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数据机理双驱动的数字孪生穿黄隧洞应用探索
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作者 苏霞 郝泽嘉 +3 位作者 隗轶伦 罗彭俊 金鑫鑫 聂鼎 《水利信息化》 2025年第1期21-27,共7页
为支撑数字孪生水利工程建设,实现一系列基础性技术突破,以南水北调控制性穿黄隧洞工程为例,通过集成BIM-CAE转换、复杂模型精细化剖分、全物理场模拟、高效并行求解等技术,建立以数值仿真分析及统计回归分析双驱动的分析方法,实现对穿... 为支撑数字孪生水利工程建设,实现一系列基础性技术突破,以南水北调控制性穿黄隧洞工程为例,通过集成BIM-CAE转换、复杂模型精细化剖分、全物理场模拟、高效并行求解等技术,建立以数值仿真分析及统计回归分析双驱动的分析方法,实现对穿黄隧洞关键物理量的模拟及预报。结果表明:2种驱动模式可实现优势互补,预报结果能够达到精度要求。研究成果可满足多种运行状态的模拟分析及安全评估,为穿黄隧洞安全监控、运维管理、性态评价提供有力支撑,服务南水北调中线高质量建设目标。 展开更多
关键词 数字孪生 穿黄隧洞 数据机理双驱动 工程安全管理 南水北调中线工程
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南水北调穿黄隧洞内衬预应力锚索应力应变试验研究 被引量:9
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作者 姜小兰 吴浪 +1 位作者 孙绍文 张小伟 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2010年第4期61-65,共5页
南水北调中线穿黄隧洞内衬张拉,采用弧形垫座将内衬预应力锚索导出预留槽,只用一台千斤顶实现无台座张拉,这在盾构隧洞工程中属首次应用,结构创新、工艺复杂可借鉴的资料较少。为了验证结构设计的合理性和可靠性,完善施工工艺,确保在隧... 南水北调中线穿黄隧洞内衬张拉,采用弧形垫座将内衬预应力锚索导出预留槽,只用一台千斤顶实现无台座张拉,这在盾构隧洞工程中属首次应用,结构创新、工艺复杂可借鉴的资料较少。为了验证结构设计的合理性和可靠性,完善施工工艺,确保在隧洞衬砌中成功应用,通过穿黄隧洞衬砌1∶1仿真模型试验,对内衬钢绞线在张拉过程中应变规律、应力损失、锚束之间的相互影响及锚索与波纹管间的摩阻系数等要素进行研究分析。试验结果显示张拉锚固端应力总损失(包括锚具损失和锚索回缩损失)小于35%;锚具锁定后最大应力为1 044.25 MPa;预应力锚索张拉对相邻锚索的影响较小;锚索与管道间的摩阻系数在规范范围内。 展开更多
关键词 穿黄隧洞 环锚预应力 锚索应力应变 摩阻系数
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南水北调工程穿黄隧洞CW620聚脲混凝土表面防护材料应用研究 被引量:6
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作者 甘国权 韩炜 +3 位作者 景锋 邵晓妹 李珍 汪在芹 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期223-225,共3页
南水北调中线工程穿黄隧洞锚具槽部位新浇混凝土与原混凝土之间形成环状施工缝,因新旧混凝土性能差异,导致部分施工缝表面呈片状、点状渗水,为加强止水防渗效果,施工缝经化学灌浆处理后,需再进行聚脲材料表面涂覆封闭处理。由于穿黄隧... 南水北调中线工程穿黄隧洞锚具槽部位新浇混凝土与原混凝土之间形成环状施工缝,因新旧混凝土性能差异,导致部分施工缝表面呈片状、点状渗水,为加强止水防渗效果,施工缝经化学灌浆处理后,需再进行聚脲材料表面涂覆封闭处理。由于穿黄隧洞内具有低温、潮湿的环境特点,为保证施工质量,选取CW620聚脲混凝土表面防护材料进行应用实验研究。 展开更多
