某公路隧道病害检测与结构安全性分析

通过对某隧道的衬砌病害专项检查和验算分析,查明隧道衬砌病害的分布及程度,并采用有限元分析方法对隧道典型断面的衬砌结构进行计算分析,验算衬砌结构的安全性。     

冻胀力作用下土质隧道衬砌内力影响因素敏感度分析

运用有限元数值模拟,计算分析了隧道衬砌内力(弯矩、轴力、最大拉应力)对土体冻胀率、冻结圈厚度、衬砌厚度、围岩弹模的敏感度。研究表明:隧道衬砌弯矩、轴力及拉应力对围岩自由冻胀率均敏感;隧道衬砌轴力、拉应力对围岩弹模敏感,而隧道衬砌弯矩对围岩弹模的敏感度较小;隧道衬砌内力受冻结圈深度影响较为明显,而衬砌厚度对衬砌内力影响相对最弱。建议对于季节性冻土区隧道设置保温隔热层及在衬砌背后一定范围内的注浆。     

千枚岩隧道施工变形与稳定性分析

以某高速公路千枚岩隧道为研究对象,采用数值模拟分析和现场监测两种方法研究了千枚岩隧道施工过程中初期支护的变形规律和二次衬砌的受力状态,并与现场实测数据进行对比分析。在开挖过程中隧道衬砌支护结构变形量大,完工后逐步趋于稳定;二次衬砌主要承受压应力,局部承受拉应力,但均小于极限应力值,衬砌结构稳定,相关研究结论对指导类似隧道施工具有工程实践意义。     

不同水位下隧道排水管结晶堵塞引起的衬砌应力分析

为研究不同水位下隧道排水管结晶堵塞引起的衬砌应力变化规律,通过"以板代孔"法对排水管堵塞进行模拟,研究了5种堵塞工况与4种地下水位工况下隧道衬砌应力变化规律。结果表明:不同堵塞工况与不同水位工况下隧道衬砌应力变化规律是一致的;在同一堵塞程度下,随着原始地下水位的升高,隧道衬砌应力随之增加,隧道左右拱脚处衬砌最大主应力差值随之增加,最小主应力差值随之减小;在同一水位工况下,堵塞程度75%是隧道衬砌受力变化的转折点。由此可见,由于排水管的堵塞,衬砌应力明显增加,当地下水位由于排水系统堵塞升高时,衬砌受力更为不利。因而在隧道建设过程中应重视排水系统有效排水,保障衬砌结构安全。     

寒区隧道衬砌背部空洞积水冻胀力学分析

造成高寒地区隧道冻害的原因有很多方面，如衬砌混凝土的冰冻破坏、局部存水冻胀破坏以及既有裂缝裂隙水的冻胀破坏等。以鹧鸪山隧道为工程背景，通过有限元软件ANSYS对隧道衬砌背后局部存水冻胀产生的应力进行计算分析，说明这种局部存水空间冻胀对隧道衬砌可能造成破坏原因，为寒区隧道的抗防冻措施提供理论依据。     

衬砌裂缝对隧道稳定性的影响分析

由于地质、设计、施工以及运营管理等方面的原因,运营中的隧道常常出现一系列的病害,其中最常见的就是隧道衬砌裂缝,严重影响了隧道的交通运营安全。以重庆八一、向阳隧道的病害治理工程为背景,运用有限元软件ANSYS对隧道衬砌裂缝受力性能进行数值模拟分析。结果表明:衬砌裂缝的存在导致衬砌应力集中,严重时甚至影响隧道结构的稳定性;裂缝深度越大,隧道结构位移、应力越大,裂缝尖端的应力集中现象越明显,最终应力达到材料的强度极限,从而导致隧道的失稳破坏。     

岩石隧道衬砌渗透水的影响因素及防治措施

为分析隧道渗透水的危害,将达西定律带入能量守恒定律,导出隧道衬砌渗水压力的计算公式,从而得出影响隧道衬砌渗水压力的各个因素。以某隧道为例建立有限元模型,分析隧道衬砌应力随水位差和水头损失的变化情况,找出应力最大的位置。综合考虑应力分析结果及隧道衬砌渗水压力的影响因素,从水位差(储水量)、岩体、衬砌等方面提出防治隧道渗透水的措施。     

