隧道衬砌结构可靠指标计算方法的研究

本文采用有限元－响应面法及Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ模拟获得衬砌结构内力的特征参数，并以此为基础，利用五种结构可靠度分析法计算明洞与隧道衬砌结构可靠指标，经对比得出Ｔｒｙｍ法求出的隧道衬砌结构可靠指标最小，为今后进一步寻求隧道结构设计安全系数与可靠指标之间的对应关系奠定基础。     

矿山法地铁隧道二衬结构安全系数及可靠度计算方法研究

以北京地铁四号线某大断面矿山法隧道为背景,分别应用“初期支护与二次衬砌共同承受全部荷载的计算模式”与“不考虑初期支护承载而由二次衬砌单独承受全部荷载的计算模式”进行隧道截面安全系数和可靠度指标的计算,结果表明：两种承载模式得到的结构最不利截面安全系数均能满足要求,但“二衬结构单独承载模式”得到的最不利截面结构可靠度指标偏低．为确保根据不同承载模式得到的计算结果基本相同,在应用响应面法分析隧道衬砌结构荷载效应的基础上,采用了等效地层弹性抗力系数来表征初期支护对结构承载的贡献,为解决地铁隧道结构设计中由于结构承栽模式不同而造成的计算结果差异提供了一个途径．     

不同拟合曲线对结构可靠度分析位移方法的适应性

利用位移方法进行隧道喷混凝土衬砌结构可靠性分析时，拟合曲线的形式对可靠度的计算结果有着直接的影响。本文在给出隧道喷混凝土衬砌结构的功能函数的基础上，分别用圆曲线、抛物线、双曲线和正弦曲线拟合拱顶曲线，按Monte-Carlo法对部分实例进行了结构可靠指标计算。结果表明，抛物线和正弦曲线的效果最好，圆曲线次之，双曲线在位移法中则不宜采用。     

铁路隧道二次衬砌可靠度指标与安全系数的对比研究

目前,铁路隧道衬砌结构设计主要采用破损阶段法,该方法以安全系数来反映结构安全程度。安全系数的方法概念清晰,设计过程中使用方便。但是地下工程所处环境复杂,施工质量良莠不齐,具有影响因素多、变异性大的特点,传统安全系数的计算方法只能反映各影响因素的均值,却不能体现出其变异性。同时,根据工程实践经验来确定安全系数缺乏足够的理论支撑。基于可靠度理论的极限状态设计法则很好得解决了上述问题。本文采用极限状态方法计算了隧道二次衬砌可靠度指标,并与传统的安全系数进行了对比,得出了可靠度指标与安全系数变化趋势基本一致,但局部有差异的结论,并对差异产生原因进行了深层次分析。     

小样本下基于代理模型隧道锚喷衬砌稳定可靠度求解

深部隧道工程结构极限状态方程高度非线性隐式特征及基本随机参数信息获取困难,导致在进行深部隧道工程可靠度计算时诸如一次二阶矩法和二次二阶矩法等基于概率论的常规可靠度计算方法应用困难。通过少量的样本可大致确定参数的区间分布范围,进而建立隧道超椭球凸集模型。在参数的分布区间内采用拉丁超立方试验获得有限虚拟样本点,通过Kriging代理模型拟合隧道锚喷支护结构的功能函数。最后,根据所建立的超椭球凸集模型将Kriging代理功能函数变换到标准正态空间内,即可运用蒙特卡洛方法计算失效概率和可靠度指标。通过分析某隧道工程锚喷衬砌结构的稳定可靠度,展示了该方法的应用前景。     

弹性反力方向对隧道衬砌可靠指标值的影响分析

使用荷载-结构模式进行隧道衬砌可靠度分析时，一般用弹性支承链杆来代替围岩与隧道衬砌结构的共同作用。对单线电气化铁路隧道衬砌标准设计图按相同设计参数，但将弹性支承链杆分别按水平和法线方向进行可靠度分析比较，其结果说明弹性抗力方向对隧道衬砌可靠度有显著的影响。     

某城市老旧隧道衬砌结构安全性评估

综合分析重庆市朝天门隧道施工竣工图、检测结果,结合实地考察,对该隧道进行安全性评级。采用有限元软件ANSYS建立合理的计算模型,分析衬砌结构目前的受力状况,验算隧道衬砌强度。由此,得出该隧道目前的承载能力状况,为后续加固整治提供理论依据。同时亦可为其他城市老旧隧道的检测维修提供参考。     

喷射混凝土隧道衬砌的生命周期评估优化

对于喷射混凝土隧道衬砌的生命周期评估,当前使用的基于LS-DYNA数值计算的评估方法、基于SOM-RBF神经网络的评估方法,没有考虑隧道通风情况,导致评估时间结果不精准且耗时长。为了解决该问题,提出了基于数值模拟的评估优化方法。采用高精度压差计法分析断面压差,计算喷射混凝土隧道内沿程阻力系数,分析喷射混凝土隧道衬砌的通风阻力。考虑断面相关参数,使用有限元分析软件ANSYS对喷射混凝土隧道衬砌的生命周期进行数值模拟。计算混凝土疲劳受损的临界点,分析喷射混凝土隧道的疲劳寿命。结合马尔科夫链理论,构建生命周期状态转移概率矩阵,获取状态稳定向量。以此为依据,构建喷射混凝土隧道衬砌的生命周期评估指标的隶属度矩阵,并评估生命周期。由实验结果可知,该方法与实际数值最大评估误差为0.6%,最长评估时间为8 min,说明使用该方法具有良好评估效果。     

乌鞘岭隧道衬砌结构安全性分析

基于乌鞘岭隧道现场量测数据,采用ANSYS有限元软件对围岩弹性模量和侧压力系数进行了反分析.根据所求得的参教值,计算得到了二次衬砌的内力和安全系数.计算结果表明,分析断面的安全性是足够的.     