关键词 穿黄隧洞 锚具槽 聚脲 低温潮湿环境
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南水北调中线穿黄隧洞结构设计研究 被引量:17
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作者 张传健 吕国梁 廖仁强 《人民长江》 北大核心 2009年第23期85-87,共3页
穿黄隧洞是南水北调中线总干渠上建设规模最大,施工技术最复杂,是控制工期的关键性工程。隧洞内径7.0 m,最大内水压力达0.51 MPa。多年来,长江水利委员会长江勘测规划设计研究院在对大量穿黄隧洞结构型式进行研究、分析的基础上,确定集... 穿黄隧洞是南水北调中线总干渠上建设规模最大,施工技术最复杂,是控制工期的关键性工程。隧洞内径7.0 m,最大内水压力达0.51 MPa。多年来,长江水利委员会长江勘测规划设计研究院在对大量穿黄隧洞结构型式进行研究、分析的基础上,确定集中精力对3种较优的隧洞衬砌结构方案进行比选。在从施工技术、经济投入等方面进行综合比较之后,最后推荐采用结构受力明确,且安全度很高的方案3。主要介绍隧洞结构型式的比选、隧洞纵向变形及抗震等设计研究成果。 展开更多
关键词 穿黄隧洞 结构型式 纵向变形 抗震 南水北调
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混凝土浇筑施工对穿黄隧洞衬砌垫层渗透性影响试验研究 被引量:6
5
作者 定培中 周密 张伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期3159-3162,3167,共5页
在南水北调穿黄隧洞衬砌混凝土浇筑施工中有可能对衬砌垫层渗透性造成影响的因素主要有压力、混凝土塌落度、浇筑时间、振捣方式等。通过模型模拟试验方法,对衬砌施工工况下上述各因素的影响进行研究。结果表明,法向压力可使垫层土工织... 在南水北调穿黄隧洞衬砌混凝土浇筑施工中有可能对衬砌垫层渗透性造成影响的因素主要有压力、混凝土塌落度、浇筑时间、振捣方式等。通过模型模拟试验方法,对衬砌施工工况下上述各因素的影响进行研究。结果表明,法向压力可使垫层土工织物渗透性降低并趋近于某一特定值;混凝土塌落度、浇筑时间对渗透性有一定影响,但不同塌落度、浇筑时间影响差别不明显,而不同振捣方式可使土工织物渗透性降低1~2个数量级。为克服以上因素的影响,推荐三维结构的排水土工网作为穿黄隧洞衬砌垫层材料。 展开更多
关键词 南水北调 穿黄隧洞 衬砌 软垫层 混凝土施工 淤堵
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南水北调穿黄隧洞工程预应力混凝土施工技术 被引量:5
6
作者 梁岩 罗小勇 万翱宙 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2014年第2期54-58,共5页
在简要介绍南水北调穿黄隧洞断面结构及锚索布置的基础上,详细介绍了该隧洞衬砌施工中采用的有黏结后张法环形预应力混凝土施工工艺,具体分析了混凝土浇筑、锚索张拉、锚具槽回填、孔道灌浆等工序的施工流程、方案及施工技术。施工实践... 在简要介绍南水北调穿黄隧洞断面结构及锚索布置的基础上,详细介绍了该隧洞衬砌施工中采用的有黏结后张法环形预应力混凝土施工工艺,具体分析了混凝土浇筑、锚索张拉、锚具槽回填、孔道灌浆等工序的施工流程、方案及施工技术。施工实践表明,南水北调穿黄隧洞工程是有黏结后张法环形预应力混凝土施工技术在我国大洞径、高水头有压输水隧洞衬砌结构工程中的又一次成功应用,完全满足对预应力控制的条件,各项指标均达到设计要求,取得了较好的效果。 展开更多
