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Structural design and mechanical responses of closely spaced super-span double tunnels in strongly weathered tuff strata

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Frontiers of Structural and Civil Engineering 2022年第6期16卷 685-703页

作者： Jiaxin HE Shaohui HE xiabing liu Jinlei ZHENG School of Civil Engineering Beijing Jiaotong UniversityBeijing 100044China

This paper presents a study of closely spaced double tunnels in Taizhou,*** is Xiabei Mountain No.2 four-line super-span high-speed railway tunnel(HRT),and the other is Xiabei Mountain double-line large-span subway tunnel(ST).The excavation spans of HRT and ST are 26.3 and 14 m,*** two tunnels are located at different levels,and their separating distance is 17.2 *** to the short construction period,the HRT excavation was completed earlier than *** structural design of the HRT,taking account of the disturbance by the ST construction,was analyzed by a numerical *** was found that the“yielding principle”design was more feasible than the“resistance principle”design when considering the safety and durability of the HRT secondary *** mechanical responses of the HRT during ST construction were comprehensively monitored and analyzed,including the vault settlement,horizontal convergence,surrounding rock pressure,and the internal stress in shotcrete and steel *** show that the longitudinal influence range of the ST construction on the HRT was approximately 0.6–1.1 times the ST outer diameter;the disturbance was mainly generated in the ST upper bench excavation;and the final axial force of the HRT shotcrete was approximately 9–16 times that of the steel arch,which indicated that the shotcrete was the main bearing *** safety status of the HRT was assessed based on the monitoring data,and the minimum safety factors of the HRT shotcrete and steel arch were 1.61 and 1.89,*** studies were performed to show how the lining stress of HRT was affected by the relative angle,pillar width,ST excavation method and excavation ***,the design and construction optimization were proposed according to the monitoring data and parameter analysis *** study might provide practical reference for similar projects.

关键词： double tunnels super-span structural design mechanical response numerical simulation field monitoring

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脆岩超大断面隧道双层初支支护时机研究

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岩石力学与工程学报 2023年第12期42卷 3010-3019页

作者：贺家新贺少辉刘夏冰麻建飞北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 广东华路交通科技有限公司广州广东510420

通过改进现有的破坏接近度理论,建立脆性岩体力学状态的安全性评价指标(BRSI),实现对脆性岩体弹性状态、应变硬化状态、脆性破坏和残余状态的定量表达。基于脆性围岩力学状态与BRSI指标之间的定量关系,提出一种脆岩超大断面隧道分步施... 详细信息

通过改进现有的破坏接近度理论,建立脆性岩体力学状态的安全性评价指标(BRSI),实现对脆性岩体弹性状态、应变硬化状态、脆性破坏和残余状态的定量表达。基于脆性围岩力学状态与BRSI指标之间的定量关系,提出一种脆岩超大断面隧道分步施工中双层初支最佳支护时机的确定方法。通过三维数值模拟,将所提方法在下北山隧道工程中进行分析与验证。结果表明:(1)低围压状态下,凝灰岩达到极限强度后立即发生脆性破坏,随着围压的增加,凝灰岩表现出逐渐软化的特征;(2)隧道施工中,围岩BRSI值的发展经历初始发展、快速发展和逐步稳定3个阶段;(3)中导坑岩柱的开挖使洞壁围岩的应力状态和破坏模式发生转变,导致中导坑的最佳支护时机比边导坑滞后2~10 m;(4)BRSI指标能够准确、直观地表征脆性围岩的力学状态,所提支护时机确定方法合理、可靠。

关键词：隧道工程破坏接近度脆性岩体超大断面隧道分步开挖双层初支支护时机

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浅埋超大跨四线高铁隧道施工期初期支护体系的力学特性

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中国铁道科学 2021年第6期42卷 90-102页

作者：刘夏冰贺少辉汪大海张军姚文博北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国中铁大桥局集团有限公司第四工程有限公司江苏南京210031 四川公路桥梁建设集团有限公司四川成都610041

以设计时速350 km、开挖跨度26.3 m的杭绍台高铁下北山2号浅埋超大跨隧道为依托,综合数值模拟和现场监测,研究Ⅴ级围岩在双侧壁导坑法开挖下的初期支护体系力学特性,推导出考虑导坑掌子面三维开挖影响的围岩压力计算方法。结果表明:初... 详细信息

