公路隧道大坡度通風(fēng)斜井施工三維數(shù)值仿真

采用三維數(shù)值模擬的方法,對單井中隔板分離送排風(fēng)一體的井筒溫度應(yīng)力進(jìn)行分析和研究,揭示通風(fēng)豎井井壁、中隔板和地層溫度的季節(jié)性變化規(guī)律,并分析溫度附加應(yīng)力的動態(tài)變化規(guī)律,為通風(fēng)豎井井壁和中隔板的應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)控量測提供理論支撐,保障通風(fēng)豎井的安全運(yùn)營。模擬和分析的結(jié)果表明,進(jìn)風(fēng)筒井壁和地層中溫度分布受氣溫季節(jié)性變化的影響而呈周期性變化,排風(fēng)筒井壁和地層中溫度分布基本上不受氣溫變化的影響;由溫度產(chǎn)生的附加應(yīng)力很大,主要以豎向溫度應(yīng)力為主,最大值達(dá)到12mpa左右;溫度應(yīng)力隨季節(jié)呈周期性變化,排風(fēng)筒一側(cè),上半年遞增,在夏季達(dá)到峰值,下半年遞減,而進(jìn)風(fēng)筒一側(cè)和中隔板恰好相反;溫度應(yīng)力隨著井深的增大逐漸增大,豎向溫度應(yīng)力峰值出現(xiàn)在基巖層的豎井井壁和中隔板中;進(jìn)風(fēng)筒一側(cè)的溫度應(yīng)力遠(yuǎn)大于排風(fēng)筒一側(cè)。

山西中部引黃工程引水隧道工程,受地質(zhì)條件的影響,各斜井的坡度大,開挖斷面小,施工中的難題較多。采用扒渣機(jī)裝渣,洞口設(shè)置絞車提升;正洞無軌運(yùn)輸?shù)酱笃露刃本\(yùn)輸轉(zhuǎn)換是難點(diǎn)。通過對交叉口擴(kuò)挖,正洞小型運(yùn)輸車開至板車上,洞口絞車提升板車等措施,解決了難題,實(shí)現(xiàn)了安全快速的掘進(jìn)工作。

大坡度斜井施工的應(yīng)用，給施工帶來了很大的便利，很大程度上保證了施工的順利進(jìn)行。本文對大坡度斜井的施工方法進(jìn)行了探析，具有較高的實(shí)踐意義。

虹梯關(guān)特長隧道3、4號通風(fēng)斜井路面工程，采用混凝土初凝后快速移模的方法施工，內(nèi)容包括模板的選材定型、加固，混凝土初凝時(shí)間的確定，拆模后模板的重復(fù)利用及拆模后路面的處理。筆者根據(jù)虹梯關(guān)隧道3、4號通風(fēng)斜井的施工實(shí)踐，進(jìn)行總結(jié)，為相類似工程提供參考。

大坡度通風(fēng)斜井路面施工技術(shù)研究 徐磊 （中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司太原*******） 摘要虹梯關(guān)特長隧道3、4號通風(fēng)斜井路面工程，采用混凝土初凝后快速移模的方 法施工，內(nèi)容包括模板的選材、加固，混凝土初凝時(shí)間的確定，拆模后模板的重復(fù)利 用及拆模后路面的處理。筆者根據(jù)虹梯關(guān)隧道3、4號通風(fēng)斜井的施工實(shí)踐，進(jìn)行總結(jié)， 為相類似工程提供參考。 關(guān)鍵詞斜井大坡度路面 1工程概況 虹梯關(guān)特長隧道3號通風(fēng)斜井全長708.50m（斜長），坡度37.388%，傾角 20°30′，運(yùn)營后主要向右洞送排風(fēng)；4號通風(fēng)斜井長679.68m（斜長），坡度 38.386%，傾角21°00′，運(yùn)營后主要向左洞送排風(fēng)。 3、4號斜井均采用半圓拱直墻斷面，中間設(shè)中隔墻將隧道分割為送風(fēng)井與 排風(fēng)井。3號送、排風(fēng)井凈寬均為4.65m，4號送、排風(fēng)井凈寬分別為4.0