关键词 穿黄隧洞工程 输水隧洞 预应力混凝土 衬砌 南水北调工程
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穿黄隧洞预应力双层复合衬砌结构受力特性研究 被引量:13
7
作者 谢小玲 苏海东 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2011年第10期180-185,共6页
结合穿黄隧洞衬砌1∶1仿真模型试验,采用三维非线性有限元方法进行计算分析,跟踪对比试验中无垫层衬砌段(联合承载)、有垫层衬砌段(独立承载)2种结构的试验监测数据,研究这种新型双层复合衬砌结构的受力特性。计算采用考虑接触的非线性... 结合穿黄隧洞衬砌1∶1仿真模型试验,采用三维非线性有限元方法进行计算分析,跟踪对比试验中无垫层衬砌段(联合承载)、有垫层衬砌段(独立承载)2种结构的试验监测数据,研究这种新型双层复合衬砌结构的受力特性。计算采用考虑接触的非线性有限元方法,模拟仿真模型试验中管片拼装、分层填土、内衬预应力张拉,以及内水压力施加(充水)的实际过程,研究管片之间以及内外衬之间的缝隙状态和传力机理。研究结果显示:即使内、外衬处于完全张开状态,无垫层模型的预应力荷载也可以通过插筋传递到外衬,表明插筋是实现内外衬砌联合承载的重要结构措施;有垫层模型内外衬砌具有独立承载特性。计算与试验成果对比显示,无论是结构变形、缝隙开度还是衬砌应力,两者规律一致、数值接近,其研究成果可供类似工程参考借鉴。 展开更多
关键词 南水北调 穿黄隧洞 双层复合衬砌结构 三维有限元 接触非线性
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穿黄隧洞形变检测及三维数字仿真管理系统研究 被引量:4
8
作者 温世亿 张辛 +1 位作者 马瑞 李合生 《人民长江》 北大核心 2016年第10期96-99,共4页
穿黄工程是南水北调中线总干渠穿越黄河的关键性工程,其中穿黄隧洞工程技术难度最大。穿黄隧洞采用双层衬砌结构,工程地质条件复杂,其在多变的水土压力作用下的变形情况直接关系到穿黄隧洞的运行安全和南水北调中线工程的正常供水。以... 穿黄工程是南水北调中线总干渠穿越黄河的关键性工程,其中穿黄隧洞工程技术难度最大。穿黄隧洞采用双层衬砌结构,工程地质条件复杂,其在多变的水土压力作用下的变形情况直接关系到穿黄隧洞的运行安全和南水北调中线工程的正常供水。以三维激光扫描技术为工具,获取了穿黄隧洞过水面的三维信息,采用自主研发的"隧道形变检测/监测系统"对隧洞进行形变检测,并建立了穿黄隧洞三维数字仿真管理系统。将测绘技术应用于穿黄隧洞的运行管理,可提供可靠的技术支撑。 展开更多
关键词 形变检测 三维建模 穿黄隧洞 南水北调中线工程
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穿黄隧洞纵向变形三维有限元分析 被引量:4
9
作者 谢小玲 苏海东 林绍忠 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2010年第7期60-64,共5页
穿黄隧洞深埋于河床摆幅大、冲淤变化剧烈的黄河河道,地处7度地震区,是一个由数百个环拼装联结的非连续变形柔性结构。河床冲淤变化以及地震荷载对隧洞纵向变形以及纵向变形缝的影响问题,是隧洞方案是否可行的关键技术问题之一。为此,... 穿黄隧洞深埋于河床摆幅大、冲淤变化剧烈的黄河河道,地处7度地震区,是一个由数百个环拼装联结的非连续变形柔性结构。河床冲淤变化以及地震荷载对隧洞纵向变形以及纵向变形缝的影响问题,是隧洞方案是否可行的关键技术问题之一。为此,采用自编的考虑接触的三维非线性有限元分析程序,计算隧洞结构纵向变形、变形缝张开度、错动位移等。针对隧洞模型计算范围大,接触面多等特点,通过采取多项措施控制计算规模,保证计算精度,结合程序的方程组快速求解方法,解决了穿黄隧洞纵向变形这一技术难题。计算结果表明,在最不利荷载组合作用下,隧洞变形缝的张开度、错动位移和相应跨缝螺栓应力以及混凝土应力均在设计控制的范围内,满足设计要求。 展开更多
