衬砌裂缝对隧道稳定性的影响分析

由于地质、设计、施工以及运营管理等方面的原因,运营中的隧道常常出现一系列的病害,其中最常见的就是隧道衬砌裂缝,严重影响了隧道的交通运营安全。以重庆八一、向阳隧道的病害治理工程为背景,运用有限元软件ANSYS对隧道衬砌裂缝受力性能进行数值模拟分析。结果表明:衬砌裂缝的存在导致衬砌应力集中,严重时甚至影响隧道结构的稳定性;裂缝深度越大,隧道结构位移、应力越大,裂缝尖端的应力集中现象越明显,最终应力达到材料的强度极限,从而导致隧道的失稳破坏。     

钻爆法公路隧道装配式衬砌结构关键技术研究

目前我国山岭公路隧道常采用钻爆法施工,隧道衬砌大多为传统的现场浇筑施工,这对人员健康、安全保障、施工效率和工程质量等都产生不利影响。随着经济和交通建设水平的提高,隧道建设趋向于标准化、机械化和预制化发展,根据国内外工程建设经验,预制装配技术的发展可以解决上述问题。在国内外缺乏相关研究和建设经验的前提下,针对钻爆法公路隧道的装配式衬砌结构进行了关键技术研究,如结构构造设计、衬砌类型选择、分块设计以及接头转动刚度等,提出装配式衬砌结构新型式,采用梁-弹簧模型对该结构的厚度、接头刚度进行模拟,分析其变形和内力分布特征,保证结构的安全可靠,为类似工程提供经验。     

隧道衬砌结构裂损机理及定量评估

隧道衬砌裂损影响衬砌结构的整体稳定性,并易引起渗漏水病害、基床病害和复合型病害等隧道病害,降低衬砌结构的耐久性和安全性.基于衬砌裂损的力学机理分析,将隧道衬砌混凝土裂缝发展过程分为6个阶段,给出每个阶段的状态描述,并针对引起衬砌裂损的隧道衬砌厚度不足及衬砌背后空洞两个影响因素进行深入研究,分别利用隧道衬砌的拉、剪应力集中系数进行计算,明确不同围岩条件下隧道衬砌厚度不足或衬砌背后空洞等因素与衬砌内部应力集中程度之间的内在联系,为进一步建立依据隧道衬砌检测结果进行隧道衬砌状态评估的评估体系提供了量化基础.     

在役隧道震害检测与评估

为了解公路山岭隧道因强震受损情况,避免次生灾害的发生,对隧道净空、衬砌厚度、衬砌强度、裂缝及渗漏水情况进行了全面的调查和检测,依据现行规范对其进行了技术状况评估。结果表明:隧道衬砌、路面、洞门结构及机电设施良好,可确保隧道安全运营;但需采取一定的堵漏措施,防止地下水渗流对隧道的影响。     

高速公路隧道二次衬砌裂损机理及安全分析

隧道衬砌裂损影响衬砌结构的整体稳定性,使隧道衬砌承载能力减弱,严重威胁隧道内行车安全,缩短了隧道的维护周期和使用寿命。基于衬砌裂损机理分析,文章对围岩变形机制与衬砌受力及变形机制进行了研究。结合重庆已竣工验收的5个高速公路隧道项目,采用荷载结构法建立计算模型,对拱部衬砌欠厚及脱空缺陷、边墙衬砌欠厚及脱空缺陷、不同部位衬砌欠厚及脱空缺陷分别进行了安全分析。该研究为衬砌裂损产生原因分析提供了借鉴,也为后续隧道衬砌裂损的防治与加固修复打下了基础。     

衬砌纵向开裂隧道地震响应振动台的试验研究

为了研究高速铁路双线隧道衬砌纵向裂缝对结构抗震安全性的影响,针对《铁路隧道设计规范》（TB 10003—2016）IV级围岩开展大型振动台模型试验,试验采用改进的静动耦合剪切模型箱,考虑隧道埋深、衬砌开裂位置和开裂形式3个影响因素,分析隧道衬砌的地震动应变和结构内力响应规律. 试验结果表明:在地震剪切波作用下,浅埋隧道和深埋隧道衬砌结构的破坏形式分别为受拉破坏和受压破坏,破坏位置均首先出现在拱腰,对应的无裂缝衬砌破坏时振动台台面输入波峰值加速度分别为0.8g和0.9g;拱顶和边墙处裂缝对隧道衬砌结构抗震安全性影响较小,而拱腰处裂缝影响显著;浅埋和深埋条件下,拱腰处有裂缝的衬砌破坏时振动台台面输入波峰值加速度分别为0.5g和0.6g;纵向裂缝的开裂形式不同,衬砌破坏时对应的峰值加速度基本相同;在深埋条件下,相比于正截面裂缝,拱腰处斜截面裂缝导致衬砌结构破坏后变形速度加剧.      

