初期支护按每个循环4 m及时封闭，上铺钢架跳板，进行仰拱钢筋绑扎、立摸，仰拱混凝土和填充混凝土一起浇筑。
（5）拱圈衬砌。拱圈衬砌采用西9.36 m和西8.76 m两种类型，长9 m的衬砌台车衬砌，当第一次初期支护完成后，通过监控量测，变形量稳定在可控范围之内，可以不进行二次初期支护，此时的二次初期支护、预留变形量与二衬混凝土一起浇筑。如果第一次初期支护发生变形，位移值超出内控基准，立即施作第二次初期支护，通过监控量测确定衬砌；如果二次衬砌发生开裂，采取套拱补强措施。
（6）变形地段处理。凡侵入二衬界限和初期支护不稳定的地段，全部进行拆换，按优化设计断面重新进行初期支护和施作二衬。
6 结论
F7断层是乌鞘岭隧道长度最大、地质条件最为复杂的活动断层，在我国的铁路隧道建设史上也属于罕见的活动断层。在断层施工前期，初期支护发生了大变形，拱顶下沉最大达1 053 mm，下沉速率为30～35 mm/d，一般达500～600 mm。最大收敛达1 034 mm，一般为700 mm左右。支护严重开裂，破损侵限，钢架扭曲。根据现场监测和分析结果，对隧道F7断层区段设计、施工方法和施工工艺进行了优化，抑制了围岩大变形，确保了隧道安全快速的通过，主要结论如下：
（1）在F7断层左线已拆换地段和改进施工工艺后正常施工地段，收敛量测值小于200 mm，均呈现收敛趋势，支护稳定。
（2）初期支护混凝土应力、二次衬砌混凝土应力均未超过其材料极限强度，应力已趋于稳定。根据观察本段衬砌完整无损，未发现裂纹或破损。
（3）实测最大锚杆轴力为50 kN，锚杆最大拉力出现在2.1～3.4 m处。
（4）初期支护围岩压力平均值为0.27～0.29 MPa，二次衬砌接触压力为0.11～0.27 MPa之间。
（5）通过施工工艺方法研究，在F7地段应遵循“短进尺、强支护、快封闭、勤量测、二衬紧跟”的原则进行施工，采用超短台阶法施工，上下台阶距离应小于5 m，仰拱距离下台阶小于15 m。
参考文献
[1] 董勤银, 宋建平. 乌鞘岭隧道F7活动断层设计与施工[J].
中国铁路, 2005, (6): 20－23.
[2] KA VV ADAS M J. Monitoring ground deformation in
tunnelling: current practice in transportation tunnels[J].
Engineering Geology, 2005, 79(1-2): 93－113.
[3] 刘忠东. 围岩监控量测在隧道施工中的应用[J]. 西部
探矿工程, 2005, (7): 198－199.
[4] KARMEN FIFER BIZJAK, PETKOVSE K
∨
B.
Displacement analysis of tunnel support in soft rock
around a shallow highway tunnel at golovec[J].
Engineering Geology, 2004, 75(1): 89－106.
[5] 张广泽. 乌鞘岭隧道F7断层围岩工程特性及工程措施
研究[J]. 铁道标准设计, 2005, (9): 24－28.
ZHANG Guang-ze. Research on the characteristics and
measures of constructing F7 fault surrounding rock in
Wushaoling Tunnel[J]. Railway Standard Design, 2005,
(9): 24－28.
[6] 宋建平, 董勤银. 乌鞘岭隧道岭脊段复杂地质变形控制
技术研究与应用[J]. 铁道标准设计, 2005, (9): 4－12, 129.
SONG Jian-ping, DONG Qin-yin. Research and application of the control technology at the ridge section
with complicated geologic deformation in Wushaoling
Tunnel[J]. Railway Standard Design, 2005, (9): 4－12,
129.
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为了减少开挖土方，降低净空和方便维护。所以地铁采用低三轨供电。但是第三轨距离地面较近，绝缘和安全难度大，这就限制了电压的提高。较高的电压在同等条件下能够传输较高的功率，因而更有利于速度的提高。刚性悬挂接触网就是采用绝缘子来悬挂刚性导体，如同把第三轨驾到了隧道顶部，省去了柔性悬挂的腕臂和弹性支座，既增大了对地距离，又降低了车辆上方空间。 优点：组成简单，配套零部件少，安装空间省，施工简便，接触线无张力，载流能力强（特别是直流供电系统中），安全可靠性高，系统抗灾能力强。 缺点：系统感抗较大，适应高速及交流供电系统的能力差，造价高。 适用于低净空、长大隧道以及地下铁得到广泛应用。但是，架空刚性悬挂也具有跨距（支撑点间距）小，一般不大于10米，悬挂点密集，故隧道外很少采用。 除了材料自身的弹性外，刚性悬挂表现为纯刚性。机车向上振动时，网不会随着弓向上移动，增大了接触压力，收缩达到设计许可值时便形成了硬点。实际工程中可以对常规旋转头螺栓中部螺栓，使旋转头在支架内具备一定的自由行程。这样，当机车突然向上振动的时，可以通过旋转头的弹性，减少受电弓与接触线之间的碰撞，从而减少磨损，提高弓网受流质量。 国内对刚性悬挂接触网的开发应用始于上世纪九十年代末期，当时仅限于地铁直流系统采用。2002年首次在陇海线天兰段成功应用该悬挂方式，石门至坏话铁路石门山隧道为解决地净空问题亦采用刚性悬挂，此后为保证接触网设备长期安全运营，减少运营维护的工作量、做到设备少维护、免维修，2004年兰武线新建的乌鞘岭特长隧道（20.05公里双单线隧道）首次设计采用160km/h刚性悬挂接触网。乌鞘岭隧道自2006年9月开通以来，采用刚性悬挂技术，虽然在设备可靠性上有了明显的提高，但是供电质量及受流关系并不理想，硬点多而且冲击大，机车受电弓离线情况突出、受电弓拉弧现象非常明显。