存在衬砌病害的隧道计算模型研究与应用

本文根据存在病害时衬砌结构几何特征、承载机理,基于荷载结构方法建立了存在裂缝、厚度不足、材料劣化3类病害的隧道计算模型,并编制了相关计算程序,为分析病害对衬砌结构的承载特征和安全性的影响规律提供了理论依据,为运营隧道状态评定及病害处治奠定了基础。     

硫酸盐腐蚀对浅埋公路隧道安全性能的影响

针对受硫酸盐化学腐蚀后Ⅴ级围岩中埋深为10 m的隧道,运用同济曙光软件建立荷载-结构法拉压弹簧模型进行分析计算,计算表明:硫酸盐化学腐蚀可使隧道衬砌产生劣化,这一现象对病害处衬砌的力学性能影响较大,对无病害处衬砌的力学性能影响较小;无论是裂缝还是剥落病害,拱顶处病害比拱腰处病害对隧道安全性的影响大;起拱线处的剥落病害对隧道安全性的影响也不容忽视;隧道衬砌同样位置发生剥落病害或裂缝病害时,剥落比裂缝对隧道整体安全性的影响程度大.     

衬砌劣化对水下盾构隧道变形的影响分析

针对目前世界最大直径水下盾构隧道的工程背景和劣化环境,通过分析衬砌劣化机理和行业规范标准确定了以有效厚度考量衬砌结构劣化,采用强度折减原理对强度参数进行逐步地折减,建立了考虑地层土性和覆土厚度影响的水下盾构隧道衬砌劣化模型,运用数值计算方法分析了衬砌劣化的多种组合工况,从而对衬砌劣化引起上海长江隧道（崇明越江通道）变形的特征表现和趋势规律进行了研究和探讨。研究结果表明：基于有效厚度折减的衬砌劣化分析方法能够有效地反映劣化后隧道结构的整体变形状况,且计算结果可靠合理,可为盾构隧道健康状态诊断与分析提供理论依据和技术支持,也可为运营管理部门正确及时的养护维修提供借鉴和指导。     

公路隧道衬砌裂缝病害等级判定与处治技术

裂缝是隧道衬砌最常见的病害之一,它的存在会对隧道衬砌承载力和安全性造成不同程度的影响。本文介绍了公路隧道衬砌裂缝的类型,并对裂缝成因进行分析,总结了衬砌裂缝常见的处治技术,并结合工程实例对裂缝病害等级进行判定,给出了裂缝处治建议。     

关于隧道结构的安全推演及寿命预测

隧道的寿命一直是行业研究的重要课题,相关研究大致可分为两类:一类是基于隧道环境的材料耐久性研究,认为衬砌寿命即隧道寿命;另一类是基于材料劣化的结构安全性研究,不考虑隧道结构受力对材料劣化的影响。现结合上述两类研究提出隧道结构体系受力演变模型,以反映各种因素的相互作用及隧道结构的内力演变和安全性演变,是一种新的研究思路。研究的主要内容有两项:其一为钢筋混凝土偏压构件的安全性演变;其二为隧道衬砌结构的内力及安全性演变。前者基于目前钢筋混凝土材料耐久性的研究成果,分析了材料劣化过程对偏压构件安全性演变的影响规律;后者通过隧道结构体系受力演变模型,分析了材料劣化及病害发展过程等对隧道结构内力和安全性演变的影响规律。研究表明:钢筋混凝土材料具有良好的耐久性,正常情况下能满足隧道设计寿命的要求,结构安全受钢筋锈蚀的影响比混凝土劣化要大很多,延缓钢筋锈蚀是隧道预防性养护的工作重点之一;隧道衬砌裂缝的出现会改变结构的内力分布,但一般不至于引起结构内力的明显恶化,除非裂缝存在发展迹象;拱脚处地层弱化对隧道结构安全的危害较大,维持围岩的稳定以及衬砌背后的密实性,是保障隧道结构安全性和使用寿命的前提条件。     

某运营隧道二衬劣化原因分析及处治设计

衬砌劣化作为运营隧道最为常见的病害之一,对隧道二衬结构的强度、刚度以及稳定性均会产生一定程度的影响,严重时会影响隧道运营期间的结构整体稳定性。根据重庆某运营高速公路隧道二衬劣化并急需处治的实际情况,结合相应专项检测报告及水质分析,发现造成隧道衬砌劣化的主因是衬砌背后地下水中所含硫酸盐和碳酸盐对混凝土的腐蚀。为此,基于混凝土腐蚀破坏的模式及机理,并结合隧道具体病害情况及原设计情况,提出了针对性的处治措施,取得了良好的处治效果,可供类似隧道病害处治参考。     