浅埋圆形复合式衬砌隧道动应力响应研究

为了分析浅埋复合式衬砌隧道动力响应特性,基于Fourier-Besselh级数展开法,给出了半无限空间内平面SV波入射下浅埋圆形复合式衬砌隧道动应力集中系数级数解析解,分析了SV波入射角和入射频率参数对衬砌动应力集中系数的影响,研究表明:在SV波入射下,双层衬砌隧道二次衬砌的动应力集中系数幅值大于初衬值;在隧道外部敷设减震层后,由于减震层剪切刚度较低,隧道动应力特性发生明显改变,当低频入射频率参数为0.25,入射波垂直入射时,设减震层可以降低衬砌动应力集中系数20%;SV波入射角度和入射频率参数对衬砌动应力集中系数有显著影响,随着入射角和入射频率参数增大,衬砌动应力系数幅值和分布越来越复杂.      

新建横通道与既有隧道交叉点处理方案探讨

针对新建横通道对既有隧道的影响,以本溪市三架岭隧道为实例,通过数值模拟,得到交叉点各位置应力集中系数数值,为工程方案提供理论依据;提出对既有隧道衬砌、附属结构设施的设计方案与施工措施,保证既有隧道衬砌结构稳定及附属结构的有效性,为类似工程提供借鉴。     

浅论隧道衬砌混凝土裂缝的成因与防治

在山岭隧道施工中,二次衬砌混凝土裂缝成为带有一定普遍性的质量问题.以湖北省武英高速公路隧道的衬砌混凝土施工过程为背景,针对混凝土裂缝产生的原因,提出裂缝的预防和治理方法,对提高混凝土衬砌施工水平有借鉴意义.     

不良地质条件下公路隧道施工力学特性研究

为深入研究不良地质条件下隧道施工力学特性,提高隧道施工效率,保证施工安全,依托某高速公路隧道,利用现场监测、数值模拟手段研究施工过程中隧道支护结构接触压力、弯矩值、轴力值情况,并对其进行对比分析。研究结果表明:在偏压软弱地层条件下,围岩与初支间接触压力极易形成应力集中;二衬与初支间接触压力分布不均衡;右侧拱脚弯矩值较大,且分布范围较广;隧道衬砌轴力在拱顶和仰拱处均产生了应力集中。研究成果为类似工程提供了技术支持。     

隧道衬砌背后空洞对其支护结构力学性能的影响性研究

为深入研究隧道衬砌背后空洞对其支护结构力学性能的影响,依托某高速公路隧道,利用室内模型试验、数值模拟手段分别对其支护结构应力进行分析,并对两种手段的研究结果进行了对比分析。研究结果表明,当隧道拱顶、右侧拱腰部位衬砌背后存在空洞时,对应部位的支护结构最先出现裂缝,且产生较大的弯矩值及衬砌应力;隧道衬砌背后空洞将减弱其支护结构与围岩的相互作用,严重影响其力学特性。     

南京长江隧道原型管片结构破坏试验研究

为探明南京长江隧道管片衬砌结构的破坏特征,采用"多功能盾构隧道结构体试验系统",对其原型管片衬砌结构进行了试验研究.将结构承受的水压力与土压力分离加载,并对大型水下盾构隧道结构在通缝和错缝拼装方式下的不同破坏特征进行了探讨.研究结果表明:南京长江隧道管片衬砌的破坏主要以弯曲开裂为主;结构裂缝扩展往往伴随着结构变形和纵缝张开量的显著发展;不同拼装方式的结构变形、裂缝扩展与纵缝张开量存在较大差异,与通缝拼装管片结构相比,错缝拼装管片结构变形、纵缝张开量较小,而裂缝扩展较快.     

