掌子面失稳而发生隧道坍方的事故很多,如广深港客运专线狮子洋隧道、合宁铁路亭子山2号隧道、宝中铁路堡子梁隧道等[1,2].因此,隧道掌子面的稳定性问题得到了很多学者和工程界的关注和研究.

目前隧道稳定性的研究工作主要采用数值模拟方法、理论解析法、极限平衡法、模型试验、极限分析法等[3-5].数值分析[6，7]主要目的是研究围岩与支护结构的塑性区、应力、应变和位移等变化情况,进而评价隧道开挖稳定性,其中为了细化围岩的安全性,一部分学者提出了隧道屈服接近度的概念;为了得到整体稳定性,把强度折减法应用隧道稳定性分析中.解析法[7]多用于圆形隧道的求解,对于洞室是非圆形时,就需要通过保角变换将单位圆外域映射到洞室外域.在进行围岩稳定性分析时,采用复变函数进行围岩应力与变形计算,能得出弹性解析解;而洞室的映射函数是问题的求解关键.在围岩稳定分析中,解析法适用于边界条件较为简单及围岩不复杂的情况.极限平衡法[8]是将破坏区域划分成若干刚性体,通过建立刚性体之间的静力平衡方程,求解系统的安全系数或外荷载.根据分块不同,又有条分法、瑞典圆弧法等.模型试验方法[9,10]主要有离心模型试验、重力场模型试验和现场试验监测.一些学者应用离心机试验研究了隧道支护压力和变形,用X射线CT扫描技术记录了不同参数下的隧道开挖面破坏形状的三维图像.极限分析[3,11]在岩土的3大问题:边坡稳定性、土压力、地基承载力等方面已有了广泛应用;近几年,也开始应用于隧道的极限支护压力、山岭隧道围岩压力、围岩稳定性等方面[12-15].

智和智拓营销咨询公司总经理颜东从宏观、原材料等多方面对肥料行业近期及未来发展进行了分析。据他介绍，尿素后势企稳，或有阶段性上涨；磷铵涨势已起；钾肥需结合国际大合同结果，呈上涨趋势。他表示，整体而言，化肥行业持续推进供给侧改革，安全、环保持续高压，能源和原料市场高位运行，复合肥的成本压力因此在不断扩大，拥有原料和品质优势的生产企业将会形成明显的竞争优势。

基于上述的研究目的，本文主要的分析数据包括：读者借阅数据、借还分类数据、读者荐购数据、读者预约数据，分析的时间范围为2014—2018年。其中读者借阅数据包括不同类型和不同学院读者的借阅人数和借阅册次分布，借还分类数据包括不同学科在全年的借阅比例分布，读者荐购数据包括通过线上荐购系统参与图书采访的所有记录，读者预约数据包括读者需要但图书馆当前无可用复本的数据记录。由于数据记录中可能包含空值、系统异常处理值、临时记录等可能影响统计结果的值，在对数据预处理过程中自动剔除无效记录（尤其是读者类型、学院为空值的记录）。

本文借用边坡稳定性分析中的强度折减法,分析隧道掌子面的纵向稳定性,得到相应的安全系数,并获得临界的破裂面形状.

1 强度折减法分析隧道掌子面稳定性原理

1.1 强度折减法及掌子面稳定安全系数定义

粘聚力c和内摩擦角φ折减多少,才能判断隧道掌子面失稳,是获得隧道掌子面稳定安全系数的关键.

 

(1)

本文主要是考虑初期支护稳定的情况下,研究掌子面的稳定性及临界破坏形态;同时为简化计算,取二维进行分析.屈服模型采用Mohr-Coloumb准则,强度折减系数如表1所示.为了快速获得临界折减系数,同时减少试算的模型,强度折减系数按0.5进行递增,当发现特征部位的监测指标发生突变,则在该折减系数和上一折减系数之间按0.1的递增进行折减.

  

1.2 隧道掌子面失稳判据

在计算隧道掌子面稳定安全系数时[11],首先按式(1)将围岩强度参数粘聚力c和内摩擦角φ值同时除以一个折减系数F得到一组新的c′,φ′值,然后作为新的材料参数输入,再进行试算;当达到隧道失稳标准时,对应的F被称为隧道掌子面的最小稳定安全系数.

相关研究有以等效塑性应变贯通作为临界失稳判据,也有以计算不收敛作为判据的[4,16].本数值模拟分析中以特征部位掌子面中心位移、最大塑性应变和塑性区面积与隧道面积之比的突变性或不收敛性、塑性区是否贯通作为隧道掌子面失稳的判剧[16].

2 依托工程概况与数值模拟分析

2.1 工程概况与数值模型建立

浏阳河隧道位于武广客运专线长沙市东部,捞刀河以南,止于黎托乡平阳村.隧道长度10 115 m,起讫里程DIIK1560+785～DIIK1570+900.模拟分析断面里程位置为DIIK1563+375.该段是V级围岩(物理力学参数,弹性模量80 MPa,泊松比0.38,重度25.2 kN/m3,粘聚力50 kPa,内摩擦角34°),采用3台阶法开挖,初期支护中工字钢采用I20a间距0.6 m,喷射混凝土C25厚25 cm,超前小导管Φ42 mm,长度3.5 m.数值模型见图1,边界条件是顶面和洞内开挖掌子面为自由面,模型左边、右边和模型底面约束方向位移,洞内上部和下部约束法向位移.