导致乌鞘岭隧道接触网刚性悬挂供电的深沟牵引变电所213、214开关（馈线上的断路器）跳闸频繁，跳闸原因84%为受流关系。2007-2009三年间共发生跳闸237件，重合成功133件，累计停时357min，对行车存在较大的影响。乌鞘岭隧道刚性悬挂接触网设备发生跳闸原因主要有： 1、接触线在相邻定位点处高差较大，硬点突出，机车对受电弓的冲击力和离线情况出现拉弧，引起跳闸。 2、个别处所的碰撞关节II型梁出现塌腰现象，受电弓通过定位点和膨胀关节时容易引起弧光，导致跳闸。 3、一旦机车速度超过120km/h时，机车受电弓与接触网间的离线现象就尤为突出，拉弧现象严重引起跳闸。 4、刚柔过渡段和承力索间的压力和坡度变化较大，不是平缓顺滑过渡，其过渡段不是逐渐向一个方向变化（逐渐抬高或降低），而是在变化过程中，往往有一个或整个变化趋势不协调的突变点，此即为硬点，不但冲击力较大，而且容易产生拉弧，引起跳闸。 5、电力机车受电弓的接触压力大，造成受电弓工作过程中不正常的磨损和个别机车受电弓弹性不好，与刚性悬挂接触不正常，形成电弧，从而引起跳闸。设计施工可以优化地方：
4.2 焊接应力与变形： 4.2.1 焊接变形和残余应力的不利影响： 焊接变形 1.影响工件形状、尺寸精度 2.影响组装质量 3.增大制造成本———矫正变形费工、费时 4.降低承载能力———变形产生了附加应力 焊接应力 1.降低承载能力 2.引起焊接裂纹，甚至脆断 3.在腐蚀介质中，产生应力腐蚀裂纹 4.引起变形 4.2.2 焊接变形和应力的产生原因： 根本原因：对焊件进行的不均匀加热和冷却，如图6-2-8 焊接应力 焊接加热时，焊缝区受压力应力（因膨胀受阻，用符号“-”表示） 远离焊缝区手拉应力（用符号“+”表示） 焊后冷却时，焊缝受拉应力（因收缩受阻），远离焊缝区受压应力 焊接变形：当焊接应力超过金属σs时，焊件将产生变形 焊接应力和焊接变形总是同时存在，不会单独存在，当母材塑性较好，结构刚度较小时，焊接变形较大而应力较小；反之，则应力较大而变形较小。 4.2.3 焊接变形的控制和矫正：
4.2.3.1 焊接变形的基本形式，如图6-2-9 如图6-2-9 常见的焊接残余变形的类型 1、2---纵向收缩量3---横向收缩量4、5---角变形量f---挠度 （1）收缩变形：即焊件沿焊缝的纵向和横向尺寸减少，是由于焊缝区的纵向和横向收缩引起的。如图5-2-9 a （2）角变形：即相连接的构件间的角度发生改变，一般是由于焊缝区的横向收缩在焊件厚度上分布不均匀引起的。如图5-2-9b （3）弯曲变形：即焊件产生弯曲。通常是由焊缝区的纵向或横向收缩引起的。如图5-2-9c （4）扭曲变形：即焊件沿轴线方向发生扭转，与角焊缝引起的角度形沿焊接方向逐渐增大有关。如图5-2-9d （5）失稳变形（波浪变形）：一般是由沿板面方向的压应力作用引起的。如图5-2-9e 4.2.3.2 控制焊接变形的措施 （1）设计措施（详见焊接结构设计） 尽量减少焊缝的数量和尺寸，合理选用焊缝的截面形状，合理安排焊缝位置──尽量使焊缝对称或接近于构件截面的中性轴（以减少弯曲变形）。如图6-2-10
课题申报书 一、课题需求分析 1.课题研究意义 国道G577精河至伊宁县公路工程项目，该项目特长隧道15254米/2座，其中北天山隧道全长12100m，苏布台3#隧道全长3154m。 北天山隧道主体地处北天山造山带核部，出露地层较老，地质构造较复杂，地层变形较强烈，褶皱发育，地层倾角一般为50-60°，地层走向变化快，断层也较发育，隧道经过三条区域性断层，分别为F14、F15、F16，形成时代老，隧道延伸方位基本垂直于地层走向，与断层呈大角度斜交关系。该工程主要为基岩孔隙裂隙、岩溶裂隙水，以碳酸盐岩岩溶裂隙水为主要类型，富水性强，局部地段地下水具承压性。该段主要不良地质现象主要为泥石流、滑坡。根据收集资料及调查精伊霍铁路北天山特长隧道施工及运营状况，对该隧道进行涌水量预测，其正常涌水量为128000m3/d。 苏布台3#隧道进口采用端墙式洞门，出口采用明洞式洞门。隧道洞身段围岩主要为强-中风化砾岩，基岩节理裂隙发育，岩体破碎-较破碎，自稳能力差，隧道开挖后处理不当易发生坍塌，雨季施工洞室会有渗水现象。隧道出口浅埋段围岩主要为粉土、砾石及强风化砾岩，粉土及砾石为坡洪积形成，松散-稍密，岩体破碎、自稳能力差，隧道开挖后易产生坍塌，侧壁易失稳。 特长隧道工程项目，且项目位于新疆地区，地质条件复杂，施工难度大，技术含量高，安全风险高。 同时在软弱围岩的高地应力作用下、断层破碎带的松弛变形以及挤压或膨胀变形，都会引起隧道围岩的大变形，极易发生岩爆，引起大塌方，伴随大规模涌水，如果不加控制或控制不及时，就会造成不可预计的安全风险。 近年来，隧道施工事故频发，常规的围岩检测不能做到实时检测，实时指导现场施工。而通过信息化监控手段，能有效地对隧道围岩时行监测，实时监控进洞作业的人员、机械设备的分布和空间位置，确保施工安全。
12 乌鞘岭隧道软岩大变形防治技术问题探讨铁道第二勘察设计院卿三惠黄润秋 摘要我国正在修建中国隧道之冠的乌鞘岭特长铁路隧道全长20050m，隧道中部通过祁连山断褶带内F4～F7断层“挤压构造带”长约8000m的岭脊地段，在深埋高地应力的作用下，施工中于F7活动断层泥砾带及千枚岩夹板岩等软岩地段发生了严重的围岩大变形，最大变形量达1000mm以上，致使强大的初期支护遭受破坏并严重侵入隧道衬砌净空，不得不将初期支护全部或部分折除重做。文章分析了隧道围岩发生大变形原因，指出了隧道设计与施工中存在的问题，探讨了隧道大变形防治技术措施，并对乌鞘岭隧道的建设提出了建议，供有关部门决策及工程技术人员参考。 关键词深埋隧道高地应力软岩变形防治措施建议 1 前言[1]～[3] 我国正在修建的乌鞘岭特长铁路隧道全长20050m，位于改建铁路兰（州）新（疆）线打柴沟车站和龙沟车站之间，隧道洞身最大埋深1100m。设计为左、右两个单线隧道，线间距40m。由于工期紧迫，设计采取“长隧短打”措施，增设了13个斜井、一个竖井共14个辅助坑道，均采用复合衬砌，钻爆法施工。该隧道地处祁连山断褶带高地应力区，其中部通过长约8000m的岭脊地段，是一个由主体走向为北北西向展布的F4～F7四条区域性压性大断层构成的“挤压构造带”。在此带中分布的地层为奥陶系安山岩、志留系千枚岩夹板岩、三叠系砂岩夹页岩及薄层煤、加里东期侵入闪长岩及各断层带中的构造碎裂岩、泥砾岩等，工程地质条件复杂（见图1）。在深埋（450～1100m）高地应力（15～33MPa）作用下，围岩压力大，特别是隧道通过F7活动断层泥砾带及千枚岩夹板岩等软弱围岩地段发生了严重的大变形，最大变形量达1000mm以上（见表1），致使初期支护破坏并严重侵入隧道衬砌净空，不得不将初期支护全部或部分拆除重做，工程进度严重受阻。因此，分析隧道围岩大变形原因，探讨研究隧道大变形防治技术，对隧道设计与施工具有重要意义。 2 乌鞘岭隧道工程地质纵图1 乌鞘岭隧道工程地质断面示意图