采用有限元三維數(shù)值分析方法作為研究手段,模擬斜井洞口段施工,分析斜井開挖對巖石受力狀態(tài)的影響,以及結(jié)構(gòu)本身的受力狀況,提出了支護(hù)體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,為特長公路隧道斜井的設(shè)計(jì)與施工提供了參考。

采用有限元三維數(shù)值分析為研究手段,模擬斜井洞口段施工,分析斜井開挖對巖石力學(xué)狀態(tài)的影響,以及結(jié)構(gòu)本身的受力狀況,提出了支護(hù)體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,為特長公路隧道斜井的設(shè)計(jì)與施工提供了參考。

介紹了礦井通風(fēng)三維仿真系統(tǒng)的原理及特色,闡述了模擬礦井通風(fēng)整體網(wǎng)絡(luò)所需要的調(diào)研內(nèi)容。結(jié)合某大型礦山礦井通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)例,針對其礦井總風(fēng)量不足、大型機(jī)械化作業(yè)盤區(qū)環(huán)境惡劣、自然風(fēng)壓影響大、通風(fēng)構(gòu)筑物不完善等問題,擬定了三個(gè)技術(shù)方案,并通過礦井通風(fēng)三維仿真系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析,展示了礦井通風(fēng)系統(tǒng)三維仿真、方案優(yōu)選、空氣幕選型、自然風(fēng)壓等模擬原理和過程。最后,通過模擬確定的礦井通風(fēng)系統(tǒng)最優(yōu)技術(shù)方案實(shí)施后,其現(xiàn)場測定數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)基本吻合,證明了系統(tǒng)的可靠性,改善了井下通風(fēng)效果,保證了礦井安全高效的生產(chǎn)工作。

全長28.2公里的蘭渝鐵路西秦嶺特長隧道是我國第二長鐵路隧道(含在建)。通過對西秦嶺隧道店子坪斜井施工段施工通風(fēng)方案進(jìn)行分析,以及對超大功率風(fēng)機(jī)方案和普通風(fēng)機(jī)接力方案進(jìn)行比選,從隧道內(nèi)需風(fēng)量及風(fēng)壓計(jì)算到設(shè)備選型及通風(fēng)系統(tǒng)布置,全面介紹長大隧道施工通風(fēng)技術(shù)。

包家山隧道通過大坡度斜井施工正洞配套技術(shù) 張雪剛 (中鐵隧道股份有限公司達(dá)陜項(xiàng)目部　河南新鄉(xiāng)　453000) 摘　要　介紹了包茂線小康高速公路包家山隧道通過3號斜井施工正洞的配套技術(shù)。主要從有軌運(yùn)輸設(shè)備選 型、硐碴無軌轉(zhuǎn)有軌運(yùn)輸、施工材料有軌轉(zhuǎn)無軌運(yùn)輸、翻碴系統(tǒng)、抽排水系統(tǒng)等方面進(jìn)行了介紹。隨著我國長大隧 道的發(fā)展,通過大坡度斜井施工正洞的情況將越來越多,本文可為類似的施工提供一定的借鑒。 關(guān)鍵詞　隧道　大坡度斜井　施工正洞　配套技術(shù) 1　工程概況 西部開發(fā)省際公路通道包頭～茂名線陜西境內(nèi) 小河至安康高速公路包家山隧道全長11.2km,是 小康高速公路的控制性工程,也是國內(nèi)公路隧道領(lǐng) 域的第二長隧。包家山隧道共設(shè)了3個(gè)施工兼通風(fēng) 斜井,1號及2號斜井坡度較小,而3號斜井坡度為 36.74

