隧道衬砌背后空洞健康判据试验研究

从研究衬砌背后空洞单项指标判据出发,结合实例采用室内大比例尺模型试验,分析了衬砌背后存在不同尺寸空洞时结构的承载力大小变化、病害产生形式和变化规律等.得到了隧道衬砌背后空洞的单项指标健康判据:隧道健康状态时背后无空洞,处于亚健康时背后空洞小于100 mm,病害阶段时背后空洞介于100～550 mm之间,病危阶段时背后空...     

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.     

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。     

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...     

公路隧道常见病害及防治措施研究

隧道病害是长期困扰我国交通运输事业可持续发展的关键问题。针对国道307、省道315、阳泉天子庙隧道中存在的隧道衬砌结构开裂、隧道水害、衬砌腐蚀、衬砌结构背后空洞和不密实等病害,分析其产生原因及致灾后果。提出了隧道病害的预防措施,从而提高衬砌结构的承载力、围岩自稳性、底板稳定性等。针对隧道不同的病害类型,提出了相应的处治措施,预防与治理相结合,对提高公路隧道安全性有积极意义。     

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。     

基于贵南高铁九万大山四号隧道多功能衬砌台车的研究与应用

本文基于实际工程案例,论述了多功能衬砌台车的设计方案,并以此分析了隧道衬砌的施工方案,结果表明衬砌结构整体性好,避免了后期运营出现衬砌表观质量、开裂、背后空洞、拱顶掉块等病害。     

钢带支护系统在隧道衬砌加固工程中的应用效果分析

以某隧道工程为研究对象,重点分析了隧道拱顶、拱腰和边墙存在空洞时,采用W钢带加固隧道所产生的作用和效果,得到以下结论:隧道衬砌背后不存在空洞时,采用W钢带加固之后拱顶沉降减小了45. 7%,说明W钢带具有良好的加固作用;隧道衬砌在拱顶、拱腰和边墙后侧存在空洞时,采用W钢带加固可以有效提高衬砌的承载能力,并可以改善隧道背后存在空洞带来的问题;采用W钢带加固之后,相比于未加固时,隧道衬砌竖向位移均减小,对于隧道衬砌在拱顶、拱腰和边墙后侧存在空洞时,加固后拱顶沉降依次减小了69. 9%、41. 9%和45.4%,即W钢带对提升拱顶位置处衬砌承载能力的效果最为显著。     

地质雷达检测隧道衬砌常见病害模型实验研究

建立了由素混凝土、单层钢筋网及双层钢筋网3个区段组成的隧道衬砌试验模型,模型中布设了常见病害（空洞、空洞积水和混凝土析水）。模型自然养护28天,运用地质雷达对衬砌模型进行检测。对比隧道衬砌模型的地质雷达剖面图与实际的衬砌布设情况,可得结论：地质雷达检测对钢筋的存在反应敏感;双层钢筋网检测存在一定程度的缺陷;病害复杂（叠加）处检测图像辨识准确度较差;钢筋网的存在对其上下方病害的检测存在一定的影响;空洞积水的反射特征明显,易于识别;地质雷达（配800 MHz天线）的检测精度约在50 mm范围内,不能完成小尺寸空洞的检测。这为隧道衬砌常见病害的检测识别提供了一定的经验依据,并对隧道衬砌中双层钢筋网内病害和小尺度病害的检测做了初步探讨和研究。     

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。     

隧道衬砌背后注浆防水及裂缝渗水整治技术研究

由于隧道初期支护表面不平顺,防水板铺设施作衬砌后,则衬砌背后不密实或存在空腔,易造成隧道出现渗漏水危害。详细介绍了注浆粘贴防水板和回填注浆两种消除衬砌背后空腔方法的具体施工过程,详述了高压注浆法等隧道裂缝渗水整治技术,可为类似工程施工提供借鉴。     

