隧道衬砌排水系统单元排水状态评价方法研究

为量化隧道衬砌排水系统及其病害造成的影响,对其排水状态进行有效评估,就隧道衬砌排水系统进行网络分层,提出其在单元网络节点、管段和单元等层面上的排水功能阈值及利用率等初始排水状态指标和计算方法;归纳出漏损及堵塞等典型病害形式,定义介数、出入数等分别代表结构、功能重要度进行单元网络的权重计算,讨论节点病害对管段、单元的排水功能阈值、利用率以及综合损失率等综合排水状态指标的量化影响和计算方法,并设计算例进行说明。算例结果中,纵管综合排水状态指标为0.001 6,较横管的0.002 3小,单元的综合排水状态指标s为0.040 3,表明以单元排水状态作为衬砌排水系统单元排水行为的量化指标,可有效实现衬砌排水系统单元的量化评价。     

存在衬砌背后空洞的隧道计算模型研究及应用

本文根据公路隧道衬砌背后空洞病害特征，在病害成因、病害形成过程与机理分析的基础上，利用接触方法建立了包含衬砌背后空洞的隧道计算模型，并初步分析了空洞形状参数对衬砌结构围岩压力和安全系数的影响。     

衬砌存在裂缝的隧道力学模型及机理研究

衬砌裂缝是隧道工程中最常见的病害,严重时会影响隧道的运营安全,准确评价存在裂缝衬砌结构安全状况是隧道工程师面对的难题。通过分析隧道裂缝病害力学和几何特征,利用接触理论模拟裂缝面的接触摩擦作用,基于地层—结构方法建立了包含纵向裂缝的隧道计算模型,并综合钢筋混凝土理论和脆性材料断裂判据,建立了存在裂缝的隧道衬砌结构安全性评价方法。在计算模型和评价方法的基础上,分析了裂缝角度对衬砌结构安全的影响,计算结果表明,裂缝角度是决定衬砌结构稳定性的重要参数。算例分析表明,该计算模型和评价方法简便易行,意义明确,对深入理解和分析裂缝面承载机理具有指导意义,对存在裂缝的隧道病害检测和状态评定具有借鉴和指导意义。     

公路隧道防排水系统质量检测与评价方法

公路隧道防排水系统是隧道工程重要的组成部分,而隧道渗漏水是最常见的病害之一,特别是高海拔寒冷地区隧道防排水工程由于水的原因病害更加明显,严重影响隧道工程全寿命期结构安全、营运行车安全和工程耐久性。隧道防排水质量检测是保证防排水质量体系中的重要环节。文章针对公路隧道防排水系统工程质量检测评定研究不足和标准缺乏的现状,分析了隧道防排水工程质量检测评价方法,系统梳理并明确了检测评价内容。借鉴现有公路工程质量检验评定相关标准规范,划分了公路隧道防排水系统工程质量评价的层级,评定方法,并建立了相应的检评指标体系。通过对青海某隧道工程防排水系统的实际检测评价,结果与工程实际情况吻合。研究成果对隧道工程建设质量的管控和病害处置具有重要的指导意义。     

基于病害关联性的运营隧道衬砌技术状况评价研究

在运营年限较长的隧道中,衬砌内会存在多种病害并且相互影响,因此有必要建立一套考虑病害关联性的隧道衬砌技术状况评价方法。通过案例收集调查国内15座运营隧道中166处衬砌结构病害的相关信息,并采用数据挖掘方法研究衬砌病害之间的关联性,然后参考现行规范选取了评价指标,采用层次分析法确定指标权重,使用工程可变模糊集理论确定各指标的隶属度向量,建立基于病害关联性的隧道衬砌技术状况综合评价模型。结合堡子梁隧道的实测数据进行计算,结果表明:考虑病害之间关联性时,隧道衬砌的技术状况综合值排列顺序并未改变,但其数值均大幅增长,平均增长幅度为44.11%,这一结果与实际情况相符。     