浅谈复杂地质条件下基坑支护施工技术 陈伟卞晓祥陈元 （江苏省华建建设股份有限公司深圳分公司） 【摘要】：文章以南科大及深大新校区拆迁安置产业园区（二期）工程基坑支护4-4剖面三重管高压旋喷桩止水帷幕施工为例，对其方案设计、成桩原理、参数选定作了阐述，介绍了具体的施工工艺和施工要求，并提出了质量控制和保证措施。 【关键词】：高压旋喷桩、止水帷幕、质量控制 1、工程概况 本工程位于深圳市南山区塘朗村，场地原始地貌为剥蚀残丘及冲沟，基坑坑深约5.6~12.35m，场地内分布的地层主要有第四系人工填土层（Qml）【杂填土】，具有组成不均，变异性大，呈松散状态，压实性差其工程特性差，不可作建筑物的基础持力层；第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）【含有机质粉质粘土】，具有高压缩性，承载力低等特性，工程地质状况差，未经处理不可作建筑物的基础持力层；第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）【砾砂】，承载力一般；第四系残积层（Q3el）【砾质粉质粘土】具有较高承载力，较低压缩性，可作多层及小高层建筑基础持力层；场地下伏基岩为燕山期地层（y53）粗粒花岗岩【全风化花岗岩】为刚性地基，有良好的基础持力层。 2、旋喷桩设计方案 依据场地B和C区基坑深度大部分在7~10m之间，在此开挖深度内分部的地层以人工填土层、含有机质粉质粘土、砾砂（2-2层）、粘土、含砾粘土、砾砂（4层）及砾质粉质粘土为主，土的自稳能力差，综合考虑场地工程地质、水文地质及施工等条件，故1-1、5-5、6-6剖面采用有限放坡结合土钉墙的支护型式；D区基坑开挖深度在19~24m之间，该区地层以人工填土层、含有机质粉质粘土、砾砂（2-2层）、粘土、含砾粘土、砾砂（4层）及砾质粉质粘土为主，土的自稳能力较差，因此此部位3-3剖面采用桩锚支护。由于4-4剖面处有近10m的人工填土层、场地地下水位较高、且紧临军事用地。故4-4剖面段采用冲（钻）孔排桩加预应力锚杆（锚索）加内支撑（三重管高压旋喷桩止水帷幕）支护型式，本文结合南科大及深大新校区拆迁安置产业园（二期）基坑支护工程实例，对4-4剖面复杂地质情况下基坑支护中的三重管高压旋喷桩止水帷幕进行论述。
包家山特长公路隧道建设管理经验介绍 摘要11.2公里的包家山特长公路隧道是我国在建的第三长公路隧道。为了将该隧道建成一条高质量的、先进的、符合科学发展观的公路隧道，力争国家科技进步奖和詹天佑土木工程大奖，建设单位在建设管理过程中大胆改革、勇于创新，收到了明显的经济效益和社会效益。本文着重介绍该隧道的建设管理方法及目前的工作进展情况。 关键词包家山隧道建设管理介绍 1前言 小河至安康高速公路为包茂高速公路在西安以南路段的组成部分，同时也是陕西省规划的“米”字型公路主骨架中南北向的重要经济干线，属陕西省生产力布局和经济建设的主轴线之一。本工程项目已列入陕西省交通厅公路基本建设计划，项目法人为陕西省交通建设集团公司，项目执行机构为陕西省交通建设集团公司小河至安康高速公路建设项目管理处，设计单位为陕西省公路勘测设计院。 小河至安康高速公路位于安康市汉滨、旬阳两县区境内，始于旬阳县小河镇坪槐村，接在建的柞水至小河高速公路，途经小河、桐木、麻坪、茨沟、谭坝、花园、五里等7个乡镇，接拟建的安康至紫阳（陕川界）高速公路及现有国道316线。路线全长57.522公里，计划工期4年，工程投资约51.6亿元，设计行车速度80Km/h，路基宽度24.5米(分离式为12.25米)，双向四车道。全线有各类桥梁77座，隧道28座，桥隧累计长度达41.5km，占路线总里程的72%。
包家山特长隧道位于小康高速公路的咽喉部位，是最艰巨的工程地段之一。该隧道进口位于旬阳县桐木沟，出口位于汉滨区茨沟镇路家沟口，穿越了南秦岭山脉的青山和玉皇山两道山峰，地形崎岖，地势险要，山高沟深，植被茂密，地质构造复杂，地层岩性多变，工程施工难度大。 该隧道不仅在技术而且在工期上都是全线最大的控制性工程，因此，作为本项目的建设管理单位，我们深感责任重大。项目管理处从成立伊始，就在兼职工作的情况下，从初步设计预审阶段开始就介入相关工作，通过查询、走访、及“走出去、引进来”等多种方式，广泛吸收国内外长大隧道建设管理经验，邀请了包括王梦恕院士在内的全国知名专家召开专项咨询会（2005年元月6日～8日）；会同有关部门在督促协调设计单位落实专家预审意见的同时，进一步深入细致地多层次、多回合会同专家查找设计中存在的问题。同时，设计院根据专家咨询意见及部、省领导指示，针对包家山隧道增加了技术设计阶段，并邀请国内知名专家于2005年9月13日、10月6日分别对包家山特长隧道的通风系统和防灾救援系统进行了专题研讨。2005年10月14日，项目建设单位就包家山特长隧道的施工组织方案再次召开专题研讨会，对该项工程的质量、进度、环保及安全施工等关键因素，进行了深层次研讨，广泛吸收各方意见，以此制定了包家山隧道的招标方案和建设大纲。 2006年3月14日，经过公开招投标，中铁十二局集团公司、中铁十八局集团公司及中铁隧道股份有限公司等三家施工单位最终被确认为承包商，武汉大通监理咨询有限责任公司中标该隧道的监理单位。 合同段施工单位标段起讫桩号隧道长 度 （m） 斜井 （m） 竖井 （m） 监理 单位