以设计时速350 km、开挖跨度26.3 m的杭绍台高铁下北山2号浅埋超大跨隧道为依托,综合数值模拟和现场监测,研究Ⅴ级围岩在双侧壁导坑法开挖下的初期支护体系力学特性,推导出考虑导坑掌子面三维开挖影响的围岩压力计算方法。结果表明:初支喷射混凝土是主要承载构件,最大轴力为−6311.5 kN,此时下台阶受力范围仅为上台阶的15%~50%;拱部、墙脚的锚杆受力很小,拱腰锚杆对抑制围岩变形有一定效果,但锚杆设计有较大优化空间;分步施工过程中掌子面三维开挖影响效应明显,中导坑上台阶开挖对支护结构受力和围岩压力的影响最大,中导坑中、下台阶开挖后临时支护喷射混凝土受力趋于0,可视为拆撑导致的初支受力调整已开始,若此工况前初支受力已稳定,则提前拆撑是安全的;相比现行计算方法中基于平面应变假定和全断面法开挖的计算值,本文方法得到的监测断面围岩压力计算值与实测值最吻合。计算浅埋超大跨隧道围岩压力应考虑分步施工产生的掌子面三维开挖影响效应。

关键词：浅埋超大跨隧道分步施工双侧壁导坑法初期支护受力围岩压力杭绍台高铁

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基于单片机的热处理炉温度控制系统研究

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铸造技术 2016年第10期37卷 2250-2253页

作者：杨东张超刘夏冰江苏建筑职业技术学院机电工程技术学院江苏徐州221116 江苏大学材料工程学院江苏镇江212013 南京浦石机床铸造有限公司江苏南京211223

针对目前的热处理电阻炉存在调节时间长、控制精度低的问题,提出了基于单片机的热处理炉温度控制系统的研究。该系统以K型热电偶耦合MAX6675作为温度采集单元,对温度进行采集并转换成电压信号,然后输入AVR单片机ATmega128进行分析处理;... 详细信息

针对目前的热处理电阻炉存在调节时间长、控制精度低的问题,提出了基于单片机的热处理炉温度控制系统的研究。该系统以K型热电偶耦合MAX6675作为温度采集单元,对温度进行采集并转换成电压信号,然后输入AVR单片机ATmega128进行分析处理;利用自适应PID算法计算实时温度与设定温度的偏差输出控制量,单片机根据控制量对SSR进行控制,从而实现对电阻炉温度的控制。仿真实验结果表明,所设计的温度控制系统能对电阻炉温度实现快速、准确的控制。

关键词：电阻炉 PID算法温度控制 ATmega128 控制系统

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小学生体质健康的影响因素及对策研究

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体育科技文献通报 2020年第1期28卷 127-127,145页

作者：刘夏冰四川大学

儿童青少年是祖国的未来与希望,在一定程度上直接决定着国家未来的发展。随着“健康中国”和“体育强国”的规划与实施,小学生体质健康再次成为我们国家关注的热点问题。目前,我国中小学生的身体素质、肺活量持续下降,肥胖或超重学生比... 详细信息

儿童青少年是祖国的未来与希望,在一定程度上直接决定着国家未来的发展。随着“健康中国”和“体育强国”的规划与实施,小学生体质健康再次成为我们国家关注的热点问题。目前,我国中小学生的身体素质、肺活量持续下降,肥胖或超重学生比率增长较快,近视率居高不下。因此为了更好的提升小学生体质健康,促进小学生健康快乐的成长,通过对小学生体质下降的影响因素进行相关调研,发现了目前影响小学生体质健康的因素包括外界因素和自身因素,外界因素包括家庭因素、社会因素和学校因素,自身因素包括学习压力大、睡眠不足、体育锻炼意识不强等。针对出现的相关现状问题,为实现“健康中国”的战略目标和促进小学生体质健康,提出了我们需要注重素质教育,重视创新能力、调整膳食结构,倡导健康生活和加强体育参与,重视体育锻炼的相关对策。

关键词：小学生体质健康对策研究

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基于PLC的消失模砂温自动控制系统设计研究

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铸造技术 2016年第3期37卷 562-565页

作者：朱黎丽张彬刘夏冰重庆工程职业技术学院电气工程学院系重庆402260 重庆航天职业技术学院电子工程系重庆400021 南京浦石机床铸造有限公司江苏南京211223

针对消失模砂温控制不准确和温度调节时间过长的问题,设计了基于可编程控制器(PLC)消失模砂温自动系统。该系统以台达DVP-PLC为核心控制器,配备DOP-AE系列触摸显示器和电磁阀,在砂温冷却滚筒外罩和滚筒外壁之间设置淋水冷却装置,同时在... 详细信息