关键词 穿黄隧洞 纵向变形 接触非线性 三维有限元
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南水北调工程穿黄隧洞衬砌垫层淤堵试验 被引量:3
10
作者 定培中 张伟 张家发 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2009年第6期54-57,共4页
对南水北调工程穿黄隧洞衬砌施工期及运行期有可能对衬砌垫层渗透性造成影响的几个因素如压力、混凝土浇筑、混凝土析出物、气泡含量等进行试验研究。认为水中过高的气泡含量是造成土工织物淤堵的主要因素。提出了可减少衬砌垫层淤堵的... 对南水北调工程穿黄隧洞衬砌施工期及运行期有可能对衬砌垫层渗透性造成影响的几个因素如压力、混凝土浇筑、混凝土析出物、气泡含量等进行试验研究。认为水中过高的气泡含量是造成土工织物淤堵的主要因素。提出了可减少衬砌垫层淤堵的复合土工材料的结构形式。该种新型的复合土工膜已在南水北调工程穿黄隧洞现场试验模型中得到成功运用和验证。 展开更多
关键词 南水北调工程 穿黄隧洞 衬砌垫层 气泡含量 土工织物淤堵 复合土工膜
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穿黄隧洞地基地震反应分析与液化可能性评价 被引量:2
11
作者 赵剑明 岳松涛 +3 位作者 陈宁 刘小生 王宏 刘启旺 《人民长江》 北大核心 2011年第8期102-106,共5页
南水北调中线穿黄隧洞所在土层的空间及土性变化大,在地震时易产生不均匀变形,从而导致结构破坏。针对穿黄隧洞段地基,基于土体三维弹塑性动力本构模型,考虑孔隙水压力消散和扩散,建立了土工地震反应分析的三维真非线性有效应力动力分... 南水北调中线穿黄隧洞所在土层的空间及土性变化大,在地震时易产生不均匀变形,从而导致结构破坏。针对穿黄隧洞段地基,基于土体三维弹塑性动力本构模型,考虑孔隙水压力消散和扩散,建立了土工地震反应分析的三维真非线性有效应力动力分析方法及抗震安全评价方法。利用土料动力特性的三轴试验成果,对穿黄隧洞段地基进行了地震反应分析,给出了地基的加速度反应、应力反应,并进行了地基的液化可能性评价,为隧洞结构的抗震设计提供了有力的理论指导。 展开更多
关键词 穿黄隧洞 地基 地震反应分析 液化可能性 南水北调中线工程
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穿黄隧洞盾构施工进度仿真研究 被引量:4
12
作者 罗岚 申明亮 钟汉华 《中国农村水利水电》 北大核心 2008年第1期75-77,81,共4页
盾构法是穿黄工程中的核心技术,对盾构机进行施工仿真研究在国内外尚不多见。由于受地质条件、掘进参数等一系列因素的影响,在盾构机参数的选择上存在很多的不确定因素。针对南水北调穿黄隧洞黄河段的地质条件及泥水盾构机的施工特性,... 盾构法是穿黄工程中的核心技术,对盾构机进行施工仿真研究在国内外尚不多见。由于受地质条件、掘进参数等一系列因素的影响,在盾构机参数的选择上存在很多的不确定因素。针对南水北调穿黄隧洞黄河段的地质条件及泥水盾构机的施工特性,利用计算机系统模拟技术,提出用工程类比和正态分布随机数相结合的方法对盾构机掘进速度进行模拟,并计算工期、统计资源强度等。仿真结果与设计施工进度基本吻合,仿真效果较好,表明该仿真研究可为隧洞施工组织设计提供科学有力的分析工具,可作为现场参数调整的依据,对保障穿黄隧洞黄河段施工工作的顺利进行,提高穿黄工程的科学化管理水平都有一定的实用价值。 展开更多
关键词 穿黄隧洞 盾构机 施工进度 仿真
