衬砌背后空洞对隧道结构安全影响的模型试验研究

隧道衬砌背后空洞现象是隧道建设与运营中主要病害之一,这会改变隧道衬砌与围岩的相互作用关系,引起隧道结构应力集中而破坏。采用物理模型试验方法,模拟了隧道衬砌背后无空洞、单空洞、多空洞等3种工况。通过对比分析这3种工况在上覆荷载的作用下围岩压力、衬砌轴力及弯矩变化规律,获得了以下主要结论:①隧道无空洞时,衬砌与围岩接触良好,围岩压力、衬砌轴力及弯矩均随上覆荷载的增加而增大;②隧道衬砌背后存在空洞时,空洞范围内围岩压力无法传递到衬砌结构上,导致围岩压力、衬砌轴力及弯矩均随上覆荷载增加而减小,但衬砌结构因偏心距增大容易发生开裂破坏;③衬砌背后空洞对衬砌拱顶安全系数的影响最大,空洞数量越多安全系数降低越明显,但未改变安全系数在隧道横断面内的分布规律。     

大跨度傍山棚洞衬砌结构安全性分析

运用荷载结构法,计算棚洞三维衬砌结构各单元的内力值,并根据其衬砌结构的配筋情况进行安全性计算。数值模拟表明:棚洞衬砌结构的最大轴力出现在靠山侧边墙墙脚位置,最大负弯矩出现在曲墙中央区域,最大正弯矩出现在左顶板中央区域;跨中处断面衬砌结构的安全系数较柱顶支座处断面衬砌结构的安全系数略高,整个衬砌结构的安全系数满足相关JTGD70—2004《公路隧道设计规范》要求。     

公路隧道衬砌病害力学模拟研究

基于荷载-结构法隧道计算理论,建立了公路隧道衬砌的裂缝、材料劣化、空洞、附加荷载等病害的力学评价模型,研制了公路隧道衬砌病害力学模拟分析软件,以便量化评价衬砌病害对结构承载力的影响。工程算例分析表明:衬砌裂缝和空洞的存在均会降低结构的安全系数,且空洞区域内的结构安全系数影响比较平稳,随着与病害位置距离的增加,其影响能力亦逐渐减弱。     

隧道洞口段二衬病害评价分析及处治技术

为治理隧道洞口段二衬病害,以某隧道进洞口段二衬开裂病害实例,从二衬裂缝分布、衬砌厚度、钢筋间距、仰拱回填等方面分析衬砌病害特征,采用荷载结构法通过数值计算获得典型病害断面的弯矩、轴力、剪力和安全系数,评估隧道结构安全状态.研究表明:S0型和S5型衬砌最小安全系数均低于规范要求,运营安全风险较高.针对二衬病害提出了围岩注...     

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．     

新建上跨公路隧道对既有下方铁路隧道结构安全影响分析

新建隧道大角度上跨施工易对下方既有隧道结构造成不利影响,为了确保既有隧道运营安全,需对新建隧道上跨后的既有隧道结构安全性进行评价。依托重庆至黔江铁路徐家堡隧道工程,借助有限元软件MIDAS分别构建地层结构模型和荷载结构模型,对新建隧道上跨修建后既有隧道围岩变形、结构受力及安全系数进行系统分析。研究结果表明：由于上方土体大量卸荷,下方既有隧道整体发生隆起变形,最大变形位于仰拱处,增量为1.173 mm,现场沉降监测验证了数值计算的合理性。新建隧道的施工破坏了既有隧道的承载拱效应,导致结构受力增加,但均小于安全限值;荷载结构法表明,公路隧道修建前后下方铁路隧道结构最小安全系数分别为7.05、4.73,说明公路隧道的修建对铁路隧道有一定影响,但仍在安全可控范围内。     

基于ANSYS的厚度增减对公路隧道衬砌结构安全影响分析

按照《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)的相关规定和强度参数,采用荷载结构法,以深埋条件下隧道为例,对按最小厚度分别增减一定幅度的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对比分析.     