以烏鞘嶺特長隧道斜井施工通風(fēng)為例,從施工環(huán)境、風(fēng)量計(jì)算、風(fēng)機(jī)選型、風(fēng)向與風(fēng)壓控制等方面系統(tǒng)闡述了隧道施工通風(fēng)技術(shù)。

文章以烏鞘嶺隧道6#斜井工程為實(shí)例,介紹高海拔地區(qū)斜井施工通風(fēng)、采用內(nèi)燃機(jī)械作業(yè)和無軌運(yùn)輸?shù)淖鳂I(yè)方法,設(shè)計(jì)參考了國內(nèi)外公路隧道運(yùn)營通風(fēng)資料,并按公路隧道運(yùn)營通風(fēng)的理論計(jì)算通風(fēng)量。提出了變風(fēng)量供風(fēng)的節(jié)能原理和管理方法,新研制了大功率(132kw×2)隧道風(fēng)機(jī)、大直徑(1700)螺旋焊縫軟風(fēng)管。

分岔隧道是一種新的隧道建設(shè)型式,它一般由四車道大拱隧道或連拱隧道逐漸過渡到上下行分離式雙洞隧道,因此它同時(shí)具備標(biāo)準(zhǔn)間距的分離隧道、小凈距隧道、連拱隧道以及四車道大拱隧道等多種結(jié)構(gòu)型式隧道的特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)型式一般分為大跨襯砌段、雙連拱襯砌段、加強(qiáng)襯砌段和一般襯砌段4種斷面型式。作為一種新的隧道建設(shè)型式,目前國內(nèi)尚不多見,缺乏可供參考的設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)。由于分岔隧道型式的特殊性和復(fù)雜性,施工難度和風(fēng)險(xiǎn)均較大,因此,研究施工圍巖的穩(wěn)定性有著非常重要的意義。本文基于連續(xù)介質(zhì)模型,通過大型有限元軟件abaqus,主要對施工過程進(jìn)行數(shù)值仿真模擬,著重分析研究大拱與連拱過渡段和連拱以及小凈距過渡段施工過程中的圍巖變形和破壞特性,并得出結(jié)論,為設(shè)計(jì)施工提供參考依據(jù)。

針對某大型礦區(qū)巷道眾多,通風(fēng)狀況復(fù)雜、多變的特點(diǎn),采用了空間圖形相互轉(zhuǎn)換和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算兩種算法,建立了通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)三維圖形,仿真數(shù)據(jù)以及風(fēng)網(wǎng)解算三大模型,解決了礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)三維仿真圖形建模、自動標(biāo)注以及通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算等問題,從而為實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)三維仿真和風(fēng)網(wǎng)解算的高度智能化與自動化,以及礦山數(shù)字化建設(shè)和安全生產(chǎn),提供了理論指導(dǎo)和技術(shù)保障。

系統(tǒng)采用可視化對象編程語言vb6.0和sqlserver2000數(shù)據(jù)庫技術(shù),結(jié)合solidworks三維軟件,實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)3d圖繪制;并通過調(diào)用一個(gè)用fortran語言編寫的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算模塊,實(shí)現(xiàn)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算功能;同時(shí),系統(tǒng)允許用戶設(shè)置多個(gè)通風(fēng)方案,通過風(fēng)網(wǎng)結(jié)算結(jié)果比較,選擇最優(yōu)方案。為礦山進(jìn)行有效地井下通風(fēng)調(diào)節(jié)和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)改造,提供了有力的安全保證。

