基于物元理论的公路隧道衬砌结构技术状况评估模型

为了评估施工期高速公路隧道衬砌结构技术状况,文章运用层次分析法建立由目标层、因素层和指标层构成的递阶层次结构模型,分析影响隧道衬砌结构的各种不确定性因素;采用物元理论、模糊集合论和信息熵理论,构建熵权模糊物元评估模型.工程实例应用结果表明,交工前隧道结构技术状况为IA,衬砌破损程度等级为一般;衬砌裂缝和衬砌背后空洞是影响评估结果的最主要因素.研究认为:该评估方法考虑了指标因子的不确定性,将主观权重与客观权重相结合,避免了传统评判方法中的主观随意性,所得结果更加符合客观实际.     

新七道梁隧道大型火灾损毁调查及处治方案

2011年4月8日凌晨3时许,兰州—临洮高速公路新七道梁隧道上行线—紧急停车带处两辆罐车追尾着火,造成隧道上行线土建部分及交通工程严重损毁.通过对该段落衬砌结构损伤程度的检测、评估,对不同损伤程度的衬砌结构、路面及电缆槽等分别提出了不同的恢复设计方案.对新七道梁隧道4.8灾害损毁结构恢复设计方案进行探讨,旨在对新建隧道相关设计有所思考,避免类似灾害的发生,同时能够为同类工程提供一定的借鉴和参考.     

基于线阵相机的运营隧道衬砌裂缝图像采集方法试验研究

隧道病害检测中衬砌裂缝的检测十分重要。基于目前我国隧道衬砌裂缝检测自动化程度低、效率低、精度差、易漏记等情况,文章对采用线阵相机的隧道衬砌图像采集方法进行了试验研究。首先介绍了试验条件下的线扫描成像检测基本原理,其次对试验设备及系统集成进行了理论分析和设备选型,最后在试验条件下进行了测试,完成了隧道衬砌模型的图像数据采集。结果表明,提出的图像采集方法能够应用于隧道衬砌裂缝图像的采集,为真实隧道环境下基于线阵相机的隧道衬砌图像采集提供切实可行的理论参考依据。     

地层注浆加固对隧道与地下水相互作用过程中的“双赢”影响效应分析

目前山岭隧道大多采用的"半包"防水方式,可较为有效地降低衬砌背后水压荷载作用,但同时造成地下水资源的大量流失。文章通过建立隧道瞬态渗流模型,分析了"半包"防水条件下隧道施工及运营过程中隧道排水流量及水位变化规律,以及运营过程中衬砌背后水压力分布规律;研究了帷幕注浆和径向注浆两种方式不同工况下不同注浆范围及参数对排水流量、水位变化及衬砌水压荷载的影响效应。数值分析结果和工程实践表明,地层注浆加固既可降低衬砌背后水压荷载,又可减少地下水资源流失量,从而可以实现隧道与地下水相互作用过程中的"双赢"影响效应。文章最后对"半包"防水条件下仰拱是否设置排水系统进行了分析探讨。     

基于全景展开图像的隧道衬砌渗漏水数字化识别方法研究

文章通过隧道衬砌展开影像生成器软件对隧道衬砌渗水区域采集影像进行特征点提取、图像匹配、模型识别、图像展开与拼接处理,得到隧道衬砌的全景展开图像。利用图像分割与处理技术,对全景图像采用灰度图像转换、阀值选取、二值图像开闭运算等原理实现对图像渗水区域信息的识别与修正,并基于贵州某运营公路隧道衬砌渗漏水实例,经过若干算法程序提取出该隧道渗水病害的位置、面积及病害长度等特征信息,建立了一套隧道衬砌渗漏水病害的数字化识别系统,可为隧道衬砌渗漏水检测提供一种便捷、高效、全面的综合检测手段。     

隧道衬砌脱空及厚度不足的原因分析与防治措施初探

隧道衬砌脱空及厚度不足是隧道施工及运营过程中常见的质量缺陷,存在极大的质量安全隐患。基于此,文章从隧道开挖、初期支护、防水板施工、模板安装、混凝土浇筑及养护质量等方面进行了分析和总结。结果表明,影响隧道二次衬砌脱空的因素涉及隧道施工的各个环节,必须从各环节加以严格管控;带模注浆、及时进行第三方检测以及改进衬砌混凝土施工工艺和研究开发新材料新设备对防治隧道衬砌脱空及厚度不足具有明显的效果。     

铁路隧道衬砌施工自动浇筑振捣新技术

铁路隧道衬砌质量问题导致的衬砌背后空洞、开裂、掉块等病害会对铁路正常运营造成极大威胁,混凝土的浇筑和振捣是保证隧道衬砌质量的关键.为此,研发了一种隧道衬砌施工自动浇筑振捣新技术,以提升隧道衬砌质量.研究表明,自动旋转布料机逐窗浇筑技术每次换管时间仅为3～4 min,具有结构简单、操作方便、效果优良、安全可靠的特点,既加...     