大断面公路隧道支护结构计算分析

以云南省呈贡至澄江高速公路提古铺隧道为例,采用大型二维有限元plaxis程序模拟隧道开挖施工,分析大断面隧道开挖工程中双侧壁导坑法的施工工况,以及在施工过程中分别引起的围岩沉降及应力,对衬砌结构设计参数及施工方法的合理性进行了理论验算。     

一种用于浅埋隧道抗震分析的拟静力数值方法

提出一种用于浅埋隧道抗震分析的拟静力数值方法,该方法用等效静载反映地震波对围岩与衬砌结构的作用,考虑地震波特点,分别计算体波（Ｐ和Ｓ波）和面波（Ｒ波）的影响,并将计算得出的衬砌反应与静载作用下的隧道衬砌的已有应力迭加视作隧道在地震时最大应力,地震波作用及静载作用的结构位移及应力均采用有限元或其它数值方法计算,提出的方法已在南昆铁路隧道抗震研究中的运用。     

不同开挖方案下隧道围岩稳定性及变性特征分析

不同的开挖进尺会引起隧道相应的围岩位移变化,围岩位移超过容许值将会影响隧道的安全性。以长茂山双车道浅埋隧道为例,采用有限元软件ABAQUS对台阶法不同开挖进尺条件下的隧道施工进行三维数值模拟,从位移及应力两方面来分析台阶法不同开挖进尺的围岩变化规律。研究表明:围岩位移变化主要在拱顶及拱顶附近且侧拱两侧位移曲线呈对称分布;围岩的最大位移变形量随开挖循环进尺增大而相应增大,当开挖进尺增大到6 m后,围岩发生最大位移增长滞缓;围岩竖向位移和拱顶应力随开挖进尺变化的规律可以采用Logistic增长函数进行拟合;提出了循环开挖进尺为4 m的合理施工方法。     

类矩形盾构隧道衬砌结构设计模型研究

为了得到适用于类矩形盾构隧道结构设计模型,通过整环足尺试验模拟类矩形盾构隧道在正常运营工况下的实际受力,得到试验结构的变形和内力,采用等效刚度模型和梁-弹簧模型对试验结果进行分析,得到有效的类矩形盾构隧道结构设计参数. 结果表明:采用等效刚度模型作为类矩形盾构隧道结构计算模型,难以得到同时符合结构长短轴变形的管片刚度折减系数;采用梁-弹簧模型作为类矩形盾构隧道结构计算模型,结构变形和结构内力计算结果和足尺试验结果较为匹配,能真实反应类矩形盾构隧道结构受力,选用梁-弹簧模型作为类矩形盾构隧道结构计算模型更为合理,所研究类矩形结构管片接缝的抗剪刚度建议为341 × 106～368 × 106 N/m;负弯矩接缝抗弯刚度建议为114 × 106～491 × 106 N?m/rad,正弯矩接缝抗弯刚度范围为85 × 106～177 × 106 N?m/rad.      

荷载-结构模式的壳-弹簧-接触模型

为探讨盾构隧道管片结构的空间力学行为，采用厚壳、弹簧、空间实体和接触单元分析盾构隧道管片衬砌的内力状态，提出了荷载-结构模式的壳-弹簧-接触模型．该模型考虑了管片间接缝处的挤压作用、管片与螺栓接头之间的咬合作用、地层对管片的径向与切向抗力作用、环向接头的正负抗弯刚度差异以及封顶块的插入角等因素．算例表明，壳-弹簧-接触模型与梁-弹簧模型的计算结果相差较小；轴力和剪力在壳体上的分布具有明显的空间性．     

