隧道衬砌介电常数试验与理论分析

通过试验模拟隧道混凝土衬砌结构,分别就不同龄期和不同深度2种情况,采用地质雷达对混凝土衬砌中雷达波的传播速度进行测量,由此得到相应介电常数的测量值,并发现介电常数随衬砌深度增加而线性增大这一反常现象。结合隧道混凝土衬砌的特点,考虑隧道混凝土衬砌中的自由水分布,将多相混合物介电常数的体积模型作进一步改进,提出混凝土的介电常数模型。结果表明：该模型能很好地说明所得试验结果,为地质雷达用于隧道衬砌混凝土衬砌深度的精确测量提供了必要的修正依据。     

盾构管片纵向接缝位置对结构内力和变形的影响分析

根据盾构隧道管片衬砌之间的连接特性、衬砌结构与土层之间的相互作用性质，提出了基于弹性地基理论的盾构隧道管片衬砌结构的梁-弹性铰-地基系统模型，并研制了相应的有限元分析程序FHEF，该模型能直接计算出盾构隧道管片衬砌结枸的轴力、剪力、弯矩和变形，将计算结果直接用于工程设计。依据二维计算模型，就盾构隧道管片衬砌结构纵向接缝不同位置对衬砌结构的内力影响进行了详细计算分析，计算结果表明，纵向接缝的不同位置对结构的内力和变形不容忽视，工程设计时应从结构设计和防水设计等多个角度来确定纵向接缝的设置，从而指导工程实践。     

隧道支护管棚作用的力学模型

在分析隧道围岩作用于衬砌结构原理的基础上,从结构力学角度出发,采用弹性地基梁理论建立了隧道支护管棚作用的力学模型,并结合具体工程进行了推广应用。为隧道支护受力分析提供了一种新途径。     

盾构区间隧道与连接通道连接处的三维受力分析

从盾构隧道管片衬砌结构和接缝接头的变形特点、衬砌结构与土层相互作用的模式出发,考虑盾构区间隧道和连接通道的施工工艺特点、结构的对称形状等,研制了适用于此种特殊受力结构体系的三维广义协调平板壳-弹性铰-地基系统计算模型,该模型可以考虑盾构隧道管片衬砌结构的错缝拼装或通缝拼装情况、衬砌结构和接缝之间的不连续性、接缝接头能承受一定弯矩的特点以及衬砌结构和土层的相互作用等。并对某越江盾构隧道工程进行了计算分析,为工程初步设计方案优化提供了较好的参考。     

公路隧道低水胶比衬砌混凝土碳化耐久性预测与分析

在对某隧道衬砌混凝土进行微细观结构参数和自然碳化深度测定的基础上,提出了考虑隧道内部高浓度二氧化碳影响的衬砌混凝土自然碳化速度数值预测方法。采用所提出的基于微细观结构参数的自然碳化模型对所研究的公路隧道衬砌混凝土自然碳化进程进行了预测分析,并将衬砌混凝土服役1年自然碳化深度数值计算结果 0.4 mm和预制现场取样的管片混凝土自然碳化试验结果 1 mm进行对比分析。结果表明,两者还是相对比较符合的,因此可以判定所提出低水胶比混凝土自然碳化速度预测模型可以用于对同类型公路隧道衬砌混凝土自然碳化性能进行预测分析。预测分析结果表明,在考虑服役隧道高浓度二氧化碳影响的条件下,该低水胶比公路隧道衬砌混凝土的自然碳化速度相对较慢,其10年自然碳化深度仅为1.5 mm,15年自然碳化深度进展不明显,而其在服役100年时的自然碳化深度小于15 mm。因此,该自然碳化速度数值预测方法可以为预测评估高浓度二氧化碳条件下隧道低水胶比衬砌混凝土的抗碳化性能提供了技术支持。     

列车作用下东巨寺沟铁路隧道围岩动力反应分析

东巨寺沟铁路隧道选取试验段中实施湿喷工艺喷射聚丙烯纤维混凝土,作为支护结构,并作永久性支护结构,免除二次衬砌;为研究该隧道在列车作用下的动力响应,从土－结构相互作用模型出发,采用粘－弹性人工边界条件,建立隧道支护结构－围岩相互作用的动力分析模型,采用时程积分法研究了列车荷载对铁路隧道围岩和支护结构的动力作用,分析了列车荷载作用下由于轨道不平顺引起的动力响应,并对该隧道围岩的稳定性进行了分析。分析结果表明:在列车动力作用下,隧道围岩和支护结构变形微小,处于稳定状态。     