焊接应力变形的产生原因与控制措施 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司王习宇[摘要] 近年来，汽车行业发展迅猛，各主机厂在提升产量的同时，对于产品质量的要求也大幅提高。为应对巨大的市场冲击，我们威孚力达应采取相应措施，来迎接机遇和挑战。目前我司焊接向着自动化、集成化、高精度、高质量的方向发展，如何采取措施减小金属构件在焊接工序中发生的应力与应变，从而提高焊接工序的精度以及产品的总体质量，有着十分重要的现实意义。本文主要叙述了焊接应力变形与控制方法。 [关键词] 威孚力达焊接变形焊接应力产生原因控制措施
国内现状 随着我国汽车产业的高速发展，焊接技术在汽车工程中得到大量的应用，焊接工件尤其是法兰焊接变形也成为人们密切关注的焦点。在焊接过程中，焊接残余应力和焊接变形会严重影响制造过程、焊接结构的使用性能、焊接接头的抗脆断能力、疲惫强度、抗应力腐蚀开裂和高温蠕变开裂能力。焊接变形在制造过程中也会危及外形与公差尺寸，使制造过程更加困难，当出现题目时还需采取一些费时耗资的附加工序来进行弥补，不仅增加本钱，还可能出现由此工序带来的其他不利因素。因此，要得到高质量的焊接结构必须对这些现象严格控制。焊接应力分析熔化焊接时，被焊金属在热源作用下发生局部加热和熔化，材料的力学性能也会发生明显的变化，而焊接热过程也直接决定了焊缝和热影响区焊后的显微组织、残余应力与变形大小，所以焊接热过程的正确计算和测定是焊接应力和变形分析的条件。因此在焊接过程的模拟研究中，只考虑温度场对应力场的影响，而忽略应力场对温度场的作用。同时，非线性、瞬时作用以及温度相关性效应等也会妨碍正确描述在各种情况下产生的残余应力，并使同一系统化的工作很难完成。为使其简单化，实际中常用焊接性的概念作为一种分类系统，将焊接分解为热力学、力学和显微结构等过程，从而降低了焊接性各种现象的复杂性。图1所示的工艺基础将焊接性分解为温度场、应力和变形场以及显微组织状态场。这种分解针对焊接残余应力和焊接变形的数值分析处理很有价值。在狭义上，焊接性又可理解成所要求的强度性能。影响强度性能的主要因素又包括化学成分、相变显微组织、焊接温度循环、焊后热处理、构件外形、负载条件以及氢含量等。显微组织的转变不仅决定于材料的化学成分，也决定于其受热过程（特别是与焊接有关的过程），特别是它在焊接接头的热影响区和熔化区的影响更加引人留意。 在焊接过程中，由于焊件局部的温度发生变化，产生应力变形。进而导致了构件产生变形。因此，通过对焊接结构及焊接变形的分析，通过对焊接工艺焊件结构设计等方面采取有效措施，从而提高焊接质量。
焊接应力和变形控制论文 摘要：为有效控制因焊件的不均匀膨胀和收缩而造成的焊接变形，就焊接变形和焊接应力的各种影响因素进行分析，提出了相应的控制措施。 关键词：焊接变形，焊接应力，热过程，焊接工艺 在焊接技术发展如火如荼的今天，形式各异的焊接机械、焊接方法日新月异，焊接技术成了一个关键的课题。但在作业过程中，由于焊接产生的焊接残余应力和残余变形，严重影响着焊接的质量，因而，急需采用合理的方法予以控制。 焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固的热过程，但由于不均匀温度场，导致焊件不均匀的膨胀和收缩，从而使焊件内部产生焊接应力而引起焊接变形。常见的焊接应力有：1)纵向应力；2)横向应力；3)厚度方向应力。常见的焊接变形有：1)纵向收缩变形；2)横向收缩变形；3)角变形；4)弯曲变形；5)扭曲变形；6)波浪变形。针对这些不同种类的焊接变形和应力分布，追溯根源，具体进行研究控制。 1焊接变形的控制措施 全面分析各因素对焊接变形的影响，掌握其影响规律，即可采取合理的控制措施。
1.1焊缝截面积的影响 焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积。焊缝面积越大，冷却时收缩引起的塑性变形量越大，焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的，而且是起主要的影响，因此，在板厚相同时，坡口尺寸越大，收缩变形越大。 1.2焊接热输入的影响 一般情况下，热输入大时，加热的高温区范围大，冷却速度慢，使接头塑性变形区增大。 1.3焊接方法的影响 多种焊接方法的热输入差别较大，在焊接常用的几种焊接方法中，除电渣以外，埋弧焊热输入最大，在其他条件如焊缝断面积等相同情况下，收缩变形最大，手工电弧焊居中，CO2气体保护焊最小。 1.4接头形式的影响 在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时，不同的接头形式对纵向、横向、角变形量有不同的影响。常用的焊缝形式有堆焊、角焊、对接焊。 1)表面堆焊时，焊缝金属的横向变形不但受到纵横向母材的约束，而且加热只限于工件表面一定深度而使焊缝的收缩同时受到板厚、深度、母材方面的约束，因此，变形相对较小。 2)T形角接接头和搭接接头时，其焊缝横向收缩情况与
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/657518389.html, 复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究 作者：韩浩 来源：《价值工程》2017年第33期 摘要：在社会不断发展的过程中，交通方式的发展是时代进步的主要表现，而铁路的建设施工水平是交通行业发展的重要体现。在铁路工程的施工中，需要建造大量的隧道工程，而在复杂地质条件下进行隧道施工，是对铁路隧道施工技术的严峻考验，只有在铁路建设中解决这一难题，才能有效的促进铁路行业的发展。本文将对浅埋偏压和软弱围岩两种复杂地质条件下的铁路隧道施工技术进行分析，探讨在复杂地质条件下进行铁路隧道施工的具体对策。 