黄土地区隧道病害类型与机理探讨

文章通过调查8座典型黄土隧道,提出了黄土地区隧道病害的基本类型为渗水漏水、隧道塌方、衬砌变形破坏及地表变形(裂缝、陷穴、溶洞),并针对不同的病害类型,对其产生机理进行了探讨。文章分析得出黄土的类型、物理力学性质及其结构构造、地层结构特性及人们对黄土中渗流场认识不足是产生隧道病害的主要原因。     

西南山区公路半填半挖路基排水系统设计研究

通过对一段半填半挖路基的破坏机理分析,认为降雨渗流是诱发该段路基病害的重要因素。利用三维数值模拟方法对该段路基、边坡和排水系统组成的地质单元地下水渗流场进行了模拟分析,结果证实设置排水系统能够显著降低路基和边坡内的地下水位,提高边坡的稳定性,减少路基灾害的发生。     

渗透作用下黄土地区公路隧道病害机理研究

随着甘肃省高速公路运营时间的增加,黄土地区隧道出现地表变形、衬砌变形破坏、隧道路面开裂等病害,洞顶的大面积灌溉和降雨是诱发隧道病害的主要原因之一。以往学者探讨了水在非饱和黄土中的渗透规律,并对黄土饱和或非饱和状态变形和强度规律进行了研究,但并未考虑在灌溉或降雨条件下水土的共同作用,无法描述黄土湿陷和增湿过程变形特性。本文在黄土结构性参数的基础上,总结了黄土结构性参数随含水率的增加而减小的规律,解释了渗透作用对黄土结构性破坏的机理。同时,结合黄土的二元地质结构,对长期灌溉和降雨过程隧道渗流场进行模拟,探讨了地表灌溉引发黄土隧道病害的渗流分布,探讨了灌溉引发黄土隧道病害的机理。     

基于流-固耦合效应软弱围岩隧道CRD法开挖变形分析

以广东某高速公路弱质围岩隧道为工程背景,基于流-固耦合分析相关理论,对弱质围岩隧道CRD法开挖进行稳定性分析。运用FLAC3D软件分别在考虑渗流效应和不考虑渗流效应时,进行三维数值模拟,得到了相应的孔隙水压力和位移场变化特征,研究了渗流效应对隧道CRD法开挖过程中位移场的影响和在渗流效应下CRD法开挖隧道的变形控制。     

库水位下降对残积土路基渗流场与稳定性的作用机理分析

该文以非饱和残积土库岸路基为例,基于饱和—非饱和渗流理论,分析了不同库水位下降速率、饱和渗透系数等对残积土路基渗流场影响规律。然后采用非饱和土力学原理,分析不同库水位下降速率、下降型式等对残积土路基稳定性作用机理。     

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。     

变雨强条件下土质边坡渗流场及稳定性研究

为了研究降雨强度对边坡渗流场及安全系数的影响,基于非饱和渗流及抗剪强度理论对边坡在相同降雨量、变雨强条件下的边坡渗流场进行了研究.研究表明:(1)前期降雨强度小更利于雨水的后续入渗,从而使边坡表层负孔隙水压力上升速率及幅度更大;(2)边坡安全系数的降低幅度与边坡渗流场密切相关,边坡体内负孔隙水压力越大边坡安全系数越大,反之则越小.     

隧道衬砌外水压力确定的渗流场-应力场耦合模型研究

论述了国内外计算隧道衬砌外水压力的折减系数法和渗流场计算方法。分析了公路隧道围岩渗流场-应力场的耦合机理,并以此建立了计算外水压力的数学模型。同时提出了一种简化模型来表示两场的耦合本构关系,并给出了计算公路隧道衬砌外水压力的有限元方法步骤。     

降雨渗流对边坡稳定性影响分析

基于饱和-非饱和渗流理论,利用数值仿真方法,模拟降雨条件下边坡渗流场的变化规律。再考虑渗流产生的孔隙水压力,对边坡的稳定性进行了分析,应用条分法计算边坡安全系数,并采用网格法搜索最危险滑移面。对不同降雨条件下边坡的安全系数和最危险滑移面进行了分析对比,为相关工程提供参考。     

不同渗流形态下沥青路面结构动力响应分析

为了研究荷载-渗流耦合作用下不同渗流形态对沥青路面结构各力学场量响应的影响，进一步揭示沥青路面水损害机理，在高水压沥青混合料渗透试验的基础上，采用非线性有限元方法，模拟分析碗形分布动荷载下Forchheimer非线性渗流和达西线性渗流时饱水沥青路面内部各力学场量的变化。渗透试验结果表明：在较高水力梯度下渗流流速-水力梯度关系呈现出非线性特征，不再适用达西定律，而需应用Forchheimer非线性渗流定律描述。数值模拟分析结果表明：2种渗流形态时沥青路面结构内部各力学场量均随着车轮动荷载的作用过程表现出波动性，且孔隙水压力均随着半正弦波型荷载的变化而呈正相关关系；与达西渗流时计算结果相比，非线性渗流时上面层内正孔隙水压力的峰值高49%，沥青面层内水平方向的拉应力、压应力、拉应变的峰值分别高16%、105%、15%，且在路表产生竖向拉应力，孔隙水压力也远高于现场实测值；2种渗流形态时均在上基层底部产生竖向拉应力，在沥青路面内产生的剪应力差别很小。因此，在车轮动荷载作用下，饱水沥青路面内部形成超高孔隙水压力和高流速的非线性渗流，会产生比线性渗流更为严重的水损害，以往基于达西定律的饱水沥青路面动态响应分析低估了车轮动荷载对沥青路面水损害的影响程度。     

排水管堵塞引发路基边坡曲面式沉陷模拟分析

以某高速公路斜坡地段红层填料路基因排水管堵塞引起路基边坡发生曲面式沉陷为背景,借助数值模拟软件分析不同因素变化对路基三维渗流场及破坏范围的影响,并提出此类路基病害的防治方法.研究结果表明:三维渗流场在平面投影图上呈"扇形"分布,在空间上呈现为靠近排水管处位置较高、远离排水管处位置较低,边坡呈曲面式沉陷破坏;管内水头越高...     