浅埋软弱围岩双连拱隧道合理复合衬砌研究

结合某隧道出口浅埋软弱段工程,采用荷载-结构-弹性抗力模式对隧道支护结构承载能力进行了计算与分析,在此基础上,采用数值分析方法,对隧道初期支护结构与围岩的刚度耦合关系进行了研究,给出了喷射混凝土层不同厚度下的应力变化取值和钢拱架采用不同钢型参数对支护效果的影响取值,并据此对隧道初期支护设计参数提出修正意见。此外,论文还对连拱隧道合理二衬参数进行了探讨。     

仰拱对于衬砌结构受力影响分析

仰拱作为衬砌结构的重要组成部分,为了研究其对于衬砌整体结构起到的力学作用,根据隧道实测数据,并将初衬和二衬作整体考虑,采用ABAQUS大型数值仿真软件,建立基于混凝土损伤本构的有限元模型。通过模型计算比较,得到结论。     

隧道衬砌裂损综述

由于隧道工程理论自身的局限性和施工管理的欠缺,致使运营隧道、在建隧道和新建隧道均存在不同类型的病害,其中以隧道衬砌混凝土裂损对隧道结构安全影响较大。结合相关文献和多年工作经验,总结引起隧道衬砌混凝土裂损的原因并分析隧道衬砌混凝土裂损相关力学原理,其结果对隧道衬砌施工和隧道衬砌裂损整治具有指导意义。     

高速铁路隧道结构动力累积损伤模型试验研究

为探讨高速铁路隧道衬砌结构在列车振动荷载长期作用下的动力累积损伤特征,阐述混凝土结构动力相似材料模型试验原理,以武广高速铁路金沙洲隧道为原型,利用微粒混凝土作为相似材料,构建隧道与围岩动力相互作用全断面试验模型,施加高速列车振动荷载对相似材料模型进行动力累积损伤试验;试验过程中同步测试隧道衬砌结构各特征点动应变、超声波速度以及隧道底部围岩接触应力的时程响应数据,分析隧道衬砌结构动力响应特征与累积损伤规律。得出了在设计使用寿命期内,高速列车振动荷载长期作用下,隧道衬砌结构动力累积损伤效应不明显,而隧道底部围岩累积损伤破坏则应引起足够重视等研究结论。     

公路隧道衬砌背后空洞积水冻胀的力学简化模型研究及误差分析

为解决高寒地区公路隧道衬砌背后积水冻胀问题,针对特定的环向长条形空洞,建立了2种不同的简化计算模型,即将衬砌结构简化为拱脚为铰支座约束和弹性固定端约束的半圆拱模型。采用荷载-结构法,推导衬砌结构在冻胀力作用下的内力公式,利用MATLAB计算不同参数下的理论值,并绘制内力变化曲线,确定整个衬砌结构在空洞不同大小时的内力分布规律。计算结果表明： 冻胀力引起的衬砌弯矩和轴力极值位于不同的衬砌位置,仅仅考虑弯矩或轴力对衬砌的影响具有一定的误差。对衬砌背后冻胀力的内力影响规律以及2种简化模型的误差进行定量分析,为公路隧道施工和运营维护提供了一定的参考价值。     

多年冻土区隧道衬砌混凝土冻融循环试验研究

多年冻土区隧道衬砌混凝土容易受到冻融循环作用而发生冻胀破坏,威胁隧道结构安全和使用寿命。针对依托工程衬砌混凝土配合比进行了冻融循环试验,得到混凝土质量、相对动弹模量、劈裂抗拉强度和抗压强度随冻融循环次数的变化规律,并拟合了函数关系;分析了混凝土力学性能变化规律和内在原因;为提高多年冻土区隧道衬砌混凝土抗冻耐久性提出了建议。     

不同型式的双圆盾构衬砌内力分析

采用荷载-结构法计算双圆隧道衬砌结构内力。衬砌结构与周围土体的相互作用通过设置在衬砌全环的外法向链杆来体现。通过程序的迭代计算,合理区分衬砌结构的抗力区、脱离区范围。通过分析可知,左右平行以及上下重叠双圆盾构衬砌结构的抗力区范围明显不同,说明不同型式的衬砌结构与岩土的相互作用关系有很大差异。双圆盾构的中墙所受轴力较大,是整个衬砌结构受力的关键部位。双圆盾构衬砌轴力分布较均匀,且剪力和弯矩值较小,是较为合理的衬砌结构型式。     