Abstract： In the process of continuous development of society， the development of traffic mode is the main manifestation of the progress of the times， and the construction level of railway construction is an important manifestation of the development of transportation industry. In the construction of railway engineering， it needs to build a large number of tunnel works， and tunnel construction in complex geological conditions is a severe test of the railway tunnel construction technology， only this problem can be solved in the railway construction， can the the railway industry development be effectively promoted. In this paper， the construction technology of railway tunnel under the condition of shallow buried and eccentric compression and weak surrounding rock is analyzed， and the concrete countermeasures of railway tunnel construction under complicated geological conditions are discussed. 关键词：地质条件；铁路隧道；施工技术；浅埋偏压；软弱围岩 Key words： geological conditions；railway tunnel；construction technology；shallow buried and eccentric compression；weak surrounding rock 中图分类号：U455.49 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）33-0133-03 0 引言 在经济发展的进程中，我国的铁路运输行业也取得了快速的发展，铁路已经成为目前最主要的运输方式。为了满足人们对与铁路更高的需求，我们必须提高铁路建设技术水平，尤其是复杂地质条件下的铁路隧道施工技术，提升工程施工质量，保证这类铁路隧道能够安全稳定的运行。在复杂地质条件的铁路隧道中，浅埋偏压和软弱围岩是最常见的地质条件，只有提高在这些地质条件下的隧道施工技术，才能有效的减少复杂地质条件对铁路隧道的影响，提高铁路运行的安全性。因此，我们必须对复杂地质条件下铁路隧道施工技术进行研究。本文将对浅埋偏压和软弱围岩两种复杂地质条件下的铁路隧道施工技术进行分析，探讨在复杂地质条件下进行铁路隧道施工的具体对策。 1 复杂地质条件下的常见地质问题
特长公路隧道发展趋势及其安全问题 (1)特长公路隧道及其隧道群发展趋势 近年来，随着国家及地方高速公路网规划的实施，在高速公路建设快速推进的过程中，特长隧道及其隧道群的建设成为重庆、福建、贵州、云南、浙江、陕西等隧道大省市别具一格的风景。譬如，渝黔高速“雷崇”段全长约48.2km，全线共有隧道7座，隧道总长10.012km，约占路段长度的20%;广东汕梅高速公路北斗至清潭段路段全长7.53km，该路段共有隧道4座，隧道总长4.921km，约占路段长度的65%;浙江雨台温高速公路猫狸岭隧道群分布在8.17km路段内，隧道占64%。其中最长的莲花山隧道单洞2790m，最短的拾荷隧道单洞200m，隧道之间最短距离为400m，最长也不过1200m;浙江台缙高速公路苍岭隧道群区段全长15.7km，该路段共有隧道7座，隧道总长9.171km，约占路段长度的58%;浙江台缙高速公路法莲隧道群区段全长5.6km，该路段共有隧道3座，隧道总长2.672km，约占路段长度的48%;浙江括苍山隧道群共有隧道10座，隧道总长度12914.008m，占两互通间线路总长度的46.79%;台湾东部公路苏澳花莲段全长86km，本路段共有11座隧道，隧道总长39.8km，约占路段长度的46%;台湾北宜高速公路总长31km，东西双向共设有南港、石碇、彭山及雪山等11座隧道，隧道总长度20.1km，占路段长度的65%;重庆市高速公路隧道不但数量多，而且隧道群多，隧道间距很近，其中间距在100米以下的占隧道总数的7.6%。在己通车的几条高速公路中，隧道所占路线长度的比例一般为5%-10%，而在建或拟建的高速公路中，隧道占路线长度的比例一般均达20%以上，其中武隆至水江高速公路隧道占路线长度的比例高达52.6%;湖南邵怀高速公路洞口至江口段，全长16.225km，本路段共有10座隧道，隧道总长6.369km，约占路段长度的39%。表1-1为部分高速公路特长隧道及其隧道群的构成情况。
焊接过程模拟与焊接变形、焊接Ansys应力有限元分析 1.1 焊接变形与焊接应力 焊接时，加热和冷却循环总会导致一定程度的变形，焊接变形对尺寸稳定性以及结构力学性能都有很大的影响，控制焊接变形在焊接加工中是一个关键的任务。 在钢结构焊接中，焊接工艺会使构件温度场产生不均匀变化，从而在构件中产生复杂的残余应力分布。残余应力是一种自相平衡的力系，当构件承受荷载时，如受拉、受压等，荷载引起的应力将与截面残余应力相叠加，从而使构件某些部位提前达到屈服强度，并发生塑性变形，故会严重降低构件的刚度和稳定性以及结构疲劳强度。 对构件进行焊接，在焊件上产生局部高温的不均匀温度场，焊接中心处温度可达1600℃，高温区的钢材会发生较大程度的膨胀伸长，但受到相邻钢材的约束，从而在焊件内引起较高的温度应力，并在焊接过程中，随时间和温度而不断变化，称其为焊接应力。焊接应力较高的部位，甚至将达到钢材的屈服强度而发生塑性变形，因而钢材冷却后将有残存于焊件内的应力，称为焊接残余应力。并且在冷却过程中，钢材由于不能自由收缩，而受到拉伸，于是焊件中出现了一个与焊件加热方向大致相反的内应力场。 1.2 Ansys有限元焊接分析 为通过对焊接过程的三维有限元模拟分析以及焊接后构件变形及残余应力分布分析，为评估焊接对焊件的影响提供更加合理、有效、可靠的分析数据，并为焊接工艺提供一定的指导，为采用的焊接过程提供一定的分析依据，采用大型有限元计算软件Ansys作为分析工具对焊接过程与焊件的变形与残余应力进行了分析。 ANSYS有2种方式来考虑热分析与力学分析之间的耦合,即直接耦合和间接耦合。 间接耦合法的处理思路为先进行温度场的模拟,然后将求出的结点温度作为体载荷施加在结构中,计算焊接残余应力与变形。即：