地铁盾构双线隧道施工地层变形及衬砌结构应力数值分析

为预测盾构双隧道施工周围土体的变形及衬砌结构管片应力规律,以石家庄地铁1号线07标段北宋—谈固站区间双线隧道为工程背景,在考虑各土层材料性质及盾构施工工艺的基础上,利用FLAC3D建立了盾构双隧道的三维精细数值模型,研究了盾构双隧道衬砌管片的应力规律,并与现场实际监测数据进行了对比分析.结果表明:盾构隧道开挖造成的地层沉降大致沿隧道轴线与水平线夹角45°向地表扩散.横向地表沉降的影响距离距隧道中心约为30m.随着隧道埋深增加,对应地表监测点位累计沉降值变小,与隧道埋深成反比对应关系.隧道附近土体的第一主应力存在应力集中现象,应力集中系数约为1.3.衬砌管片应力分布存在差异性,靠近双隧道共同扰动的管片侧的拉应力和剪切应力集中现象较为明显.衬砌管片横断面形变以"椭圆化"变形为主,兼有断面收缩变形.     

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。     

隧道富水区段衬砌渗漏水治理技术探讨

隧道工程施工建设由于其特殊性,需要在原有地质地层中挖空在施工作业,因此,形成了隧道衬砌地下水低压力区,这对地质底层原有的水平衡造成破坏,这部分区域施工质量在很大程度上决定着整个运营隧道的防渗能力。通过对某一隧道的地质状况及衬砌渗漏水的情况进行分析,对隧道富水区段衬砌渗漏水治理技术进行了研究。     

穿越活动断裂带隧道抗错断措施研究

川藏铁路隧道工程穿越诸多活动断裂带,断裂带的蠕滑是一个长期缓慢的活动过程,蠕滑的累计位移效应会严重的影响隧道的安全.以川藏铁路通麦隧道为工程背景,提出了两种抗错断措施,分别设置变形缝和柔性缓冲层,通过有限元三维模型研究两种抗错断措施的工程效果,重点关注隧道衬砌的位移变化和应力变化.结果表明:1)在活动断层与上下盘交界面附近的衬砌易产生位移突变,且此范围内会产生明显的应力集中现象;2)无法依靠仅设置变形缝或设施隔振层而明显减少活动断裂带蠕滑所造成的衬砌位移,从数值上来看,隧道位移极值排序为:设置变形缝工况设置变形缝和柔性缓冲层工况无措施工况设置柔性缓冲层工况;3)设置变形缝和设置柔性缓冲垫层均可以减小衬砌应力,而设置变形缝的抗错断效果高于设置柔性缓冲垫层.     

隧道穿越活动性断层处置技术的探讨

在地下工程建设中,特别对于山区公路隧道,活动性断层的影响和破坏程度比其他类型工程更加明显。文章结合目前国内外应对隧道穿越活动性断层的主流研究思路,以某山区公路隧道为例,尝试提出一种具体可实施的综合处理措施,通过洞身超挖、衬砌节段设计、节段间柔性连接设计以及剪切缝设计等多种设计相结合,以保证隧道顺利通过断层影响带,满足隧道运营期间的安全性和耐久性要求。     

超高边坡开挖对既有隧道衬砌结构安全影响分析

以某临近既有隧道的道路改建高挖方边坡工程为研究对象，利用有限差分软件模拟分析了边坡逐级开挖过程中隧道衬砌结构变形与主应力的变化规律，计算了衬砌结构安全系数进而评价隧道结构稳定性，并结合现场测量数据分析验证仿真模拟的可靠度。结果表明：随着超高边坡逐级开挖，隧道衬砌结构各部位变形均增大，最大主应力从压应力变为拉应力而最小应力均表现为压应力；安全系数大幅度降低，Ⅲ阶段右拱腰存在局部破坏风险，Ⅳ阶段拱顶与左边墙易受拉破坏；模拟值高于实际值，减少边坡爆破施工可确保隧道运营阶段的安全性，可为相似工程提供一定参考价值。     

隧道衬砌混凝土裂缝的成因与防治

岭隧道施工中,二次衬砌混凝土裂缝成为带有一定普遍性的质量问题。文章针对混凝土裂缝产生的原因,提出裂缝的预防和治理方法,对提高混凝土衬砌施工水平有借鉴意义。 随着国民经济的发展,山岭地区新建高等级公路越来越多,隧道工程所占的比例逐步增大。隧道二次衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送混凝土施工工艺,但混凝土硬化过程中产生的裂缝不仅影响了美观,还给工程质量留下了隐患。     

隧道开挖爆破振动对邻近高速隧道的影响分析

以温州市宁波路太平山隧道工程为依托,利用FLAC3D有限差分数值计算软件,对该隧道开挖爆破全过程进行了数值模拟,研究了隧道开挖爆破震动波对周边金丽温高速隧道的影响分析。结果表明,在既有隧道90 m以外的新建隧道开挖爆破施工对既有隧道结构影响较小,最大振幅位于洞口处衬砌,洞身内部衬砌对围岩影响较小。