针对消失模砂温控制不准确和温度调节时间过长的问题,设计了基于可编程控制器(PLC)消失模砂温自动系统。该系统以台达DVP-PLC为核心控制器,配备DOP-AE系列触摸显示器和电磁阀,在砂温冷却滚筒外罩和滚筒外壁之间设置淋水冷却装置,同时在滚筒内部设置雾化冷却装置,将两者结合,构成双回路冷却系统,使得消失模砂温控制实现自动化。最后通过实验发现:以水冷却系统和雾化冷却系统构成的砂温控制系统能够精确有效的控制出砂温度,说明该装置提高单位时间内滚筒对砂的处理量,提高其工作效率。

关键词：消失模铸造砂温控制 PLC 系统设计

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基于主应力旋转特征的浅埋隧道上覆土压力计算及不完全拱效应分析

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岩石力学与工程学报 2019年第6期38卷 1284-1296页

作者：汪大海贺少辉刘夏冰李承辉张嘉文北京交通大学土木建筑工程学院

砂土及黏聚强度较低的破碎岩体中,不完全拱效应对浅埋隧道上覆土压力计算的影响尚不明确。不同于传统极限平衡方法考虑主应力迹线的分布形态,直接考虑隧道开挖后主应力旋转角的分布特征,同时考虑滑移面范围变化及滑移面摩擦角调用情况,... 详细信息

砂土及黏聚强度较低的破碎岩体中,不完全拱效应对浅埋隧道上覆土压力计算的影响尚不明确。不同于传统极限平衡方法考虑主应力迹线的分布形态,直接考虑隧道开挖后主应力旋转角的分布特征,同时考虑滑移面范围变化及滑移面摩擦角调用情况,改进了浅埋隧道上覆土压力的计算。在此基础上分析完全拱作用下土体平均侧压力系数、竖向应力分布等特点,并与传统方法比较说明了其异同。此外,与数值结果、模型试验结果对比验证了改进解的适用性。最后在改进解基础上分析不完全拱效应的影响。结论显示:(1)隧道开挖后,滑移面范围内土体竖向应力减少,转移至滑移面外稳定土体,滑移面附近剪切应力δ集中,阻碍隧道上方土体向下变形,改进方法计算所得应力分布与实际情况更相符;(2)平均侧压力系数Kwav受土体内摩擦角φ及滑移面调用摩擦角δ共同影响,土体内摩擦角较小时,可忽略不完全拱效应δ/φ对平均侧压力系数的影响;(3)改进解与传统解均表明地层拱作用效果系数Kwavtanδ在一定范围内对土体内摩擦角φ不敏感;(4)此外,改进解表明地层拱作用效果系数Kwavtanδ对土体内摩擦角φ的不敏感性除受φ取值范围影响外,还受不完全拱效应δ/φ影响,随不完全拱效应增强(δ/φ减小),Kwavtanδ对φ的不敏感性越来越明显。

关键词：隧道工程浅埋隧道松动土压力不完全地层拱效应

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新建车站密贴下穿长期服役车站改扩建变形控制技术

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高压物理学报 2023年第2期37卷 167-178页

作者：刘兵科麻建飞贺家新张斌李益铭刘夏冰贺少辉北京建工土木工程有限公司北京100085 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 广东华路交通科技有限公司广东广州510420

为保证新建车站密贴下穿服役近50年车站改扩建施工的安全稳定,开展了运营和预留车站的状态评估,依据结构状态制定了施工变形控制标准,借助数值模拟对比了不同扩建施工方案的影响,并结合现场实施验证了优选方案的效果。结果表明:先期建... 详细信息

为保证新建车站密贴下穿服役近50年车站改扩建施工的安全稳定,开展了运营和预留车站的状态评估,依据结构状态制定了施工变形控制标准,借助数值模拟对比了不同扩建施工方案的影响,并结合现场实施验证了优选方案的效果。结果表明:先期建成车站结构存在装饰层掉落、混凝土开裂、剥落、碳化、钢筋腐蚀、底板渗漏水、区间积水及变形缝不均匀沉降等问题;交叉中隔壁法(central cross diagram,CRD)方案中预留3号线车站的最大沉降量为2.2 mm,地表沉降1.7 mm;洞桩法(pile beam arch,PBA)方案中车站的最大沉降量为1.3 mm,地表沉降1.1mm。综合考虑多种因素后,推荐在该改扩建工程中采用PBA施工方案。现场采用PBA施工方案后,2、3号线车站结构的最大竖向变形分别为-1.28和-1.01 mm,监测指标均在安全阈值内。研究结果可为类似长期服役改扩建工程提供参考。