高地应力地区岩体工程岩爆预测研究状况 2009级水利水电工程专业第五组指导教师：伍迪 （西昌学院工程技术学院，四川西昌 615013） 摘要从高地应力的含义、岩爆及其主要特征、岩爆烈度分级及其预测方法、岩爆安全防护与防治工程措施等方面着手，较为系统地阐述了国内外高地应力与岩爆有关问题的研究现状。【关键词】高地应力岩爆研究现状 High stress area rock engineering rock burst prediction research situation [ Abstract ]From the meaning of high geostress, and its main features, rock burst of rock classification and its prediction method, the intensity of the safety protection and prevention of rock burst from the aspects such as engineering measures, and comparatively systematically expounds the high ground stress at home and abroad and the present situation of the study of rock problems. 【 key words 】: High geostress Rock burst Research status 1高地应力的含义 国内外对高地应力的含义迄今还未达成统一的认识。例如，工程实践中大多将大于20 MPa的硬质岩体内的初始应力称为高地应力；法国隧协、日本应用地质协会和前苏联顿巴斯矿区等部门在勘察、设计阶段则采用岩石单轴抗压强度(Rb)和最大主应(δ)的比值Rb 。(即岩石强度应力比)来划分地应力高低级别(表1)，这样划分和评价的实质是可以反映岩体承受压应力的相对能力。 表1 国外部分国家地应力分级方案
亚洲最长的山岭铁路隧道甘肃武警常年守护着隧道的安全在祁连山深处的乌鞘岭，有一条横贯两个行政区划，长达20公里的铁路双线隧道，东起天祝藏区自治县，西至武威古浪县，它是亚洲最长的山岭铁路隧道，被称为“亚洲第一隧”。武警甘肃总队武威支队三中队官兵常年守护着隧道的安全。 五月中旬，记者来到乌鞘岭隧道的哨所，探访隧道的守护者。指导员杜才中告诉记者，到中队任职4年来，他已经记不得走了多少次隧道，数了多少次火车。乌鞘岭是祁连山支脉，海拔3170米，四周的大山海拔都在五千米左右，是通往河西走廊和新疆地区的咽喉要道。隧道进出口的两个执勤点，分别在天祝和古浪两个县境内，也是全国唯一驻地横跨两县的中队。隧道进出口分别有我们战士守护，主要任务就是加强对隧道进出口的控制，防止不法分子捣乱破坏，防止无关人员和牲畜进入，确保每趟列车安全顺利通过隧道。” 望不到尽头的钢轨是官兵日夜的牵挂，6米多高的洞口是官兵警惕的聚焦。每天140多列火车，平均十分钟就有一列，有时甚至不到五分钟一列，官兵便把对亲人的思念寄托在那长鸣的汽笛声中，沿着两条坚定的轨迹，向着远方延伸。 在中队采访时，新战士徐龙腼腆的告诉记者：“列车进出隧道时，按规定都要鸣笛，执勤的时候因为高度警惕，还能忍受，最难忍受的还是晚上下哨后，根本睡不着，刚有点睡意，火车就鸣笛通过，我来中队已经一个月多了，还没有适应，听老兵说三个月以后就会习惯了，到那时如果没有火车的声音反而睡不着了。”虽然还没有完全适应这里的环境，但他一站在哨位上就会有一种神圣的使命感和光荣感，徐龙骄傲地告诉我，他第一天上勤，就和战友们一起，护送神舟十号安全通过了隧道，这将成为他军旅生涯永远的美好记忆。 “差地方、苦地方，建功立业的好地方。”这是驻点官兵常说的一句话。在大山深处执勤没有那么多引人注目，没有那么多英姿飒爽，但有的是武警战士一样的无限忠诚、一样的神圣自豪。代理排长刘金荣，2006年从山东入伍，是这个中队最老的兵，2007年从陇海线松树湾隧道转隶来到兰新线的乌鞘岭特长隧道，从一座大山深处又来到了另一座更高的大山深处，当了七年兵，守了七年铁路隧道。这七年，有平常的站岗执勤，也有过生死考验。 虽然自然条件恶劣，但官兵们把中队当自己的家来建设，由于这里海拔高，树木成活率低，战士们每人主动承包一株草、一棵树，悉心呵护，美化了营区，营造了拴心留人的环境，如今中队营院成为铁路线上一抺靓丽的风景。 有一位军旅作家来到乌鞘岭隧道，留下了这样的诗句：我守卫的地方，花儿开得很迟，我守卫的地方，草儿黄得很早，我却知道，我的岗位联着遥远的北京，我却明白，我的脚下就是祖国的前哨。 马晓文是今年刚调整的中队长，记者采访他时，正好中队长马晓文的爱人赵晓霞正好来队，她是一位小学老师，平时工作很忙，他们上幼儿园的儿子今年只有五岁，还有四位老人需要照顾，家庭的重担就全落在了妻子一个人的的肩上，作为大山深处守隧兵的妻子，她付
如何控制焊接应力和变形- - 摘要:为有效控制钢结构因焊件的不均匀膨胀和收缩而造成的焊接变形,就焊接变形和焊接应力的各种影响因素进行分析,提出了相应的控制措施。 在建筑钢结构发展如火如荼的今天,形式各异的焊接机械、焊接方法日新月异,焊接技术成了一个关键的课题。但在施工过程中,由于焊接产生的焊接残余应力和残余变形,严重影响着工程的质量、安装进度和结构承载力(即使用功能),因而,急需采用合理的方法予以控制。 钢结构的焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固的热过程,但由于不均匀温度场,导致焊件不均匀的膨胀和收缩,从而使焊件内部产生焊接应力而引起焊接变形。常见的焊接应力有:1)纵向应力;2)横向应力;3)厚度方向应力。常见的焊接变形有:1)纵向收缩变形;2)横向收缩变形;3)角变形;4)弯曲变形;5)扭曲变形;6)波浪变形。针对这些不同种类的焊接变形和应力分布,追溯根源,具体进行研究控制。1焊接变形的控制措施 全面分析各因素对焊接变形的影响,掌握其影响规律,即可采取合理的控制措施。 