基于温度效应的隧道二次衬砌混凝土结构力学状态分析

为了研究寒冷地区隧道二次衬砌混凝土结构在环境温度变化情况下的力学状态,基于振弦式混凝土应变计的测试原理,提出温差引起的误差修正公式,并采用数值模拟的方法,对隧道二次衬砌混凝土的温度应力进行了分析。结合陕西省吴堡至子洲段高速公路刘家坪3号隧道现场二次衬砌混凝土应变监测数据,研究了1年内环境温度变化情况下隧道二次衬砌混凝土的结构受力。结果表明:在温度的影响下,混凝土内部在冬季产生了比较大的拉应力,混凝土内侧拱顶产生压应力,其余部位内侧产生拉应力;混凝土外侧拱顶和边墙部位产生了比较大的拉应力,最大值出现在拱顶部位;混凝土的内外侧应力最大值为1.01 MPa,接近C25混凝土的设计抗拉强度1.33 MPa。     

高烈度区双线隧道洞口段地震响应研究

结合大宝山隧道工程,从土-结构相互作用模型出发,运用FLAC3D软件,采用粘性动力边界条件,用时程分析法对高烈度区双线隧道衬砌在地震作用下的响应进行了三维弹性和弹塑性分析,得出了隧道地震动力响应的一般规律及隧道抗震减震的薄弱环节,并提出相应的措施。     

基坑工程明挖对下卧软土公路隧道的影响分析

软土地区公路隧道受上方开挖卸荷作用产生受力变形是城市基础设施建设面临的热点和难点问题。提出了基坑开挖引起下卧盾构隧道横向响应的简化计算模型,假设隧道横断面上下方土体抗力的分布形式为不相等的三角形分布,利用力法求解了隧道横断面变形与内力。通过有限元分析验证解析模型的可靠性,并分析了地基基床系数、隧道半径及隧道衬砌厚度等因素对隧道横断面响应的影响。研究表明：隧道拱顶土体基床系数变化对隧道衬砌附加内力有较大影响;隧道变形主要受衬砌厚度与隧道外径的比值影响,而衬砌附加内力则主要与隧道外径相关。     

二郎山隧道洞口处整治及办弱围岩偏压段衬砌结构分析

二郎山隧道出口端围岩软弱，地形严重偏压，施工过程中发生坡体失稳、衬砌开裂等病害。该文介绍浅埋偏压地段坡体稳定性评价，病害整治,推导了浅埋偏压段外侧覆土稳定性计算公式，对浅埋偏压段外侧围岩弹性抗力的合理确定及外侧覆土稳定性与弹性抗力之间的联系进行了探讨。     

公路隧道复合衬砌温度应力数值模拟

隧道混凝土衬砌开裂是工程中普遍存在的问题,根据浙江省某隧道各项监控量测数据和隧道实际地质情况,建立了基于弹簧-接触的隧道复合衬砌有限元模型,对隧道衬砌内部的环向应力进行分析,讨论了围岩均布荷载,变温,围岩偏载等条件对衬砌内部环向应力的影响,结果表明,偏压荷载和变温均对衬砌结构受力影响较大。     

隧道二次衬砌结构设计方案

隧道二次衬砌是工程永久性承载结构的一部分,对提高隧道使用寿命和外观质量具有重要的作用。在二次衬砌钢筋用量上,目前国内设计和欧洲存在着一定差别。论文以在建的阿尔及利亚东西高速公路隧道为研究对象,分析了造成钢筋用量差别的原因,并系统介绍了欧洲规范中二次衬砌是否采用素混凝土的判断方法,然后按照不同衬砌厚度和混凝土强度进行了设计比选。通过分析计算,提出适当增强混凝土厚度和混凝土设计强度,能够有效减少二次衬砌钢筋用量,这对于降低工程造价、加快施工进度具有重要意义。     

二郎山隧道洞口处整治及软弱围岩偏压段衬砌结构分析

二郎山隧道出口端围岩软弱 ,地形严重偏压 ,施工过程中发生坡体失稳、衬砌开裂等病害。该文介绍浅埋偏压地段坡体稳定性评价 ,病害整治措施 ,推导了浅埋偏压段外侧覆土稳定性计算公式 ,对浅埋偏压段外侧围岩弹性抗力的合理确定及外侧覆土稳定性与弹性抗力之间的联系进行了探讨。