竹坑山隧道施工空洞影响分析

隧道空洞通常会导致"衬砌减薄"和"衬砌背后约束减少",基于泉(州)三(明)高速公路上的竹坑山隧道工程实例,分析了施工空洞对隧道结构的影响,采用相应的荷载一结构计算模型,计算二衬在这两种缺陷情况下的内力,并根据<公路隧道设计规范>对二衬结构进行了安全系数检算,通过对比无病害时二衬的内力和安全系数,明确判断空洞对隧道结构的...     

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。     

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.     

桥梁施工对既有铁路隧道的影响分析

以广州从化至黄埔高速公路上跨既有大梅山铁路隧道为依托,运用有限元软件MIDAS GTS NX模拟了桥梁的施工过程,得到了大梅山隧道在桥梁附加荷载作用下的衬砌安全系数和收敛变形,结果表明桥梁施工时大梅山隧道的安全处于可控状态。     

带裂缝隧道衬砌安全性评价及处治技术研究

为深入研究带裂缝隧道衬砌安全性评价的方法及裂缝处治技术,基于隧道衬砌裂缝调查结果,利用综合判定法对带裂缝隧道衬砌段的安全性进行了全面评价,同时利用刚度退化理论对带裂缝隧道衬砌结构的安全系数进行了验算,在此基础上,采用埋管注浆法和"钢拱架+注浆锚杆"法有针对性的对不同安全性的带裂缝隧道衬砌段进行了处治。研究结果表明:综合判定法融合了各单指标评价体系,使其对带裂缝衬砌安全性评价结果更加全面、客观、准确;利用刚度退化理论对带裂缝隧道衬砌安全系数验算结果与安全性评价结果基本吻合,二者共同为带裂缝隧道衬砌的处治提供了理论依据;采用埋管注浆法和"钢拱架+注浆锚杆"法对不同隧道段有针对性的进行处治,可取得良好的效果。     

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。     

浅埋富水地层防水型铁路隧道衬砌结构力学特性分析

运用荷载-结构法,计算分析了不同地下水位线对浅埋富水地层铁路隧道衬砌结构轴力、弯矩峰值大小及位置的影响。计算分析结果表明:随着地下水位的降低,衬砌结构轴力峰值不断减小;衬砌结构弯矩峰值呈现出不同程度的波浪形增大;轴力在衬砌横断面上呈“鸡蛋”式分布。当地下水高于拱顶时,隧道衬砌结构轴力和弯矩值都比较大,设计时应将水荷载作为浅埋富水地层隧道结构受力的主要荷载之一。     

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。     

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。     

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。     

高速公路开挖对龙王渠隧道的影响分析

通过建立地层-结构模型,利用FLAC3D软件对前龙高速公路路基开挖及公路运营期对大准铁路龙王渠隧道的影响进行了模拟计算,计算了公路施工前、施工期以及运营期三个阶段共计四种工况隧道衬砌结构的应力和变形状态,表明铁路隧道衬砌结构在四种荷载工况下的强度和变形满足规范要求。     

大跨连拱隧道初期支护与二次衬砌相互作用分析

大跨连拱隧道受结构和跨度的影响,其初期支护与二次衬砌各自承受不同的围岩压力.通过计算分析,二次衬砌所受荷载比初期支护大得多,而且在初期支护与二次衬砌间存在不均匀压力,二次衬砌是主要承载结构,设计和施工时要合理掌握二者间的荷载分配比例.     

考虑水压力作用下隧道衬砌厚度的探讨

在软岩富水段中,隧道衬砌所承受的力应为围岩压力与水压力之和。以永吉高速公路六月田隧道为工程实例,通过公式计算出围岩压力与水压力,采用荷载结构法对二次衬砌进行了计算,不考虑水压力情况下,45 cm厚的二次衬砌最大应力值为10.8 MPa,能满足规范要求,而考虑水压力的情况下,衬砌应力最大值为13.1 MPa,不能满足规范要求;在考虑水压力情况下,当二次衬砌厚度增大到55 cm时,二次衬砌最大应力值为10.6 MPa,能满足规范要求。对类似的工程有一定的借鉴意义。