1.1焊缝截面积的影响 焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积。焊缝面积越大,冷却时收缩引起的塑性变形量越大,焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的,而且是起主要的影响,因此,在板厚相同时,坡口尺寸越大,收缩变形越大。 1.2焊接热输入的影响 一般情况下,热输入大时,加热的高温区范围大,冷却速度慢,使接头塑性变形区增大。 1.3焊接方法的影响 多种焊接方法的热输入差别较大,在建筑钢结构焊接常用的几种焊接方法中,除电渣以外,埋弧焊热 输入最大,在其他条件如焊缝断面积等相同情况下,收缩变形最大,手工电弧焊居中,ＣＯ2气体保护焊最小。 1.4接头形式的影响 在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时,不同的接头形式对纵向、横向、角变形量有不同的影响。常用的焊缝形式有堆焊、角焊、对接焊。 1)表面堆焊时,焊缝金属的横向变形不但受到纵横向母材的约束,而且加热只限于工件表面一定深度 而使焊缝的收缩同时受到板厚、深度、母材方面的约束,因此,变形相对较小。 2)Ｔ形角接接头和搭接接头时,其焊缝横向收缩情况与堆焊相似,其横向收缩值与角焊缝面积成正比,与板厚成反比。 3)对接接头在单道(层)焊的情况下,其焊缝横向收缩比堆焊和角焊大,在单面焊时坡口角度大,板厚上、下收缩量差别大,因而角变形较大。 双面焊时情况有所不同,随着坡口角度和间隙的减小,横向收缩减小,同时角变形也减小。 1.5焊接层数的影响 1)横向收缩:在对接接头多层焊接时,第一层焊缝的横向收缩符合对接焊的一般条件和变形规律,第 一层以后相当于无间隙对接焊,接近于盖面焊道时与堆焊的条件和变形规律相似,因此,收缩变形相对较小。
高等岩石力学 高地应力区隧道岩体工程问题 指导教师：邓荣贵教授 学生： 学号：
目录 1研究背景 (1) 2 高地应力区隧道硬岩岩爆工程问题 (2) 2.1 岩爆现象的认识 (2) 2.2 岩爆分类研究 (2) 2.3 岩爆强度分级研究 (3) 2.4 岩爆形成机理研究 (3) 2.5 岩爆预测研究 (5) 2.5.1 强度理论预测 (6) 2.5.2 能量理论预测 (7) 2.5.3 刚度冲击理论预测 (8) 2.5.4 数学预测 (9) 2.5.5 损伤理论 (9) 2.5.6 以探测技术为基础的岩爆预测 (10) 2.5.7 根据特殊的地质现象进行宏观预测 (10) 2.6 岩爆的防治研究 (11) 2.6.1 改善围岩的物理力学特性 (11) 2.6.2 改善围岩应力条件 (11) 2.6.3 加固围岩 (11) 2.6.4 改进施工工艺 (11) 3 高地应力区软弱围岩隧道工程大变形问题 (12) 3.1 大变形现象 (12) 3.2 大变形的机理与分类研究 (13) 3.3 大变形预测 (16) 3.3.1 挤出预测 (16) 3.3.2 膨胀变形预测 (19) 3.4 大变形防治 (20) 4 存在的问题 (23)
5 学习高等岩石力学的思考 (24) 5.1 收获 (24) 5.2 对课程的希望和建议 (26)
1研究背景 目前，隧道工程己经向“长、大、深、难”方向发展。因而，由于地质灾害、大断面、高地应力、围岩软弱、硬岩、节理裂隙发育、涌水突泥、瓦斯等问题，越来越多的隧道工程的设计与施工遇到了巨大的困难。其中，高地应力、软弱围岩大变形和硬岩岩爆问题是经常遇到且最难解决的问题。 对于埋深大或构造应力复杂的高地应力隧道，开挖后围岩受到高地应力作用的特殊作用，岩体被挤压、拉裂从而产生松弛、蠕变，往往会产生岩爆、大变形等诸多问题。工程中，软弱围岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体，具有软、弱、松、散等低强度的特点，承受荷载的能力极低。在一定地应力水平(或埋深)条件下，对软岩(当围岩级别较高时)隧道施工极易发生塌方及较大的塑性变形。岩爆一般是地下工开挖过程中在高地应力条件下，硬脆性围岩因开挖卸荷导致洞壁应力分异，储存于岩体中的弹性应变能突然释放，因而产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力失稳地质灾害。它直接威胁施工人员、设备的安全，影响工程进度，己成为世界性的地下工程难题之一。 在塑性围岩中，高地应力的存在将导致围岩产生塑性挤出，洞身变形，初期支护严重破坏；拱顶下沉，拱脚、边墙被挤压移位，喷混凝土开裂。因此有必要对隧道大变形进行研究，以便于进行合理的设计，减少投资。 深埋特长隧道工期长、造价高，施工难度大，且多为穿越山岭等地质构造复杂区域，有深埋特长隧道特有的高地应力、硬岩岩爆、围岩大变形、高压涌水等关键问题。在深埋特长隧道的修建中，正确的判断和预测隧道修建中的各个关键地质问题，是关系到隧道修建成败或投资控制的关键因素。 分析预测岩爆及围岩大变形的关键一方面是岩体力学性质，特别是在高地应力条件下岩石的力学性质如何是其中的核心问题。 国内外许多专家学者已对高地应力、软弱围岩、硬岩等问题做了大量研究工作，但在地下工程计算理论中仍然存在不少问题。尤其是对于我国西北地区广泛存在的高地应力、软弱围岩等特殊地质条件下的结构荷载问题，很难通过理论方法获得解析解。比如，在高地应力软岩隧道中，理论与数值分析中围岩参数和本构模型选取等常常具有经验性或难以确定性，计算所得开挖支护后围岩与结构的受力变形规律难以符合工程实际等。针对这一现实问题，结合工程中出现的问题
