特大断面隧道远程自动监测方案的研究

文章介绍了特大断面隧道——广州龙头山隧道的远程自动监测系统。该系统由本地子系统和远程监测子系统构成,其中本地测量子系统实现了对拱顶沉降、锚杆应力、二次衬砌钢筋应力和二次衬砌混凝土应变四个方面的远程自动监测;无线传输子系统采用基于Web(Internet)及GSM中GPRS的无线远程数据传输方式,实现了对隧道监测数据的远程无线传输。根据7个月监测可知,龙头山隧道使用正常,各部分结构处于安全状态。为评价特大断面隧道结构的长期安全性,还需要在今后的运营阶段做更长时间的监测及提供更多的数据支持。     

大跨度隧道Ⅳ级围岩取消仰拱施工实例分析

仰拱是隧道衬砌结构的重要组成部分,能提高隧道结构的承载能力。文章以马鞍山隧道为依托,通过现场对Ⅳ级围岩隧道底板进行应力、围岩变形、初期支护和二次衬砌间的接触受力、底板岩体受到的垂直压力、关键部位的二次衬砌钢筋受力、混凝土内力及锁脚锚杆内力的全断面监测分析,确定取消部分Ⅳ级围岩的仰拱是可行的,并介绍了Ⅳ级围岩隧道取消部分仰拱的实施方法。     

两种高架桥T梁现浇施工方法对下穿既有明洞影响研究

高架桥跨越既有铁路隧道明洞施工具有典型的近接工程特征,高架桥施工过程对围岩产生应力重分布,尤其是T梁现浇施工时会对明洞产生附加荷载,对既有隧道衬砌结构轴力、弯矩等内力分布状况产生影响,进而影响结构的安全性。文章依托贵阳至都匀高速公路心焦坡桥跨越黔桂铁路摆梭隧道明洞工程项目,结合ANSYS有限元数值模拟和工法分析,对满堂支架、下设条形基础和梁柱支架跨越隧道两种施工方法进行了分析比较,评估近接施工对下穿明洞安全性的影响,并得出结论:两种方案的明洞素混凝土结构的最小安全系数分别为3.1和3.7,从经济因素考虑满堂支架、下设条形基础方案更有优势。     

挤压性围岩小间距隧道结构受力特性分析

小间距隧道的工程难点主要是群洞效应以及中间岩柱的稳定性,尤其是在挤压性围岩环境中,施工中出现先挖先裂、左挖右裂的现象是十分棘手的难题。文章依托新城子隧道出口喇叭口段挤压性围岩典型大变形案例,提出了超前导洞应力释放工法,并通过结构测试及数值对比分析,验证超前导洞应力释放工法的效果。结构受力测试结果及数值对比分析显示,采用超前导洞应力释放工法相对常规三台阶法可明显减小衬砌结构的受力,表明挤压性围岩小间距隧道采用超前导洞应力释放的方法在理论和实践上是可行的。     

不同减载措施下高填黄土拱形明洞结构受力研究

高填明洞比常规明洞承受的荷载大、结构更加复杂,减载后的土压力变化是否有利于明洞结构受力尚不明确。文章通过室内模型试验,研究了两种减载措施下沟槽式高填黄土拱形明洞受力特性,得到了明洞周围土压力和外侧应力随填土高度的变化规律及减载效果。试验结果表明,EPS板、EPS板+土工格栅减载可将明洞拱圈上方土压力转移至明洞两侧,使拱顶、拱底土压力减小,两侧土压力增加;明洞外侧各截面应力均减小,铺设减载材料对截面不同位置的外侧应力影响程度依次为拱腰侧墙拱顶拱肩拱底。采用有限元平面应变模型,对试验过程进行数值模拟分析。结果显示,明洞周围土压力、外侧应力与试验结果平均相对误差分别为11.7%和14.6%;随着填土高度的增加,明洞内力减载量增加,且其变化率增大。因此,实际沟槽式明洞减载工程中,在保证明洞衬砌结构安全情况下,应合理选择减载材料及基础刚度。     

智能隧道自动化监测系统

<正>系统简介智能隧道自动化监测系统可以通过云平台快速查询和统计隧道结构信息。监测与预警云服务平台基于物联网及云计算技术,能够为用户提供传感器数据、视频图像、图片远程采集、传输、储存、处理及预警信息发送等服务。该平台以集中式分区化的方式为用户提供便捷、经济、有效的远程监控整体解决方案。通过这种业务,用户可以不受时间、地点限制对监控目标进行实时监控、管理、观看和接收预警信息。     

岩溶地区高速公路运营隧道结构健康监测系统研究及应用

为有效感知岩溶地区高速公路运营隧道衬砌结构受力和变形发展状况,分析病害成因并及时预警潜在风险,文章依托河池至都安高速公路高岭二号隧道结构健康监测系统工程实例,从监测断面和内容的选取,以及测点布置等方面,探索了岩溶地区高速公路运营隧道结构健康监测系统构建技术.近7个月的监测数据表明,该健康监测系统能较好反映隧道衬砌结构的...     