為保障礦山井下工作人員的身心健康和礦山的正常生產(chǎn),基于礦井通風(fēng)系統(tǒng)(vs)的重要性,設(shè)計(jì)和開發(fā)出一套可視、實(shí)用性強(qiáng)、準(zhǔn)確性好的三維仿真礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化系統(tǒng)(3dvs)。該系統(tǒng)采用節(jié)點(diǎn)風(fēng)壓法結(jié)合hardy-cross迭代算法,進(jìn)行礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算,并利用solidworks軟件實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)三維仿真。以國內(nèi)某大型復(fù)雜礦山為例,通過采集和調(diào)整所需數(shù)據(jù),建立一個(gè)合理的數(shù)據(jù)庫,掌握井下各主要巷道的通風(fēng)狀態(tài),模擬在自然風(fēng)壓、添加風(fēng)機(jī)或新掘進(jìn)井巷等對整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的影響過程。實(shí)例應(yīng)用表明,運(yùn)用節(jié)點(diǎn)風(fēng)壓法結(jié)合hardy-cross迭代算法的網(wǎng)絡(luò)解算模塊模擬井下風(fēng)流狀態(tài),結(jié)果與實(shí)際情況基本相符。

針對礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化軟件存在的功能不夠全面、通用性不好、數(shù)據(jù)輸入繁瑣、可視化差等問題,運(yùn)用面向?qū)ο笳Z言vb為開發(fā)工具s、qlserver為后臺數(shù)據(jù)庫,solidworks為圖形平臺,開發(fā)了一套礦井通用的通風(fēng)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化軟件,有效解決了礦井通風(fēng)信息管理、三維礦井通風(fēng)立體圖的自動生成、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)自動解算、風(fēng)網(wǎng)參數(shù)的自動標(biāo)注等問題。在多個(gè)金屬礦山應(yīng)用的結(jié)果驗(yàn)證了其可靠性,具有良好的實(shí)用價(jià)值和推廣應(yīng)用前景。

通風(fēng)斜井施工是長大隧道施工中一個(gè)需要解決好的關(guān)鍵問題。本文結(jié)合某實(shí)體工程,詳細(xì)闡述了豎井施工關(guān)鍵控制技術(shù),為豎井施工積累了新的技術(shù)資料。

以杭新景高速公路西岙嶺特長隧道通風(fēng)斜井工程為例,詳細(xì)介紹了傾角為25°的通風(fēng)斜井的施工工藝與技術(shù),其中包括斜井的掘進(jìn)、支護(hù)、防排水系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、軌道運(yùn)輸和安全管理,有效解決了大傾角條件下斜井施工問題,總結(jié)了施工經(jīng)驗(yàn),并提出了一些施工過程中所遇到的問題,可為以后類似工程提供相應(yīng)的參考與經(jīng)驗(yàn)。

為驗(yàn)證隧道設(shè)計(jì)參數(shù),判斷施工方案的合理性、圍巖的穩(wěn)定性以及支護(hù)參數(shù)是否能夠滿足設(shè)計(jì)要求,對濟(jì)(源)邵(原)高速公路的一座隧道開挖過程進(jìn)行了三維有限元仿真分析。從有限元分析結(jié)果來看,設(shè)計(jì)方案所確定的開挖順序是可行的。

為了獲得開挖過程中隧道結(jié)構(gòu)體應(yīng)力、應(yīng)變和位移規(guī)律,以渝黔二期筆架山隧道北端洞口段實(shí)態(tài)建模,采用有限元程序?qū)κ┕と^程進(jìn)行了三維彈塑性數(shù)值模擬,并與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較.研究結(jié)果表明,開挖對圍巖影響較大的范圍在開挖面四周5m以內(nèi),且上臺階開挖的影響大于下臺階開挖;圍巖沉降和水平位移在開挖前已完成1/3;圍巖塑性區(qū)位于開挖面前1.5m范圍內(nèi),錨桿主要受本施工段上臺階開挖的影響.

為研究黃土公路隧道的變形規(guī)律,結(jié)合山西省廣靈至渾源高速公路東福窯隧道施工,對全斷面預(yù)加固施工工法進(jìn)行三維數(shù)值模擬,并結(jié)合現(xiàn)場的監(jiān)控量測進(jìn)行對比分析,采取有利措施,避免施工事故的發(fā)生,指導(dǎo)隧道的安全施工。