包家山特长公路隧道建设管理经验介绍 摘要 11.2公里地包家山特长公路隧道是我国在建地第三长公路隧道.为了将该隧道建成一条高质量地、先进地、符合科学发展观地公路隧道,力争国家科技进步奖和詹天佑土木工程大奖,建设单位在建设管理过程中大胆改革、勇于创新,收到了明显地经济效益和社会效益.本文着重介绍该隧道地建设管理方法及目前地工作进展情况. 关键词包家山隧道建设管理介绍 1前言 小河至安康高速公路为包茂高速公路在西安以南路段地组成部分,同时也是陕西省规划地“M”字型公路主骨架中南北向地重要经济干线,属陕西省生产力布局和经济建设地主轴线之一.本工程工程已列入陕西省交通厅公路基本建设计划,工程法人为陕西省交通建设集团公司,工程执行机构为陕西省交通建设集团公司小河至安康高速公路建设工程管理处,设计单位为陕西省公路勘测设计院. 小河至安康高速公路位于安康市汉滨、旬阳两县区境内,始于旬阳县小河镇坪槐村,接在建地柞水至小河高速公路,途经小河、桐木、麻坪、茨沟、谭坝、花园、五里等7个乡镇,接拟建地安康至紫阳<陕川界）高速公路及现有国道316线.路线全长57.522公里,计划工期4年,工程投资约51.6亿元,设计行车速度80Km/h,路基宽度24.5M(分离式为12.25M>,双向四车道.全线有各类桥梁77座,隧道28座,桥隧累计长度达41.5km,占路线总里程地72%.包家山特长隧道位于小康高速公路地咽喉部位,是最艰巨地工程地段之一.该隧道进口位于旬阳县桐木沟,出口位于汉滨区茨沟镇路家沟口,穿越了南秦岭山脉地青山和玉皇山两道山峰,地形崎岖,地势险要,山高沟深,植被茂密,地质构造复杂,地层岩性多变,工程施工难度大.该隧道不仅在技术而且在工期上都是全线最大地控制性工程,因此,作为本工程地建设管理单位,我们深感责任重大.工程管理处从成立伊始,就在兼职
特殊地段及复杂地质条件施工技术措施 一. 盾构下穿河流（续） 1.应对江河地段水文地质条件、河床、河堤状况、水流速度、水深、淤泥层厚度、岸边建（构）筑物情况及保护要求进行详细调查。必要时进行补堪，确定河底地质。 2.应对地质勘探孔位进行调查确认，防止河水从勘探孔灌入隧道。 3.盾构应具有土仓加泥或泡沫的功能，螺旋输送机应设有防喷装置。 4.穿越时在土仓和刀盘前注入泡沫、膨润土改善渣土性能，防止涌沙突水发生。 5.盾构机刀盘处于河岸前一倍覆土厚度时，应逐渐降低土仓压力，到达河岸下方时，土仓压力应与浅覆土的河流段土压力相等。确保快速通过危险区域。 6.穿越前，应对盾尾密封系统做全面检查和处理。使用优质盾尾油脂，掘进中不断地对盾尾密封注入油脂，保证每环30kg以上。防止泥水和浆液进入盾体。 7.严格控制盾构操作，控制好盾构的各项参数，调整好盾构推进油缸的压力差及各组推进油缸的行程，避免盾构上浮。注浆材料加入早强剂，块速达到强度。 8.注浆压力在理论上减小0.05—0.1MPa，避免形成劈裂注浆，造成河水倒灌。必要时，可每１０环压注一次环箍（双液浆、水泥浆），防止窜浆，增强盾尾防水能力。注浆时应注意管片变形及隧道上浮。保证出渣量与掘进速度一致，避免“冒顶”。 9.掘进时保持土压平衡，停止掘进时保持土仓压力为正常值的1.1—1.2倍。 二．穿越风险源施工 盾构穿越铁路、桥梁、建(构)筑物、大型管线、河流、胡泊、主干道路、不良地质地段（简称穿越施工）： 1.必须对同步浆液的稠度进行现场测试，浆液水泥含量不得低于120kg/m3,稠度不得大于11，浆液初凝时间不得大于6小时。 2.必须进行“持续”注浆，即：除同步注浆和二次注浆外，盾尾与二次注浆之间的管片（一般为5—8环），在不能实现二次注浆之前，必须进行间歇注浆。必须保证从同步注浆开始，盾尾以后的所有管片都能实现即时注浆，以控制地面沉降。 3.必须加大监测频率，根据监测数据及时调整土仓压力，注浆压力及注浆量。 4.每环纠偏量不得大于4mm。 5.盾构机组装时，禁止使用劣质盾尾刷；使用优质盾尾油脂，防止盾尾漏浆。 6.必须坚持精细化施工，每天至少两次进行穿越过程书面作业，即：核对盾构机与地面建（构）筑物的精确对应关系，分析监测结果，对沉降部位及时采取措施。 三. 浅覆土地段推进
浅谈高地应力地区的几个常见问题 Discussion on A Few Problems in the Areas with High Ground Stress 学生姓名 指导教师
摘要 通过对地应力级别的判别与影响因素分析，岩爆预测方法与防治控制措施，洞室各种硬度岩体的大变形问题的弹塑原理与控制机理等使用一些基本理论来进行分析，高地应力条件下各种大变形问题的弹塑性理论原理和蠕变破坏理论的分析，探讨工程措施的基本原理与基本处理方法，并总结了几种关键的处理方法，对高地应力区域工程设计与施工提供参考。关键词：地下洞室；高地应力；岩爆；大变形；弹塑性理论；蠕变破坏理论；施工 Abstract This paper analyzes the factors that determine magnitude of in—situ stress and Its influence，the rock burst prediction method and its prevention and control measure，elastoplasticity causing principle and control mechanism of large deformation of rock mass with various hardness，theory and principle of elastoplasticity and creepage failure of various large rock mass due to deformation under high in—situ stress by using the basic theories based on the high in—situ stress occurring in construction.The paper also probes into both basic principles engineering measures and basic treatment methods and finally summarizes number of key treatment methods，which give a reference to both design and construction of an underground chamber c located in the zone with high in—situ stress． Key words：underground chamber ；high in—situ stress；reck burst；large deformation；elastoplastic theory；creepage failure theory；construction