基于温度比拟法的隧道衬砌水压精细化模拟分析

为验证温度比拟法在隧道衬砌水压计算中的精度与可行性,在隧道开挖未支护、施作衬砌以及围岩注浆3种工况下,将该法的计算结果与理论解析法轴对称解、流固耦合法进行对比.针对高速公路典型双车道马蹄形断面建立含有隧道防排水系统的精细化模型,研究衬砌外水压力在隧道横断面和纵断面上的分布规律.结果表明:施作衬砌后,衬砌外水压力明显增大,围岩注浆则可在围岩和衬砌之间形成水压过渡缓冲区,使衬砌外水压力减小;衬砌外水压力在纵向排水管以上呈周期性分布,在排水节间中部最大,在环向排水管处最小;横断面水压则呈现倒葫芦形,在拱脚处最小,在拱顶和仰拱处较大;在既定的计算假设下,温度比拟法与轴对称解的最大误差为0.3%,与流固耦合法的最大误差为14.8%,满足工程精度要求.      

隧道衬砌外水压力的理论与数值研究分析

随着高水位隧道及海底隧道的增多,隧道衬砌外水压力的计算是一个亟待解决的问题。本文采用理论分析方法,推导了高水位隧道衬砌外水压力的理论解析解公式,在理论解的基础上,采用数值分析方法,对理论解的合理性进行验证。通过本文的研究,对高水位隧道衬砌外水压力的计算,提供一种简洁可靠的方法。     

海底隧道围岩注浆效应研究

针对海底隧道建立了研究隧道涌水量及注浆圈外水压力的简化模型,经过理论推导得出隧道排水量以及注浆加固圈外水压力的解析公式;由拉格朗日差分法(FLAC2D)建立数值计算模型,在隧道周边范围对软弱围岩进行注浆。对比海底隧道在注浆前后位移场和涌水量的变化,结果表明:通过注浆提高了围岩的抗剪强度和抗剪刚度,使隧道顶、底板位移得到了有效的控制,隧道的涌水量大为降低,起到了良好的止水效果,有利于围岩的整体稳定。该结果对富水地层条件下的海底隧道工程涌水量预测及注浆处治措施提供一定的理论参考。     

水压条件下矿山法隧道主体结构的受力特征

为探明水压条件下矿山法隧道主体结构的受力特征,采用模型试验研究高水压条件下衬砌的力学行为、结构与围岩、地下水相互作用关系及结构破坏模式.研制了马蹄形断面非均布水压-土压加载装置,模拟大断面隧道衬砌主体结构在不同水压与土压共同作用下的力学行为.研究表明:弯矩沿衬砌周向总体上呈蝴蝶形分布,轴力呈近似椭圆形分布;土压力增大使结构弯矩、轴力、最大变形量和偏心距均增大;侧压系数增大使结构弯矩不同程度地减小,而使轴力增大;水压增大使衬砌轴力迅速增大,而弯矩增大较慢;高速铁路隧道衬砌结构承受的极限水压不宜超过500 kPa.      

岩石隧道衬砌渗透水的影响因素及防治措施

为分析隧道渗透水的危害,将达西定律带入能量守恒定律,导出隧道衬砌渗水压力的计算公式,从而得出影响隧道衬砌渗水压力的各个因素。以某隧道为例建立有限元模型,分析隧道衬砌应力随水位差和水头损失的变化情况,找出应力最大的位置。综合考虑应力分析结果及隧道衬砌渗水压力的影响因素,从水位差(储水量)、岩体、衬砌等方面提出防治隧道渗透水的措施。     

控制型防排水隧道渗流场数值分析

分析隧道开挖过程中采用地下水控制排放措施时,隧道周围渗流场的变化情况,得出不同注浆圈渗透系数和厚度时隧道开挖排水量的大小,以及隧道开挖排水造成的地下水位降深情况。通过分析得出注浆圈厚度和渗透系数存在最优值。研究结论对于富水隧道施工有一定的指导。     

不同水位下隧道排水管结晶堵塞引起的衬砌应力分析

为研究不同水位下隧道排水管结晶堵塞引起的衬砌应力变化规律,通过"以板代孔"法对排水管堵塞进行模拟,研究了5种堵塞工况与4种地下水位工况下隧道衬砌应力变化规律。结果表明:不同堵塞工况与不同水位工况下隧道衬砌应力变化规律是一致的;在同一堵塞程度下,随着原始地下水位的升高,隧道衬砌应力随之增加,隧道左右拱脚处衬砌最大主应力差值随之增加,最小主应力差值随之减小;在同一水位工况下,堵塞程度75%是隧道衬砌受力变化的转折点。由此可见,由于排水管的堵塞,衬砌应力明显增加,当地下水位由于排水系统堵塞升高时,衬砌受力更为不利。因而在隧道建设过程中应重视排水系统有效排水,保障衬砌结构安全。     

坦赞铁路隧道现状及加固修复技术探讨

对坦赞铁路隧道的现状进行全面调查、分析,明确了隧道衬砌修复加固的原则,提出了整治隧道病害的措施方案。隧道衬砌病害修复的措施主要包括注浆加固、锚喷加固、碳纤维布加固、套拱加固、镶嵌钢轨拱架加固和基底加固等。结合工点特征,采用其中的一种或几种措施,可有效治理隧道病害。     

锚网喷及W钢带支护在隧道衬砌加固中的应用

结合浙赣铁路周里冲隧道衬砌开裂加固实例,介绍了针对电气化大断面双线隧道衬砌开裂加固,通过采用注浆锚杆和W钢带以及喷射钢纤维混凝土等新材料和新技术,取得了良好的整治效果。     

富水公路隧道渗流场数值模拟及应用

应用有限元软件分别针对两种围岩级别下有无注浆加固圈4种工况,对某高速公路隧道富水区段开挖过程的水—力耦合效应进行了分析。结果表明:注浆圈的施作,在改变水头等高线分布的同时改变了隧道附近一定范围内围岩的综合渗透系数,减小了隧道内的排水量。但排水量并不随注浆圈厚度的增大而有明显减小。数值分析可以很好地反映注浆圈对围岩的止水作用,可为同类工程问题的解决提供依据。