天山新二号双线铁路隧道断层坍方处理设计计算

天山新二号双线铁路隧道施工中,由于地质情况不明发生了断层破碎带坍方。根据坍体形态,对空腔地段采用明洞通过,对堆碴地段采用固结注浆大管棚支护、侧壁导洞法开挖,顺利地通过了坍体。文章对管棚结构承受的荷载及受力进行了探讨和检算,对明洞结构的护拱及缓冲层进行了设计计算论证。     

连拱隧道先行洞室支护体系施工力学性态研究

结合连拱隧道工程实践,对隧道施工中先行洞室支护体系应力进行相关监测,分析不同开挖工序下应力变化规律。研究结果表明:先行洞室上台阶及仰拱开挖引起了支护应力较大变化及重分布,为支护稳定的控制点;隧道开挖对支护应力的纵向影响距离大致为隧道跨度的2倍,约为20～25 m;开挖效应消失后,左右拱圈45°处应力的时间效应较其它位置要明显;封闭支护结构是改善结构受力的有效途径,应及时施作仰拱和形成封闭环。该研究结论可为类似条件下连拱隧道设计施工和现场监测提供借鉴与参考。     

塌方岩体重力荷载对隧道拱圈应力状态影响的数值分析

塌方岩体的自重荷载将对隧道内力产生较大影响,对其结构受力极其不利。文章基于混凝土材料的损伤塑性理论,建立了受力变形较符合实际的公路隧道结构的非线性模型,并利用大型有限元分析软件ABAQUwsdS对所建立的模型进行计算分析,得到在塌方岩体作用下隧道拱圈的第一主拉应力、正应力和剪应力的分布规律,进而找出了隧道拱顶和拱脚出现明显裂缝的主要原因,为类似运营隧道的加固设计与施工提供了重要的基础资料。     

隧道三维点云施工监测技术与应用

隧道工程作为特殊的地下工程构筑物,施工过程具有很大的难度和风险,对施工过程进行信息化监测十分重要。采用三维激光扫描测量技术,通过三维点云测量,可以进行隧道开挖过程与模型对比分析、变形对比分析和侵限对比分析,及时地掌握隧道施工过程中隧道的沉降和收敛情况、隧道结构的受力和变形情况,为及时调整支护参数、确定二次衬砌最佳时机和修改设计提供可靠的依据;并可依监测成果进行隧道施工安全风险预警预报和风险分级管理。工程实践表明,三维激光扫描系统具有速度快、精度高等优点;测量结果与Leica TPS1200全站仪对比表明,精度符合规范规定的相关要求,数据十分接近。     

大跨浅埋暗挖地铁车站中洞法施工安全性分析

采用多块多工序施工的大跨度车站,以位移量作为监测控制值在测读和评判分析上有一定难度,而以应力应变体系作为监测及评判量有一定的优势,对于了解隧道支护结构的受力机理及结构的安全性能可提供直接有效的依据.文章针对大跨浅埋地铁车站的施工工法特点,选择合理的监测手段及技术,对北京地铁5号线天坛东门站施工过程中围岩压力、变形及结构内力进行了系统监测及数值分析,并对中洞法施工过程中的围岩及车站结构受力、变形特点和与施工进度的关系进行了分析,对中洞法施工的安全性进行了论证,可供同类工程设计施工参考.     

小净距隧道洞口通风交叉污染的数值分析及工程处治措施

在小净距隧道通风过程中,会出现排出的污染空气被吸人到邻近隧道中的交叉污染,严重影响隧道通风的性能和效率.文章以北固山隧道洞口段及隧道外空气域为分析对象,采用k-ε双方程紊流模型及组分传输方程组,借助Fluent软件,模拟不同速度自然风,针对现有洞口设计、洞口外设置中隔墙以及出口施做明洞3种情况,研究隧道洞口以外污染物扩散对邻近隧道的影响.研究表明:隧道洞口接一段距离的明洞,对缓解通风交叉污染效果是非常明显的.     

地下空间开发中变形监测的新技术

当前的地下空间开发强调信息化施工,在诸多施工监测内容中,结构与环境的变形监测是其中最重要的一项。结合具体的工程实例对差异沉降、地下连续墙的水平位移,以及隧道变形等监测新技术进行扼要介绍。工程实践表明,这些新技术具有精准度高、稳定性好、可以实现实时自动采集与数据的远程传输等共同特点,是未来变形监测的发展方向。     

高地应力下隧道结构力学的模型试验研究

随着交通建设不断发展,深埋高地应力条件下的长大隧道的数量越来越多。高地应力对地下工程围岩稳定及支护结构的影响比较显著,隧道主体结构受力特征同一般交通隧道有较大的差别。以高地应力条件下修建的苍岭隧道为研究对象,采用室内模型试验,研究不同应力场下隧道主体结构的实际力学状态及破坏形态,为隧道运营期间主体结构安全监控及工程维护提供基础数据。     