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穿黄隧洞预应力衬砌结构三维非线性有限元分析 被引量:7
13
作者 谢小玲 苏海东 陈琴 《人民长江》 北大核心 2008年第24期6-7,13+106,共4页
采用考虑接触问题的三维非线性有限元方法,对穿黄隧洞预应力衬砌结构进行计算分析。计算中考虑了内、外衬之间的接触,以及地基抗力对结构的作用,并对荷载施加过程和锚具槽施工过程进行了模拟。计算结果表明,预应力衬砌因锚索张拉挤压产... 采用考虑接触问题的三维非线性有限元方法,对穿黄隧洞预应力衬砌结构进行计算分析。计算中考虑了内、外衬之间的接触,以及地基抗力对结构的作用,并对荷载施加过程和锚具槽施工过程进行了模拟。计算结果表明,预应力衬砌因锚索张拉挤压产生环向预压应力,同时,在衬砌环中还产生纵向拉应力。有资料分析某隧洞仿真模型预应力张拉试验中衬砌出现的环向裂缝,就是纵向拉应力超限所致。通过数值方法,分析引起纵向拉应力的主要因素,可供类似工程结构参考应用。 展开更多
关键词 预应力衬砌 三维有限元 接触问题 穿黄隧洞
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穿黄隧洞内衬预应力混凝土强度有限元计算分析 被引量:5
14
作者 杨帆 曹生荣 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2013年第7期101-105,共5页
为验证穿黄隧洞内衬预应力混凝土强度,根据穿黄隧洞双层复合衬砌结构的特点与作用模式,在考虑钢绞线与孔道摩擦、锚具变形及钢筋内缩等引起预应力损失的前提下,采用三维非线性有限元模型对内衬预应力混凝土强度进行了分析与验证。通过... 为验证穿黄隧洞内衬预应力混凝土强度,根据穿黄隧洞双层复合衬砌结构的特点与作用模式,在考虑钢绞线与孔道摩擦、锚具变形及钢筋内缩等引起预应力损失的前提下,采用三维非线性有限元模型对内衬预应力混凝土强度进行了分析与验证。通过计算得出有效预应力在钢绞线上的分布情况,以及分别在张拉工况与设计水头工况下内衬混凝土的内外表面环向应力和平均环向应力的分布规律。计算结果表明:张拉过程中的预应力损失较为严重,需要在施工过程中严格控制张拉应力以及其他引起预应力损失的影响因素,以保证张拉后有效预应力满足强度要求;穿黄隧洞内衬混凝土在两种工况下均实现全截面受压,应力分布满足设计要求,可保证穿黄隧洞的长期有效运行;模拟计算结果的应力参数值与1∶1仿真模型试验值吻合良好,变化规律与关键参数均基本一致。 展开更多
关键词 穿黄隧洞 预应力衬砌 三维非线性有限元 强度分析
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盾构法施工在中线一期穿黄隧洞中的应用 被引量:4
15
作者 杨恩文 汪雪英 《隧道建设》 2007年第S2期378-381,共4页
南水北调中线一期穿黄隧洞工程地质条件复杂、施工难度巨大。对穿黄隧洞工程概况做了简要介绍,对隧洞施工方案、盾构设备选择、盾构施工应具备的进/出口条件、盾构施工步骤及辅助设施设置等进行了初步的探讨。
关键词 穿黄隧洞 盾构 施工
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穿黄隧洞水头损失的模型试验分析 被引量:2
16
作者 郑双凌 马吉明 张永良 《南水北调与水利科技》 CAS CSCD 2007年第6期5-7,共3页
南水北调中线全线自流,各渠段水头分配很严格,穿黄隧洞作为路线上的关键工程,正确估算其水头损失非常重要。文章利用1:29.17的正态模型对穿黄隧洞的沿程水头损失系数λ与Re的关系进行了研究;对穿黄隧洞的总水头损失进行了测量,并与计算... 南水北调中线全线自流,各渠段水头分配很严格,穿黄隧洞作为路线上的关键工程,正确估算其水头损失非常重要。文章利用1:29.17的正态模型对穿黄隧洞的沿程水头损失系数λ与Re的关系进行了研究;对穿黄隧洞的总水头损失进行了测量,并与计算结果进行比较。所获得的设计与校核流量下的总水头损失值,可供工程设计、校核参考。 展开更多