基于有限元的水泥路面冰冻损伤机理

为了研究水泥混凝土路面冰冻损伤机理,对混凝土材料的微观结构进行了研究,并对水泥混凝土路面温度场进行了有限元分析.基于应力场、多孔体系渗流场和温度场的多物理场耦合理论,利用Comsol软件,对水泥混凝土路面内部结冰的现象进行了数值模拟.根据不同的降温速率、孔隙率、渗透系数和孔隙累积分布函数,设计了4组模型,每组4个模型进...     

基于多孔介质理论的高速公路中央分隔带雨水渗流规律研究

水损坏病害是高速公路沥青路面常见病害之一,其中雨水通过中央分隔带渗透至路面结构是引起水损坏的重要原因。建立高速公路沥青路面中央分隔带雨水渗流模型,模拟了不同降雨强度和不同时间下中央分隔带及路面结构中雨水渗流状况,分析中央分隔带雨水渗流影响深度和广度,提出了中央分隔带排水设计方案。结果表明,中央分隔带雨水渗流集中区域横向位于内侧行车道,深度方向主要位于面层至底基层范围内。     

降雨条件下膨胀土路堑边坡渗流分析

膨胀土边坡变形失稳是一种普遍发生且较为严重的工程病害,而降雨入渗是其重要的诱因,因而准确计算降雨条件下的边坡渗流场是成功分析膨胀土边坡稳定的关键.该文通过分析非饱和土渗流原理与热传导理论的相似性,采用土-水特征曲线试验获得有关计算参数,并考虑边坡的裂隙条件,利用Ansys有限元软件的热分析功能对膨胀土路堑边坡的降雨渗流进行了计算,得到了降雨入渗后边坡的渗流场变化规律.计算结果与实体工程含水量监测结果基本一致,验证了其准确性.     

盾构隧道施工期管片上浮机理数值模拟研究

近年来,随着各类盾构隧道的大规模兴建,管片上浮始终是施工中迫切需要解决的一大难题,为此,国内外许多学者对管片上浮机理及其处置办法进行了深入研究,形成了不少科研成果,在生产实践中也得到了良好的应用。该文借助数值分析手段,依托衡阳二环东路合江套湘江隧道工程,对盾构隧道施工期渗流场、地应力场、隧道埋深、地下水位、泥水和注浆压力等因素进行分析,明确了各因素对隧道施工的影响程度和作用机理。     

非饱和土路基降雨渗流分析

基于路基内部水运动原理,分析了降雨对路基的浸润作用,探讨了IEM和FDEM降雨模型雨水入渗路基机理,推导出降雨作用下雨水入渗路基深度公式;研究了降雨作用下非饱和土路基的饱和-非饱和流,基于一般渗流方程的基础上,初步推出了降雨作用下非饱和土路基的饱和-非饱和渗流公式。结果表明,降雨主要通过雨水对路面裂缝、路堑边坡渗流作用及毛细作用来浸润路基;路基渗流深度受降雨强度、降雨时间、土的吸水率等因素影响;最后,根据提出的公式进行数值模拟,模拟结果与试验对比吻合较好。     

山岭隧道地下水渗流场扰动规律及调控技术

隧道建设造成的地下水渗流场扰动,对研究山岭隧道防排水标准、技术和方法具有重要指导作用。以张桑高速公路沿溪坡隧道为依托,概化了隧址区地下水的渗流模型,采用数值方法模拟分析了渗流场的扰动规律,分析了影响渗流场扰动的主要因素,在此基础上梳理了控制渗流场扰动的调控技术体系。     

浅析深埋富水地区隧道渗漏水病害注浆整治

目前国内很多运营隧道面临病害问题,其中隧道内部发生渗漏水现象是较为高发的病害之一,尤其是很多深埋富水地区,因岩体裂隙发育,渗漏水病害的发生,使得隧道周边围岩长期受水环境浸湿,会降低围岩承载力,原始水压力场发生变化,混凝土衬砌易受压破裂,由此诱发隧道发生其他形式的病害。而且还造成隧道周围水系的破坏,影响原有生态平衡,造成环境灾害。针对深埋隧道,岩体裂隙发育,通过流固耦合对渗流场进行分析,采用 ANSYS 软件提供的热传导分析部分的有限元方法来求解渗流问题,再对比解析解及现场监控资料为深埋隧道漏水病害注浆堵水设计提供参考。     

二维渗流场的MATLAB仿真

分析了二维渗流场与二维温度场之间的相似性.基于许多实际工程中的渗流问题都可视为平面应变情况,提出利用Mat lab软件的热分析功能进行非饱和土渗流的计算方法,阐述了Mat lab 软件中的PDE(偏微分方程)工具箱在求解计算流体力学问题中的应用过程,算例结果表明,应用Mat lab软件进行非饱和土渗流场的数值模拟是可行的.     

钢筋混凝土桥梁病害及维修加固方法研究

本文结合桥梁设计、施工以及管理中发现的问题从材料和结构方面研究了钢筋混凝土桥梁的病害,主要系统介绍了混凝土材料病害类型及原因,钢筋锈蚀过程及机理,并阐述了钢筋锈蚀随时间维度上的病害发展历程,钢混结构构件的变形变位分析以及桥梁附属设施常见病害,文章按照病害分级维修加固的理念,分别针对上述病害提出了维修加固方法,期望为相关学者提供借鉴。