衬砌开裂隧道的稳定性分析及治理技术

隧道衬砌开裂将影响隧道的承载能力和使用安全.文章主要分析了铁路隧道开裂状况及原因,对裂缝宽度的影响程度进行了分级,利用断裂力学的方法研究了衬砌开裂隧道的稳定性,并提出了相应的裂缝治理技术.     

高速公路隧道病害检测与处治技术研究

高速公路隧道病害问题严重影响行车安全。文章依托厦蓉高速鸡照隧道工程,针对其发生的衬砌开裂、电缆槽下沉、边墙渗漏水等病害问题,首先进行衬砌混凝土强度、隧道内轮廓等检测,然后结合检测结果对隧道病害原因进行分析,并给出了合理的处治方案。结果表明:(1)采用注浆钢花管锁脚以及增设钢筋混凝土仰拱的方法,可以有效提高隧道结构的稳定性;(2)在增设仰拱段设置横向排水管,并结合纵向排水管确保排水通畅;(3)重新浇筑隧道二次衬砌边墙严重变形开裂剥落段,并结合低预应力锚杆及粘贴钢带加固衬砌,可保证二次衬砌与围岩锚固成整体。     

特长隧道快速施工中的机械配套方案与优化

特长隧道的快速施工对机械设备的配套方案和施工效率提出了更高的要求,从某种意义上说,机械设备的配套方案决定了特长隧道快速施工的成效。文章分析了机械设备选型、配套应考虑的因素,包括施工方案、工期、隧道规模、断面形状、尺寸、作业人员健康状况及环保要求等,并对特长隧道快速施工中辅助洞的机械配套方案进行了研究,重点讨论了运输线开挖、锚喷支护、衬砌路面和辅助工序等施工机械配套方案。     

高烈度地震区公路隧道洞口段地震响应分析

根据隧道地震安全性评价报告和地勘资料,建立了三维数值计算模型并采用一致粘弹性人工边界模拟动力边界,对高烈度地震区公路隧道洞口段进行了瞬态动力计算。计算结果表明:在三向地震荷载激励下,洞口段衬砌的地震响应具有明显滞后性,衬砌以水平横向振动为主、轴向振动次之、竖向振动最弱;洞口段衬砌的拱腰部位将承受极大拉应力和剪应力,可设减震层吸收地震能量。通过对衬砌相对位移的分析得出,衬砌横向和轴向变形都很小,衬砌稳定性尚好。     

寒冷地区隧道温度、渗流规律与冻害预防

根据试验隧道的温度和水流量测试成果,得出了寒冷季节隧道水流量和隧道衬砌后浅层围岩温度随时间的变化规律。预防隧道冻害应有系统观念,一味提高隧道内温度或衬砌壁后温度未必有利于问题的解决。在试验隧道中采用了冻害综合防治措施,即:(1)加强拱顶围岩注浆;(2)选用低温柔性好的防水板;(3)喷射混凝土表面降糙;(4)采用LV法铺设防水层;(5)施工缝设置可排水止水带;(6)采用直接通至中央排水管的环向排水管并进行局部保温;(7)在衬砌下隅角背后设置保温层;(8)在衬砌壁后预埋电热带穿线管等,取得了良好的综合防冻效果。     

基于SVM的隧道衬砌空洞填充物雷达图像识别研究北大核心CSCD

衬砌背后空洞及其填充物对隧道结构安全具有重要影响,开展空洞探测识别对于结构安全评估和病害处置具有重要意义。首先采用室内试验和FDTD正演模拟相结合的方法,获得了空洞内填充空气、水、干砂、湿砂条件下的雷达图谱数据,并对不同填充物波形规律进行对比分析;然后,基于支持向量机算法对波形特征进行提取和分类识别,建立了一种空洞填充物的人工智能辨识方法。研究结果表明,采用傅里叶变换前的平均值、方差、平均绝对离差和傅里叶变换后的最大幅度值max(fft(X))四个统计量作为支持向量机的识别特征,可以有效区分出衬砌背后填充物的六种类型;当采取单一倾向数据时,识别准确率较好,六种物质二分类问题准确率均可以达到90%以上。     