基于层次-可拓（AHP Extenics）模型的既有隧道衬砌结构病害评价

为解决既有隧道衬砌结构病害威胁交通安全、影响交通质量和使用寿命等问题，从工程施工、自然环境和工程地质3方面共13个独立的既有隧道衬砌结构病害影响因素入手。首先，采用层次分析法（AHP）建立既有隧道衬砌结构病害形成因素指标体系，提出基于层次-可拓（AHP Extenics）模型的既有隧道衬砌结构病害评价方法； 然后，结合工程实际和专家打分确定病害评价指标权重，进而利用相关函数对病害评价指标和权重进行可拓运算； 最后，得出既有隧道衬砌结构病害评价等级。该方法采用形式化的可拓综合评价模型替代传统的模糊综合评价法，以定量的形式给出定性分析结果，使计算结果更加客观，为既有隧道衬砌结构的病害评价提供了一种新方法。     

衬砌存在裂缝的隧道力学模型研究及应用

衬砌裂缝是隧道工程中最常见的病害,准确评价存在裂缝的衬砌结构安全状况是隧道工程师面临的难题。通过隧道裂缝病害力学和几何特征分析,利用接触理论模拟裂缝面的接触摩擦作用,基于地层-结构方法建立含纵向裂缝的隧道计算模型,并综合钢筋混凝土强度理论和脆性材料断裂判据,建立存在裂缝的隧道衬砌结构安全性评价方法,在计算模型和评价方法...     

公路隧道排水系统结晶堵塞治理

隧道排水系统堵塞危及衬砌结构的安全问题不容忽视。在东溪山隧道水害及隧道排水系统堵塞问题调研分析的基础上,提出了一种可维护型排水治理方案。基于现场监测及数值模拟,进行了降水与排水流量、衬砌背后水压响应特征分析,评价了衬砌结构受水压状态下的安全承载性能。结果表明：(1)排水流量和衬砌结构背后水压力对降雨量具有较敏感的响应性,其中水压力对频繁强降雨的响应更敏感;(2)排水流量和水压力监测结果表明可维护排水系统大多数时期处于良好工作状态,仅在频繁强降雨时排水系统无法快速排泄地下水,背后水压力上升;(3)经数值模拟验证,衬砌结构在峰值荷载下仍有一定的安全储备,不会发生结构承载的破坏,采用可维护型排水方案治理排水系统堵塞问题有效可行,可为同类工程问题提供经验参考。     

六甲洞隧道病害衬砌结构的安全性评价

隧道衬砌出现病害时,衬砌结构的承载能力和安全性能会发生较大改变。根据相关的病害检测资料,利用带病害的隧道衬砌结构计算模型,计算分析了六甲洞隧道病害断面在加固前和加固后的断面衬砌结构的承载性能,并对隧道整体结构的安全性能做出了评价。     

重庆龙家湾隧道病害整治设计

根据重庆主城区龙家湾隧道病害的现场检测数据,选取其病害严重区段制订加固整治方案,并针对其二衬结构严重大面积脱空欠厚区段选取典型断面建立了带病害的隧道衬砌结构计算模型,计算分析了该隧道加固前和加固后的断面衬砌结构承载性能,并对隧道整体结构的安全性做出了评价,对同类工程有一定的参考价值。     

综合监测手段在营运高速公路隧道质量评估中的应用

监测是评估在建、营运公路隧道质量的重要方法,然而单一的监测方法只能反映隧道断面某一参数的变化特征,鉴于公路隧道断面大、结构受力的复杂性,采用综合监测方法对全面掌握衬砌的力学特征具有重要意义。以广昆高速公路CLD隧道LK124+510^+522区段为例,对该模衬砌的断面变形、二衬应力应变和衬砌裂缝宽度参数进行监测,以客观有效地评价该隧道的稳定性,为隧道养护工作提供指导。     

公路隧道衬砌混凝土火灾高温下的物理力学损伤规律

围绕公路隧道衬砌混凝土火灾高温下的物理力学损伤特征,通过大量的公路隧道衬砌混凝土试件烧蚀试验,及试件烧蚀后的探伤试验（超声波法、回弹法）、强度试验和刚度试验,系统研究国内公路隧道C20～C35常用混凝土标号区间的混凝土材料火灾损伤,给出各种工况下的损伤规律与表现特征。对公路隧道衬砌结构温度损伤形式进行划分,对混凝土材料的火灾后力学性能进行归纳分析,建立衬砌混凝土外观和力学指标与火灾温度的定性、定量关系,总结提出衬砌混凝土损伤等级,为定量与定性评价公路隧道衬砌混凝土损伤状况提供试验依据。     