不均匀沉降作用下连拱隧道衬砌裂缝仿真分析

分析了连拱隧道不均匀沉降产生的原因,介绍了隧道衬砌裂缝仿真模拟基本原理,并针对隧道衬砌处于不均匀沉降情况下衬砌裂缝的形成和发展进行了数值仿真分析,可为连拱隧道设计、施工及维修管理提供参考借鉴。     

不均匀沉降作用下连拱隧道衬砌裂缝仿真分析

本文分析了连拱隧道不均匀沉降产生的原因,介绍了隧道衬砌裂缝仿真模拟基本原理,并针对隧道衬砌处于不均匀沉降情况下衬砌裂缝的形成和发展进行了数值仿真分析,可为连拱隧道设计、施工及维修管理提供有力依据。     

公路隧道衬砌裂缝处治技术研究

通过对某公路隧道衬砌裂缝现场调查,结合《公路隧道养护技术规范》进行隧道技术状况类别评定,并基于荷载-结构法对规范推荐的几种典型裂缝处治方法进行分析研究,得到了处治前后的衬砌内力及安全系数。研究表明:衬砌裂缝处治措施均有效的改善了衬砌结构的受力状况,提高了衬砌结构的安全系数,达到了裂缝处治的预期效果。该研究为公路隧道衬砌裂缝病害处治提供了参考和思路。     

公路隧道衬砌裂缝产生原因和整治措施

通过对高速公路隧道衬砌裂缝产生原因和整治措施的研究,重点分析了温度应力,偏压,纵向沉降差如何引起隧道衬砌裂缝的产生。简要介绍了导致隧道衬砌裂缝产生的施工因素,以及对今后隧道衬砌裂缝研究的展望。     

衬砌存在裂缝的隧道力学模型及机理研究

衬砌裂缝是隧道工程中最常见的病害,严重时会影响隧道的运营安全,准确评价存在裂缝衬砌结构安全状况是隧道工程师面对的难题。通过分析隧道裂缝病害力学和几何特征,利用接触理论模拟裂缝面的接触摩擦作用,基于地层—结构方法建立了包含纵向裂缝的隧道计算模型,并综合钢筋混凝土理论和脆性材料断裂判据,建立了存在裂缝的隧道衬砌结构安全性评价方法。在计算模型和评价方法的基础上,分析了裂缝角度对衬砌结构安全的影响,计算结果表明,裂缝角度是决定衬砌结构稳定性的重要参数。算例分析表明,该计算模型和评价方法简便易行,意义明确,对深入理解和分析裂缝面承载机理具有指导意义,对存在裂缝的隧道病害检测和状态评定具有借鉴和指导意义。     

偏压荷载作用下连拱隧道衬砌裂缝仿真分析

本文分析连拱隧道偏压荷载产生的原因,介绍衬砌裂缝仿真模拟基本方法,并对隧道衬砌结构处于偏压荷载情况下衬砌裂缝的形成和发展进行了数值仿真分析。     

连拱隧道衬砌裂缝现场调查与数值模拟分析

裂缝对于隧道的安全运营有着十分不利的影响。该文对云南地区多座连拱隧道的衬砌裂缝病害进行了现场调查与统计分析,得到衬砌裂缝的主要类型和分布特征规律,并就产生裂缝的主要影响因素进行了总结。在此基础上应用Abaqus有限元分析软件,分别考虑偏压、局部空洞和不均匀沉降的作用,对连拱隧道衬砌结构进行了数值模拟,分析了裂缝的分布及发展规律,总结了裂缝产生的主要原因,即衬砌的施工质量问题在偏压、局部空洞和不均匀沉降等外界因素的诱导下,导致隧道衬砌的开裂。     