关键词：隧道工程长期服役车站改扩建施工结构状态检验方案优选

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浅埋超大跨隧道出口偏压段双层初期支护承载特征研究

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隧道建设（中英文） 2024年第3期44卷 515-525页

作者：刘夏冰贺少辉麻建飞于娅娜郭佳城张军广东省隧道工程安全与应急保障技术及装备企业重点实验室广东广州510420 广东华路交通科技有限公司广东广州510420 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中铁大桥局集团第四工程有限公司江苏南京210031

为研究双层初期支护在开挖跨度达26.3 m、拱顶覆土约10.6 m的下北山2号浅埋超大跨4线隧道出口偏压段的工程应用效果,采用数值模拟方法比较单层初期支护和双层初期支护方案的承载特征差异,采用现场实测方法研究出口偏压段双层初期支护的... 详细信息

为研究双层初期支护在开挖跨度达26.3 m、拱顶覆土约10.6 m的下北山2号浅埋超大跨4线隧道出口偏压段的工程应用效果,采用数值模拟方法比较单层初期支护和双层初期支护方案的承载特征差异,采用现场实测方法研究出口偏压段双层初期支护的受力特征。研究结果表明:1)浅埋超大跨隧道在偏压侧的右拱脚~右拱肩范围内支护结构受力偏大,存在局部应力集中,采用双层初期支护技术时的结构承载安全性和对围岩拱顶沉降的控制效果均优于单层初期支护技术;2)出口偏压段的实测水平收敛最大值为18.5 mm,荷载偏压侧的围岩沉降值达49.5 mm,二次支护施作后在拆撑施工阶段能有效稳定围岩变形;3)由双层初期支护受力的实测结果可知,传递到二次支护上的接触压力与对应位置围岩/一次支护接触压力之比为16%~33%,荷载偏压侧的右拱脚及右拱肩位置的二次支护轴力约为一次支护轴力的15%,通过二次支护的施作补强了一次支护对偏压侧的承载作用,采用双层初期支护技术提高了浅埋超大跨隧道出口偏压段支护结构的安全储备。

关键词：浅埋超大跨隧道出口偏压段双层初期支护承载特征数值模拟现场实测

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浅埋超大跨四线隧道Ⅴ级围岩开挖关键参数研究

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铁道标准设计 2024年第7期68卷 132-140页

作者：刘夏冰王雨王文谦贺少辉麻建飞广东华路交通科技有限公司广州510420 聊城大学建筑工程学院山东聊城252059 中铁工程设计咨询集团有限公司北京100055 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为适应城市地形及高铁选线需求,部分线路需以四线超大跨度隧道的形式面临浅埋、Ⅴ级围岩等客观条件,目前缺乏对此类隧道的规范指导,应重点关注其开挖安全。以杭台高铁下北山隧道为工程依托,采用现场测试方法研究其围岩变形、初期支护受... 详细信息

为适应城市地形及高铁选线需求,部分线路需以四线超大跨度隧道的形式面临浅埋、Ⅴ级围岩等客观条件,目前缺乏对此类隧道的规范指导,应重点关注其开挖安全。以杭台高铁下北山隧道为工程依托,采用现场测试方法研究其围岩变形、初期支护受力特征,通过三维数值模拟方法对多组工法进行开挖模拟,总结得出浅埋四线高铁隧道Ⅴ级围岩的开挖关键参数。结果表明,采用双侧壁导坑法的拱顶沉降主要发生在各导洞上台阶开挖阶段,中部岩柱开挖对拱顶沉降的贡献为62.2%;依托工程喷射混凝土结构和型钢拱架的安全性均满足施工要求,当前初期支护的安全富余较多;双侧壁导坑法对围岩变形控制效果较好,但三台阶法的围岩应力分布均匀,初期支护的安全系数也满足要求;考虑到原设计双侧壁导坑法存在较多临时支护,为提升施工效率,宜在保障围岩稳定的前提下减少开挖分部数量,探索将双侧壁导坑法优化为少临时支护的三台阶法。

关键词：浅埋隧道超大跨度隧道 Ⅴ级围岩开挖关键参数分部开挖现场测试数值模拟

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