季节性暴雨后某高速公路隧道病害及整治

为了解决长时间季节性暴雨后,运营隧道易出现病害的问题,对长时间季节性暴雨后高速公路某运营隧道发生的病害进行调查、监控、数值模拟及分析。研究结果表明:1)长时间大暴雨后,隧道病害关联性存在,表现为渗漏水、基底隆起、翻浆冒泥、中央排水沟堵塞以及衬砌变形破坏;2)排水系统堵塞后,隧道衬砌结构上水压力和内力急剧增大,隧道率先在仰拱和墙脚处出现破坏;3)隧道渗漏水病害采用凿槽引排,变形破坏段采用分段逐步换拱和仰拱施作,整个隧道采用中央排水沟扩挖、沉沙井和排水系统疏导的方法;4)病害整治期间隧道结构变形较小、收敛,结构安全,整治措施合理可靠。     

复合式衬砌隧道防排水设计几个问题探讨

为了防止和减少隧道渗漏水病害，通过分析复合式衬砌隧道防排水的现状和存在的主要问题，研究隧道排水量和水压力控制值分级、上下分离的防排水体系、围岩防水能力、防水层和二次衬砌混凝土整体防水效果检验评价等，并对防排水系统的设计和参数选择提出以下建议： 1）对于采用复合式衬砌的隧道，如果能满足环境保护及使用功能要求，其全隧道排水量宜控制在1.0 m3/（m·d）〖JP〗以内，二次衬砌背后承受的水压力最大宜控制在1.0 MPa以内； 2）为了减少隧道渗漏水发生的概率，并保证隧道结构的稳定，可考虑将拱、墙防排水体系和仰拱防排水体系分开设置，拱部、侧墙部位的渗水直接排入侧沟，仰拱部位的水主要通过纵向中心排水盲管排出，当水压力高时，通过与中心排水盲管连通的横向排水管将水引入新增的侧沟，并通过在横向排水管出水口安装的阀门进行限量排放； 3）通过地面隔离墙（咬和桩）、地面注浆、洞内注浆、旋喷、超前管棚、超前管幕、施作双层衬砌等措施，阻断和减小来水通道，提高地层强度和完整性，降低隧道涌水量和衬砌背后的水压力，并降低大量排水对运营和环境的不利影响。     

含多年冻土层的公路隧道排水设计

为解决含多年冻土层的公路隧道排水系统现有规范和设计中存在的问题,结合现行规范中隧道排水系统的一般规定和设计 原则,通过调研含多年冻土层的公路隧道的冻害情况,并考虑多年冻土区公路隧道可能穿越不同类型冻土段的复杂情况,分析现行 规范和设计中的潜在问题,提出含多年冻土层的公路隧道不同类型冻土段排水设施的分段设计及各分段之间的衔接技术。结果表 明: 1)多年冻土区隧道由于埋深不同,所穿越的冻土类型也不同,不同类型冻土段的排水系统不同; 2)各冻土段的排水系统应相互 衔接,并应结合隧道坡度情况进行合理选择; 3)多年冻土段与非冻土段连接时,可根据山体形貌或隧道左、右线间距情况,通过地 下排水洞将左、右线中心深埋水沟中的水直接排出或沿隧道轴向排出洞外。     

大断面公路隧道二次衬砌受力特性模型试验

为研究大断面公路隧道运营期二次衬砌受力特征,开展室内相似模型试验,采用主动加载方式模拟隧道在运营过程中承受的围岩压力,对3车道和加宽带2种断面二次衬砌受力、变形及破坏规律进行研究。试验结果表明： 1）按规范设计的大断面隧道衬砌结构在设计荷载作用下内力和变形均较小,结构具有较高的安全储备; 2）衬砌各截面内力（弯矩、轴力）随围岩压力的增加呈现先慢后快的增加趋势,偏心距则呈现逐渐减小的变化趋势; 3）开挖断面越大,内力控制截面越多; 4）开挖断面大小对衬砌变形及破坏形态也有一定影响,断面越大,拱顶、边墙变形越大,衬砌各部位开裂荷载差异越明显,且衬砌开裂过程持续时间越长。     