漫谈矿山法隧道技术第五讲——衬砌（一）

从使用性、应对未来不确定因素和特殊围岩时补充支护的力学功能等方面分析二次衬砌的功能,说明二次衬砌是确保隧道使用性、耐久性、降低不确定因素影响及具有力学功能的不可或缺的构件。分析衬砌的耐久性： 目前各国对衬砌的计划使用期限的规定一般是100年;调查显示,混凝土衬砌经过修补或采用“预防维护”体制,可以满足100年的耐久性要求,但运营隧道的衬砌有随时间逐渐劣化的趋势。隧道结构劣化的原因除了施工质量未达到设计要求外,主要是围岩劣化和衬砌本身劣化。结合日本的试验分析认为： 在耐久性设计中,可以不考虑围岩劣化的问题。混凝土衬砌的耐久性,多数情况下取决于混凝土的施工工艺。调查发现目前衬砌存在的主要问题有： 1）衬砌混凝土不密实; 2）衬砌背后留有空洞; 3）衬砌厚度不均匀,拱顶厚度偏薄且留有空隙; 4）衬砌混凝土存在潜在的裂缝。总结各国在提高隧道二次衬砌耐久性方面的主要措施： 1）尽可能不采用钢筋混凝土衬砌; 2）采用钢筋混凝土时,保护层厚度应不小于50 mm; 3）采用喷混凝土作为二次衬砌时,除计算厚度外,应增加50 mm的保护层厚度; 4）二次衬砌应设置仰拱; 5）仰拱和拱墙须“闭合成环”; 6）改善混凝土施工工艺; 7）减少混凝土衬砌的初始缺陷。认为在现有技术的基础上做好6）、7）两点,衬砌的耐久性将得到极大的改善。针对6）、7）两点,介绍日本在衬砌施工关键工艺--浇筑、捣固和养生方面的做法： 拱顶部水平压入浇筑工法、隧道衬砌拱顶捣固系统、喷雾养生和采用塑料模板,以期为我国同仁提供借鉴。     

隧道二次衬砌裂缝分析与治理

衬砌裂缝是岩石隧道的一种质量通病。本文阐述了某高速公路两隧道二次衬砌产生裂缝情况，以理论分析与实践相结合，多角度总结了两隧道裂缝的成因，并提出了裂缝治理的方法。     

高速隧道衬砌裂缝病害分析及整治技术研究

为探究高速隧道衬砌裂缝病害,本文以红岩寺高速隧道衬砌为背景,首先探讨具体衬砌裂缝情况,然后从隧道衬砌的结构、材质、外力、水文地质以及施工工艺及质量控制方面分析病害原因,并针对主要病因提供相应的整治措施。     

偏压荷载作用下连拱隧道衬砌裂缝仿真分析

通过介绍连拱隧道衬砌裂缝仿真模拟基本原理,分析连拱隧道偏压荷载产生的原因,并针对隧道衬砌处于偏压荷载情况下裂缝的形成和发展进行了数值仿真分析,可为连拱隧道设计、施工及维修管理提供参考。     

云南山区国省干线运营公路隧道衬砌病害状况分析

基于云南山区100余座国省干线运营公路隧道服役状况检测数据,统计了隧道衬砌裂缝、衬砌背后空洞和衬砌渗漏水等病害特征,得到了各典型病害的主要存在形式、存在部位及其分布规律,分析了各典型病害主要成因。结果表明:衬砌裂缝以环向裂缝为主,边墙及墙脚处裂缝居多,裂缝多集中在宽度小、长度短的区间。衬砌背后空洞以拱顶和拱腰处为主,多集中在长度14m以内、横向宽度10cm～50cm范围。围岩越好,发生衬砌背后空洞的概率越大。渗漏水类型以浸渗为主,渗漏水多集中在边墙处。所得结论可为云南省公路隧道维修加固、病害防治和设计、施工优化提供参考及数据样本。     

隧道衬砌裂损承载力有限元分析

隧道工程理论自身的局限性和建设管理的欠缺,运营中的隧道,随着隧道运营时间推移,隧道衬砌出现各种形式的裂损,对隧道结构安全存在较大隐患。本文结合一座隧道衬砌裂损现场调查,总结分析了该隧道衬砌混凝土裂损基本类型和特点,并用有限元模型模拟计算且对比分析了径向、环状裂缝对其承载力影响基本规律,其结果对隧道设计、施工和维护具有指导意义。     

隧道衬砌环向裂缝的成因分析及预防建议

环向裂缝是隧道衬砌表面最常见的裂缝形式,应予以重视。环向裂缝的成因,追根溯源,是衬砌混凝土纵向收缩受到约束而产生的应力,大于混凝土的抗拉强度;因此准确地计算衬砌混凝土的收缩应力,对于预防环向裂缝具有非常重要的意义。目前,计算衬砌的收缩应力普遍沿用了王铁梦提出的简化算法;现在该法的基础上,结合隧道环向裂缝的分布规律,尝试了两项改进:补充了反映衬砌断面曲率的参数;将所有变量表述为时间的函数,既可提高取值精度,也能反映应力变化。现通过算例及分析,总结了环向裂缝的技术特点,提出了预防环向裂缝的建议,可供隧道设计与施工参考。