式中:F 为折减系数;c为围岩黏聚力;φ为围岩内摩擦角;c′为按F值折减后的黏聚力;φ′为按F值折减后的内摩擦角.

 

表1 强度折减系数

  

折减系数1.01.52.02.52.62.72.82.93.03.5c/kPa50.033.325.020.019.218.517.917.216.714.3φ/(°)34.024.218.615.114.514.013.513.112.710.9

注:表中阴影部分表示在2.5和3.0折减系数按照0.1增加

  

图1 数值模型(单位:m)

2.2 判据指标随折减系数的变化

不同判据指标与折减系数的关系见图2和图3.

1)整体上,掌子面中心的位移、最大塑性应变、塑性区面积/隧道面积均随折减系数的增加而增大,但各自增加的梯度不一样,其中塑性区面积增加的梯度最大,这是因为强度指标c和φ直接影响到围岩的屈服准则,c和φ强度指标越低,越易屈服.

髋关节检查是新生儿体检和每次婴幼儿健康体检的常规项目。父母应该带宝宝定期到正规健康医疗机构进行体检。必要时进行B超或者X线检查。

智慧城市的PPP（Public-Private Partnership）项目，是指由政府和社会资本以多种合作方式提供城市信息化基础设施和智能化公共服务的模式。以第三方资本参与智慧交通、医疗、环境投资的PPP模式，能够显著降低地方政府举债压力，释放了城市活力，让市场在公共资源配置中占据了主导作用。与传统的政企合资项目运营模式相比，PPP模式以其多样化的收益来源、项目建设和运营成本的低廉获取了政府的青睐。

  

图2 不同指标同折减系数的关系曲线

  

图3 不同指标梯度同折减系数的关系曲线

2.3 塑性区随折减系数的变化

塑性区随折减系数的变化如图4所示.

1)围岩临界破坏时,掌子面附近围岩的速度要比别的地方大的多,最大位移集中在掌子面中心位置,此处也是受隧道开挖周边约束最弱的地方.

2)当折减系数大于2.8时,梯度增加的最快,而当折减系数大于2.9时,梯度变缓,特别是对于最大塑性应变和掌子面中心点位移的梯度是随折减系数降低的.因此,可以认为隧道掌子面的稳定安全系数为2.8.

2)折减系数2.5时,拱顶上方塑性区贯通,折减系数2.8时,小部分塑性区贯穿到地表,很有可能出现冒顶坍方;折减系数3.5时,此时隧道上方出现大面积贯通地表的塑性区,这很有可能导致大范围的坍塌.同时折减系数3.5时,在掌子面的右下方45°方向也出了一定的塑性应变,这是由于剪切应力所引起的.

(1)哈拉湖南部高山区、北侧区域、四周河谷平原区阳离子主要以Ca2+为主，阳离子均值由小到大顺序均为：K+﹤Mg2+﹤Na+﹤Ca2+，阴离子主要以为主，阴离子均值由小到大顺序均为：Cl-﹤﹤哈拉湖周围湖泊融区阳离子主要以Na+为主，阳离子均值由小到大顺序均为：K+﹤Ca2+﹤Mg2+﹤Na+，阴离子均值由小到大顺序均为：﹤SO42-﹤Cl-；

  

图4 不同折减系数下塑性区分布形态

2.4 围岩临界破坏时形态

折减系数为2.8时的围岩位移矢量及沉降图,如图5所示.

1)塑性区首先是发生在掌子面前方的半圆处,这与开挖面的顶部和底部的约束有关;随着折减系数的提高,塑性区不断向前方扩展,同时向拱顶和底板延伸,拱顶塑性扩展速度要大于底板的;折减系数小于2.0时,只可能出现掌子面小范围的坍塌.

2)围岩破坏范围在掌子面上部斜上方的一个火焰形状内,坍方未发展至地表.

  

图5 围岩破坏形态

3 结果合理性的分析

3.1 稳定安全系数合理性分析

  

图6 拱顶沉降时程曲线

数值模拟所得的安全系数为2.8,表明掌子面具有较大的安全性,不会发生失稳坍方.这与该地段的现场和监测情况是一致的,如掌子面观察是稳定的,拱顶沉降监测值也较小(见图6),表明强度折减法所得的稳定安全系数较合理.

3.2 临界破坏形态的合理性分析

Chambon通过离心试验,得到不同埋深下无粘性土的破坏模式如图7a,Mair和Taylor总结已有的试验结果,认为破坏模式如图7b所示[3].浏阳河隧道DIIK1563+375的围岩不是纯粹的无粘性土(如砂土),也不是纯粘土,该地段围岩既有内聚力,也有内摩擦角,同时,按照规范坍落拱判断深浅埋的方法,该地段属于深埋,所以不会坍塌至地表,上方的部分荷载通过拱效应,传递到两侧,破坏形状即没有砂土的陡峭,也不像粘土的范围很大.

  

图7 其他学者提出的围岩破坏形态

4 结论

1)隧道掌子面的稳定安全系数为2.8,具有较高的安全性.

2)围岩从稳定到失稳是一个渐进过程,首先掌子面处围岩发生破坏,然后向前上方扩展,最终破坏范围集中在掌子面斜上方的一个火焰形状内,未发展至地表.

第三，在我们话剧创作当中的工业题材，建国以来到现在都是短板。农业题材非常丰富，战争、历史都很多，唯独工业题材少，尤其是好的少。这部戏写的是地地道道、标标准准的工业题材，从艺术角度来讲也非常好。

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