基于DERU评价方法的运营公路隧道土建结构技术状况综合评价技术研究

基于DERU评定方法建立改进的DES综合评价方法,主要用于运营公路隧道土建结构定期检查的技术状况评定。根据运营公路隧道土建结构技术状况评定的要求,构建包括目标层、准则层、指标层的评价指标体系,其中以隧道构件的D结构劣化破损程度、E劣化范围与S安全程度为指标层评价指标,并提出对应的判定标准和指标权重。按照隧道分段、分幅、整体的次序,建立相应步骤的评价方法,分别采用状况指标、优选指标、安全程度折算长度等指标,在隧道定期检查结果的基础上对隧道土建结构的技术状况进行综合评定,并给出评定结果的分析方法和等级划分界限值。该方法能对运营公路隧道的管理、检测、养护等工作提供更为充分的信息,提高相关工作的效率。     

公路隧道防排水的安全型综合解决方案

研究了各国矿山法公路隧道防排水问题的现状 ,分析了中国公路隧道防排水存在的几个问题 ,指出防水不是目的 ,应将公路隧道结构的防排水设计与结构的受力、耐久性、安全防灾、通风、维修等问题的设计综合起来考虑 ,以达到从优化结构保障运营安全和延长使用寿命的设计目的 ,并推荐了三种断面形式。     

波纹钢管廊结构设计关键技术分析与问题探讨

波纹钢管廊结构具有受力性能优、施工时间短、造价低、环保性能好等优点。为深入了解波纹钢管廊结构的承载机制、破坏特征及装配化技术、规范化断面形式、土体加固方法及措施等关键设计方法，对美国、加拿大、澳大利亚等公路、铁路工程中的排水沟、地下通道、立交工程中波纹钢管道结构的应用情况进行介绍，分析梳理波纹钢管道在国外的工程应用、规范编制、技术特征和设计施工方法，并对波纹钢管结构的荷载计算、强度验算、设计流程和方法进行详细分析。结合国内波纹钢管廊建设技术的发展需要，从建设环境、结构断面形式、装配化、围护土体加固、最小埋置深度等方面探讨波纹钢管廊建设中存在的问题及发展趋势，提出对波纹钢管廊建设关键技术的研究建议。     

基于截面极限承载力曲线的衬砌结构安全性评价方法研究

复合式衬砌由初期支护、防水层和衬砌组成，是中国现行山岭隧道的主要结构形式，而衬砌是保证隧道长期运营安全的关键。衬砌结构的安全性评价一般根据相关的隧道设计规范进行。现行规范中素混凝土衬砌和钢筋混凝土衬砌的安全性检算公式分别给出，在某些截面内力条件下，不能直接按照安全系数大小进行安全性比较。针对这种状况，首先对现行的衬砌结构安全性评价方法进行简化，提出衬砌截面安全包络线的概念，根据衬砌截面内力是否位于安全包络线内侧，即可判定衬砌截面的安全性。然后，在探讨截面安全包络线与极限承载力曲线关系的基础上，提出利用截面极限承载力曲线计算衬砌截面安全系数，进而评价衬砌安全性的方法。研究结果表明：根据衬砌截面安全包络线的概念，对于任意截面内力可简便直观地判定衬砌截面是否安全；衬砌截面内力点（M，N）位于极限承载力曲线关于坐标原点的几何相似曲线上，坐标原点和截面内力点的连线与极限承载力曲线相交，交点到原点的距离与内力点到原点的距离的比值则为衬砌截面的安全系数；利用考虑材料非线性的衬砌截面极限承载力曲线，避免了现行规范中出现素混凝土衬砌比钢筋混凝土衬砌截面极限承载力大的现象。研究成果对衬砌截面安全性评价及衬砌结构设计理论的完善具有一定的参考意义。