对高铁隧道二次衬砌钢筋设计问题的思考

为了研究高速铁路隧道二次衬砌设置钢筋的必要性及配筋设计与钢筋实际受力是否一致问题,文章对比了中国、德国和日本的规范,并依托郑州至西安高速铁路隧道工程,进行了二次衬砌配筋设计与深、浅埋隧道钢筋实际受力现场测试对比分析。研究结果表明:按规范规定的围岩荷载的50%~60%以及按最不利节点,进行二次衬砌配筋设计偏于保守,和现场实测钢筋受力值存在较大差别;现场实测钢筋只有拱顶内侧受拉,受拉值仅为19.5MPa,其余均受压,二次衬砌钢筋压力比较小,最大值在左右边墙位置,为57 MPa。分析认为,进行二次衬砌结构检算时,可适当减小围岩压力的取值;衬砌配筋应通过工程类比及结合规范公式计算综合确定。     

软土深埋大直径盾构法隧道施工受力及变形特性研究

随着我国城市化建设及区域融合的日益加快,盾构法隧道朝深大方向发展,隧道安全设计及建造面临着更为严峻的挑战。为探究软土地区大直径盾构深埋段的力学及变形特性,以上海某大型隧道工程为背景,通过全断面围压、结构内力及三维激光扫描变形测试,获取了盾构隧道施工期全过程结构受力变形发展规律;分析了软土地区深埋区段盾构法隧道变形发展机制,并探讨了结构内力及变形响应与外部荷载间的关联性;发现盾构法隧道变形与管片拼装机脱出盾尾时的受力有密切联系。由于深埋段围压较大,因此变形以对称状态为主,软土地区大直径隧道管片结构受力由施工初始阶段的局部受拉最终转变为整体受压、构造钢筋不受力状态。上述发现为后续合理确定盾构隧道受力模式及合理确定计算方法提供了技术支撑。     

薄壁钢管自密实混凝土支架在隧道中的应用

针对隧道支护结构承载力发挥不充分、耐久性差等问题,文章以理论计算为基础,提出了以薄壁钢管混凝土支架为主的支护方法。首先较为准确地计算出隧道所需支护力、支架在原岩应力作用下的结构内力,并且支架始终满足支护力大于结构内力;然后设计了薄壁钢管混凝土支架支护方案;最后对薄壁钢管混凝土支架的压力和位移进行监测分析。监测结果表明:支架所受最大压力不超过1.50 MPa,所受最大位移不超过60 mm,满足隧道支护要求。     

高填黄土矩形、拱形明洞减载结构土压力差异性规律研究

高填明洞会使结构受力增加,影响结构安全。文章通过模型试验、数值模拟手段,考虑EPS减载、结构截面形式及其基础刚度,研究了明洞洞顶土压力、土体位移随填土高度的变化规律。结果表明,高填明洞减载结构洞顶土压力随填土高度的变化呈非线性变化,拱形截面减载效果优于矩形截面,柔性基础明洞减载效果优于刚性基础;矩形截面从洞顶中心点到两侧的土压力呈现先增大后减小、最后趋于稳定的趋势,在明洞两侧边界处出现最大值,EPS减载和柔性基础会使最大峰值与洞顶中心点数值的差距减小;拱形截面明洞洞顶同一平面竖向土压力呈现先减小、最后趋于稳定的趋势,最大值出现在明洞洞顶中心点。矩形截面明洞洞顶同一平面土体沉降曲线由减载前的"双V"型变化为减载后的"U"型。随后,对试验过程进行数值模拟分析,两者计算结果平均误差为11.0%,验证了试验数据的正确性及计算参数的合理性。最后,从填土横向应力上探讨了不同截面、基础刚度的明洞减载结构土拱效应的差异。     

不同净距双洞隧道上下台阶法同时开挖数值模拟分析

为研究不同净距双洞隧道在上下台阶法同时开挖下的围岩变形、受力及支护受力情况,文章基于Midas/GTS软件平台对10m、14m、18m、22m净距双洞隧道进行了数值模拟分析。结果表明:(1)隧道中岩墙一侧拱腰水平位移相比左侧拱腰大,拱顶处、仰拱处水平位移较小,且随着净距变化其值基本保持不变;(2)隧道拱顶及仰拱位置处围岩竖向位移较大,拱腰处较小,随着隧道净距增大各部位竖向位移均减小;(3)随着隧道净距的增大拱顶及仰拱处的水平应力及竖向应力逐渐减小,但减小幅度较小,同时拱腰处水平应力及竖向应力变化较大,且减小幅度不断扩大;(4)随着净距的增大,锚杆轴力最大值及喷混结构最大拉应力发生了减小,减小幅度逐渐扩大。