铁路隧道混凝土衬砌结构概率极限状态设计研究

根据可靠性理论的基本原理和方法，按现行隧道设计规范所采用的“荷载－结构”模式，对单纯铁路隧道衬砌结构可靠度设计实用表达式中的分项系数进行计算，提出分项系数的建议值，对实用设计表达式进行各种检算并作分析。     

公路隧道二次衬砌厚度的优化

应用工程类比法对榆树沟隧道二次衬砌厚度进行了优化设计,选取了Ⅱ类围岩浅埋、Ⅲ类围岩及Ⅳ类围岩三种不同的复合式衬砌结构类型,对隧道开挖后围岩和初期支护的力学状态采用FLAC软件进行了模拟计算,对二次衬砌的力学状态采用ANSYS软件进行了分析。结果表明三种衬砌结构类型的二次衬砌内力都较小,最大轴力为165 kN,最大弯矩为-15.97 kN.m,且都发生在Ⅱ类浅埋断面,二次衬砌的安全系数较大;衬砌周边位移最大的是Ⅱ类围岩浅埋,其洞周位移最大值(18 mm)发生在拱脚处,边墙围岩收敛较小,且围岩越好,周边位移越小;现场监控量测的净空收敛数值均远小于允许收敛值,二次衬砌接触压力的量测值均远小于规范计算值。可见,二次衬砌工作状态良好,安全储备较大,减薄二次衬砌厚度的隧道结构是安全的。     

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。     

聚丙稀纤维网湿喷混凝土隧道衬砌结构的可靠度分析

根据可靠性理论的基本原则和方法。按现行隧道设计规范所采用的“荷载结构”模式，对单线铁路隧道聚丙稀纤维网湿喷混凝土隧道衬砌结构进行了可靠度分析．用实例验证了方法的可行性。     

基于ANSYS的地铁明挖隧道衬砌结构设计与力学分析

隧道施工过程中围岩变形引起衬砌结构的不均匀沉降,威胁着隧道的安全运行。为全面分析地铁隧道衬砌特性,采用有限元法,通过大型有限元软件ANSYS,结合荷载结构法,对地铁明挖隧道进行仿真分析。同时,对明挖隧道衬砌结构的设计进行力学分析,通过对衬砌结构变形图、剪力图、弯矩图、轴力图的分析以及对变形、衬砌结构混凝土的验算等,评价结构安全性,并提出相应的构造处理措施。     

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。     

新建隧道穿越既有车行通道的安全性分析

新建隧道穿越既有地下车行通道,且车行通道衬砌与新建隧道之间的距离仅为2.5 m,为了保证车行通道正常行车安全,对新建隧道衬砌进行了设计,采用双侧壁导坑法对隧道进行开挖,并采用midas数值计算软件进行计算,得出了隧道开挖之后车行通道衬砌的竖向位移及应力,以此来评价车行通道在隧道开挖完之后的稳定性。     

基于ANSYS的最小厚度公路隧道衬砌结构计算和安全分析

基于大型通用软件ANSYS,按照《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)相关规定和提供的强度参数,采用荷载结构法,以深埋条件下隧道为例,对各级围岩两车道公路隧道衬砌结构进行计算,求解强度安全系数,并进行相关安全分析,以解决上述工程人员关心问题,所得结论可作为工程人员参考。     

近接桩基的朝天门隧道二次衬砌安全分析

为研究浅埋隧道下穿嵌岩桩后,在不同桩位及桩荷载逐级增加的情况下,隧道二次衬砌的安全系数影响规律,以重庆朝天门隧道为研究对象建立模型.采用ANSYS有限元软件模拟隧道施工过程以及隧道上方建筑加层,计算了在不同桩位及桩荷载增加情况下的二次衬砌安全系数.结果表明:8#桩所在断面,在理想围岩条件下,计算安全系数为8.89,满足安全要求;桩在隧洞中心两倍隧洞半径范围内时,最小安全系数对桩荷载增加极度敏感,对水平距离的减小敏感,不利于二次衬砌的安全性,表明朝天门隧道上方建筑物应该尽量避免加层,或应对该范围内的桩基进行托换.     

浅析大断面隧道穿越滑坡体处治技术

某隧道进口段穿越滑坡体,围岩稳定性差,且隧道为大断面隧道,隧道开挖进洞容易导致山体下滑和衬砌产生较大的变形。根据本工程的特点,对大断面隧道衬砌进行了设计,且采用反压回填+抗滑桩的方式对滑坡体进行处治,同时隧道采用CD法进行开挖,并通过数值计算得出山体稳定性系数、隧道衬砌的位移及应力,并对计算结果进行评价,得出处治效果良好。对类似工程有一定的借鉴意义。     

隧道抗震仰拱形式优化分析

借助大型有限元软件ANSYS对隧道的地震反应进行数值模拟研究,确定计算模型并选取适当的材料参数,利用EL.Centro地震波研究处于特定条件下仰拱形式不同的隧道,分析隧道衬砌的位移、应力变化情况,确定不同围岩条件下适宜的隧道仰拱曲率半径,优化隧道仰拱形式。