浅埋圆形复合式衬砌隧道动应力响应研究

为了分析浅埋复合式衬砌隧道动力响应特性,基于Fourier-Besselh级数展开法,给出了半无限空间内平面SV波入射下浅埋圆形复合式衬砌隧道动应力集中系数级数解析解,分析了SV波入射角和入射频率参数对衬砌动应力集中系数的影响,研究表明:在SV波入射下,双层衬砌隧道二次衬砌的动应力集中系数幅值大于初衬值;在隧道外部敷设减震层后,由于减震层剪切刚度较低,隧道动应力特性发生明显改变,当低频入射频率参数为0.25,入射波垂直入射时,设减震层可以降低衬砌动应力集中系数20%;SV波入射角度和入射频率参数对衬砌动应力集中系数有显著影响,随着入射角和入射频率参数增大,衬砌动应力系数幅值和分布越来越复杂.      

特长软岩公路隧道结构设计与稳定性分析

介绍了特长软岩公路篮家岩隧道结构设计过程,借助于有限元数值模拟方法,采用梁一弹簧模型模拟衬砌结构,进行了隧道结构的力学特性分析,通过对其二次衬砌进行受力计算及稳定性分析,阐述软岩隧道段设计思路及支护手段,验证可支护参数的合理性及可靠性。     

裂隙岩体隧道排水影响范围数值试验研究

隧道排水影响范围一直是难以突破的水文地质问题,直接关系到隧道施工及运营对地下水环境的影响程度.以石太客运专线石板山隧道为例,采用非均质、各向异性等效连续介质渗流模型进行瞬态分析,研究了隧道排水影响半径与施工过程、水文地质因素、工程因素及降雨入渗补给因素的关系.研究结果表明,地层渗透系数、降雨入渗补给量及洞顶含水层厚度影...     

小净距隧道设计与结构分析

小净距隧道是从工程实践中衍生出来的一种新的结构形式,特别适合于中短隧道。以实际工程为例,对小净距隧道的设计与结构作一简要分析,其结果可为类似小净距隧道的设计和施工提供参考。     

榆树沟隧道施工监控量测及分析

榆树沟隧道施工监测结果表明,各测试段净空收敛数值均远小于允许收敛值,隧道结构是安全的;围岩压力数值均远小于设计值,但分布不均;喷射混凝土和二次衬砌混凝土应力均较小;格栅钢架轴力绝大部分为压力,而且比较大,表明格栅钢架的作用显著。     

Assessing a soft twin tunneling numerical model using field data

Using a five-floor building affected by the Yangtze River highway tunnels in Wuhan as the engineering background, we have constructed a free-field model and a coupled model to study the soil, lining, foundations and upper structure, and analyze the rules of movements of building foundation and ground induced by single tunnel and twin tunnel excavation with the Finite Element Analysis method. It is shown that for the coupled model, the longitudinal displacement of each foundation increases slowly when the tunnel face gets close to the foundation section and then increases fast when the tunnel face moves away from the foundation during the single and twin tunneling. For a single tunnel, the surface settlements are overestimated by the free-field and coupled tunnel. This might be crucial in urban areas. Regarding the maximum settlements and the width of the settlement trough, the difference between the free-field model and the coupled model is quite obvious. This comparison with the field measurement value reveals that the coupled model seems to be superior to the free-field model. These results are of instructive significance for design and excavation.     

连拱隧道的中隔墙受力分析

中隔墙是连拱隧道的中枢结构,也是重要的承载构件,其受力情况直接影响着隧道的稳定性和安全性。通过对中隔墙的断面形式及其受力情况进行分析,提出在连拱隧道中隔墙设计与施工过程中,应该全面考虑中隔墙的受力情况,采取科学的方法进行有效的改进,以保证隧道工程的经济性、实用性、安全性及稳定性。     

Origin软件在隧道监控量测数据处理中的应用

介绍Origin软件的基本功能及其应用。利用Origin软件实现了对量测数据的绘图、非线性拟合等处理,获得可靠的参数及直观的图形。以石龙山隧道施工监控中量测数据处理的实例,并据此指导了隧道的开挖作业和支护结构的设计与施工。