包兰线东岗隧道病害整治措施与施工技术

文章介绍了包兰线东岗隧道地质病害情况及其原因分析、整治措施,施工中采用的超前衬砌背后地质探查、回填注浆固结围岩、洞身扩挖衬砌、洞门拆换及防排水施工技术。     

在建盾构隧道突发管片破损病害成因分析及治理措施研究北大核心CSCD

盾构法广泛应用于我国城市轨道交通隧道的建设中,盾构管片的病害问题也越发受到重视。文章针对某地铁在建盾构隧道突发管片破损病害,绘制了管片破损病害展布图,分析了相关资料和检测数据,明确了病害的成因机理,制定并实施了相应治理措施。研究结果表明:管片背后大范围空洞导致围岩对隧道的约束不足,引起已成型隧道在盾构机反推力和扭矩、同步注浆浆液浮力、刀盘水土压力和扭矩等作用下发生类压杆弯扭失稳是导致该病害的主要原因;隧道变形监测数据表明"背后注浆填充+破损部位修复"两阶段治理措施取得了良好的治理效果;盾构隧道施工过程中,应严格管控同步注浆质量,防止隧道轴线偏移引起盾构管片发生开裂破损等病害。     

基于等效渗透系数计算衬砌水压力方法研究

对于设置防水板和排导系统的复合式衬砌,由于防水板的隔水作用,围岩渗水主要通过防水板背后的盲管、反滤层及二次衬砌边墙底部排水孔排入隧道底部排水沟.这种地下水排导系统的设置,使得衬砌水压力的计算很难通过简化的解析方法求得.文章从工程实用化角度出发,提出了复合式衬砌等效渗透系数的概念和确定方法,其主要是通过引入虚拟的二次衬砌等效渗透系数“k1”,将设置防水板和排导系统的复合式衬砌的透水能力用等效渗透系数“k1”来表示.在复合式衬砌等效渗透系数的基础上,可以利用整体式衬砌结构的水压力计算方法估算衬砌水压力,等效渗透系数“k1”为复合式衬砌水压力的简化计算提供了有利条件.最后,通过算例验证了这种方法的合理性、有效性.     

双连拱隧道施工阶段衬砌裂损状态成因的研究

文章针对双连拱隧道施工期间衬砌裂损出现的过程、状态、分布特点及现场处置,综合现场勘查、施工过程分析、地形地质等因素,定性研究了衬砌致裂成因,建立了隧道进口衬砌裂损区段施工过程数值分析模型；考虑隧道所处位置实际地形条件、围岩构造参数、实际施工工序等,重点研究了衬砌结构内主应力的分布规律.研究结果表明,衬砌裂损的主要成因是偏压荷载作用造成局部应力大于正常设计承载力；由于地质构造复杂,施工中考虑不周、对塌方区处理固结不充分,加之施工中多次扰动、左右线相互影响等,使围岩松动软化.文章从理论上解释了该隧道衬砌裂损产生的机理,其结果与现场实际相吻合.     

基于两种拱盖法修建的青岛地区上软下硬岩质地层大跨隧道结构稳定性研究

拱盖法是基于纵深刚度差异较大的“上软下硬”地层条件,在充分吸取盖挖法、双侧壁导坑法等工法的成功经验或者不足之处的基础上发展起来的一种暗挖大跨隧道修建技术,拱盖法主要有双层初期支护拱盖法和二次衬砌拱盖法。文章以青岛地铁某暗挖大跨车站为例,结合站址范围内上软下硬复合地层的特征,通过数值方法对两种拱盖法修筑的隧道结构稳定性进行分析研究。结果表明:1)二次衬砌拱盖法采用纵向9 m拆撑安全步距施工时,外层初期支护棚护作用的“空间刚度效应”不足以弥补其拱盖的“拱”效应,双层初期支护拱盖法修筑技术更有利于隧道变形控制;2)隧道下部岩体开挖时拱盖结构的承载、保护作用显著,但在相同等地质环境条件下,二次衬砌拱盖法施工对拱脚岩体的塑性破坏作用更明显,换言之即二次衬砌拱脚对岩基的强度和刚度要求更高;3)初期支护拱盖法结构受力控制部位为拱肩及拱脚,二次衬砌拱盖法结构受力控制部位为拱脚,后者拱脚控制内力约为前者的1.56倍,前者的“梁”效应比较明显,后者的“脚”效应比较明显;4)为地铁百年服务工程安全计,建议优先考虑采用双层初期支护拱盖法施工。     

高速列车荷载作用下仰拱对隧道整体动力特性的影响分析

仰拱作为隧道衬砌的重要组成部分,其设置对改善隧道结构受力状况,提高隧道结构的整体稳定性都非常重要。但在列车激振荷载作用下,仰拱在隧道整体结构中所发挥的作用还需要进一步研究。文章通过数值分析方法,从动力学角度对仰拱在高速铁路隧道列车振动响应中的作用和影响进行了探讨;比较了不同仰拱形式下隧道结构各控制点的动力学特性及衬砌和围岩受力特性,可为隧道仰拱设置中综合考虑动静力影响提供参考。     

基于隧道内部环境的路面性能研究

文章针对隧道内空间、湿度、噪音及水等工作环境特点，分析隧道路面的工作性能和工作机理，提出适用于隧道内部特殊环境的橡胶粉改性水泥路面、露石水泥路面以及沥青铺装路面结构。