关键词 南水北调 穿黄隧洞 水头损失 模型试验
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穿黄隧洞衬砌无垫层段1∶1仿真模型试验及分析 被引量:2
17
作者 谢小玲 苏海东 《人民长江》 北大核心 2011年第8期92-95,共4页
南水北调中线穿黄隧洞衬砌为双层预应力结构,为了揭示其工作性态、应力变形规律,开展了穿黄隧洞衬砌1∶1仿真试验。为了验证试验成果,同步对其中无垫层试验段联合承载结构进行有限元计算分析。计算采用考虑接触的非线性有限元方法,模拟... 南水北调中线穿黄隧洞衬砌为双层预应力结构,为了揭示其工作性态、应力变形规律,开展了穿黄隧洞衬砌1∶1仿真试验。为了验证试验成果,同步对其中无垫层试验段联合承载结构进行有限元计算分析。计算采用考虑接触的非线性有限元方法,模拟试验中管片拼装、分层填土、内衬预应力张拉以及内水压力施加的实际过程,对内外衬之间以及管片之间的接触与传力特性进行计算分析。通过与试验对比显示,无论是结构变形、应力,还是缝隙开度,两者规律一致,数值接近,验证了联合承载结构的受力特性及传力机理,其研究成果可供类似工程结构参考应用。 展开更多
关键词 无垫层试验段 双层预应力衬砌 联合承载 三维非线性有限元 穿黄隧洞
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南水北调中线穿黄隧洞盾构始发技术 被引量:13
18
作者 于澎涛 《南水北调与水利科技》 CAS CSCD 2008年第4期54-57,共4页
南水北调中线穿黄隧洞的盾构始发深度大、地质条件差、地下水位高、始发空间狭小,始发进洞时涌水涌砂的风险很大。施工中制定了严密合理的工序,重点对始发区进行高喷和冷冻加固,安全顺利地实现了盾构始发。
关键词 穿黄隧洞 地基加固 盾构始发
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超前探水预注浆技术在南水北调东线穿黄隧洞工程施工中的应用 被引量:11
19
作者 廖成林 朱海亚 杨玉银 《四川水力发电》 2010年第3期68-70,95,共4页
在南水北调东线穿黄隧洞工程施工中,采用超前探水预注浆在洞周形成阻水帷幕,成功地在黄河河底进行了水下隧洞开挖,有效避免了突发性涌水和塌方的出现,为同类工程提供了有益的经验。
关键词 超前探水 预注浆 阻水帷幕 南水北调东线 穿黄隧洞
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安全监测技术在南水北调东线穿黄隧洞工程安全管理中的应用 被引量:6
20
作者 赵慧仙 廖成林 +1 位作者 朱海亚 孙宝山 《四川水力发电》 2010年第3期1-4,11,共5页
随着企业的进步与发展,安全生产已成为企业在施工管理过程中的一项重要工作。特别是国家"人本理念"的提出,推行人性化安全管理理念已成为企业今后发展的方向。2009年,国务院提出了以"关爱生命、安全发展"为主题的... 随着企业的进步与发展,安全生产已成为企业在施工管理过程中的一项重要工作。特别是国家"人本理念"的提出,推行人性化安全管理理念已成为企业今后发展的方向。2009年,国务院提出了以"关爱生命、安全发展"为主题的安全生产年活动,安全管理被提到了一个新的高度。阐述了在南水北调东线穿黄隧洞工程施工中,充分运用现代科技成果和管理手段,确保了项目安全生产。 展开更多
关键词 安全管理 多点位移观测 锚杆应力观测 渗水压力观测 南水北调东线穿黄隧洞工程
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