岩石蠕变对隧道二衬结构影响的研究

岩石蠕变是岩石的重要力学特征之一。在隧道开挖完之后的很长时间内,围岩会因为蠕变而进行应力调整,蠕变产生的荷载由隧道的初衬和二衬联合承担。而当今隧道的使用寿命规定为100a,隧道设计中往往将二衬作为安全储备,没有通过分析围岩蠕变荷载对二次衬砌的影响对二衬进行设计。如不对此进行准确分析并采取有效的控制措施,长时间的蠕变将会对隧道二衬结构产生严重影响。因此,分析隧道二衬受力以及健康程度随时间的变化是十分有必要的。结合铜锣山隧道工程,利用大型有限差分软件FLAC3D的Bur-gers蠕变模型,分析了不同时间蠕变对围岩应力重分布以及对二衬的力学性能的影响,得出一些有价值的结论:岩石蠕变造成隧道断面围岩应力、作用弯矩的大小及位置发生变化,对衬砌的安全造成影响。     

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.      

风沙冲蚀下钢结构涂层的界面应力与破坏准则

为表征和评价风沙冲蚀作用下钢结构涂层界面结合强度，以西北地区风沙流特征为背景，利用接触力学和界面力学理论建立了在风沙冲蚀作用下钢结构涂层的界面应力表达式.结合断裂力学理论和有限元分析方法，确定了钢结构涂层的界面起裂位置.在起裂位置处建立了考虑压应力影响的界面应力破坏准则.研究结果表明：当冲蚀角度为30°和60°时，最大界面剪应力分别位于冲蚀点前侧200 mm和180 mm处，最大界面压应力分别位于冲蚀点前侧100 mm和50 mm处，涂层界面的起裂位置为最大界面剪应力处.风沙冲蚀作用下涂层的界面应力破坏准则与莫尔-库伦强度准则相似，斜率的大小取决于沙粒的冲蚀角度，且当冲蚀角度为30°和60°时，斜率大小分别为-0.599和-0.467.     

隧道二衬裂缝允许灌浆压力的力学模型分析

通过简单的ANSYS断裂力学模型,计算隧道二衬裂缝在不同灌浆压力作用下的缝端应力强度因子,并依据裂缝扩展准则的判据,分析不同灌浆长度时的允许灌浆压力,给压力灌浆修补隧道二次衬砌裂缝方面提供科学、合理的理论支撑。     

拉索式电涡流阻尼器力学模型及性能试验研究

提出一种新型的拉索式旋转电涡流减震系统，该系统由惯容器、弹簧和阻尼单元组成. 为验证该减震系统的减震机理，建立了装配阻尼器的单层框架力学模型，分别进行了单层框架、导体盘为5 mm铜板、10 mm铜板、5 mm铁板、5 mm铜板与5 mm铁板复合时的惯容器和不同材质的导体盘在10、20、30、40 mm气隙下带电涡流阻尼器的振动测试，以分析导体盘与永磁体间的气隙大小、导体盘材质和导体盘厚度对阻尼器附加阻尼比的影响. 试验结果表明:在铜板后附加铁板，阻尼增加至铜板的1.9倍、铁板的1.4倍，可最大化增加阻尼；气隙是影响电涡流阻尼的关键因素，当气隙增大时，阻尼比会迅速减小，调节气隙大小是改变结构附加阻尼比最有效和最容易的方法；阻尼器提供的阻尼比最大可达15.40%，证实了该阻尼器具有较强的耗能能力.      

运营隧道衬砌结构技术状况的评定方法研究

运营隧道衬砌结构技术状况的优劣直接关系到隧道内行车和行人安全,如何对运营隧道衬砌结构技术状况进行合理评定成为人们所关注的重点.针对目前隧道工程界已有的隧道衬砌结构技术状况评定方法存在的不足,首先提出了＂隧道健康度＂和＂隧道健康度函数＂的基本概念,将检测隧道划分为若干评定单元,然后将检测数据分配于各评定单元之上,并通过隧道健康度函数,建立了隧道现场检测数据和评定结果之间的一一对应关系,建立了一种基于现场检测数据的隧道衬砌结构技术状况分段式量化评定方法,并通过工程实例验证了该评定方法的有效性.