基于收敛-约束法的预衬砌支护适用性研究

有效控制掌子面超前核心土的预收敛变形是控制软弱围岩变形的重要措施,采用机械预切槽技术施作形成的横向连续壳体的预衬砌支护能够起到保护超前核心土的作用,从而控制预收敛变形。由于掌子面处时空效应的影响,预衬砌支护与围岩间的相互作用过程十分复杂。根据收敛-约束法的基本原理,文章推导出了预衬砌与围岩相互作用荷载的理论求解方法,并基于安全性对预衬砌适用埋深随混凝土强度、围岩参数、预衬砌支护参数的变化进行了研究。研究结果表明:预衬砌混凝土抗压强度越大,预衬砌适用埋深越大,混凝土抗压强度与适用埋深基本呈线性关系;随着应力释放系数的增大,同一混凝土抗压强度条件下的预衬砌适用埋深增加;预衬砌厚度对预衬砌适用埋深具有显著的影响,预衬砌厚度越厚,预衬砌适用埋深越大;隧道直径减小时预衬砌的适用埋深增加。     

柔性比对隧道地震动力响应影响研究

地震作用下隧道与围岩动力相互作用的强弱与隧道和围岩的相对刚度关系密切,为分析地震作用下隧道衬砌与围岩相对刚度对结构内力的影响,文章引入柔性比的概念进行抗震数值计算分析。通过对地震波、边界条件进行处理,建立计算模型分析在不同围岩等级、衬砌厚度、混凝土强度等级、隧道直径情况下结构内力的变化情况,并给出了不同柔性比条件下隧道衬砌地震反应的基本规律。结果表明,柔性比越大,地震作用下隧道的内力越小;在进行隧道结构多道设防时,相邻结构的刚度应逐渐变化,且每一层的厚度不应过大。     

隧道单层衬砌结构水压力特征研究北大核心CSCD

针对隧道单层衬砌材料性能、结构受力状态等的研究成果较多,但对于水压力分布特征的研究较少。基于此,以单层衬砌喷混凝土单一结构和复合式夹心结构为研究对象,基于渗流连续性方程和达西定律,推导了水压力计算公式,分析了喷混凝土层渗透系数、单层衬砌厚度等因素对水压力的影响规律。研究结果表明:(1)进行单层衬砌设计时,应采用围岩注浆等措施减小围岩渗透系数,设置必要的排水措施,不宜特别强调外层喷混凝土层的抗渗能力,以降低单层衬砌结构水压力;(2)单层衬砌厚度在满足围岩荷载和自重荷载作用的前提下,宜尽量减小厚度,建议厚度不超过40 cm;(3)复合式夹心结构的内层厚度应小于外层厚度的4/5。     

浅埋单拱大跨无柱车站抗震分析研究

文章简要阐述了地铁抗震分析常用计算方法的优缺点及适用性,并结合青岛地铁4号线人民会堂站实际情况建立有限元模型,计算分析地震荷载作用下车站动力特性,通过对比结构各点内力及位移,结果表明:(1)反应位移法、反应加速度法计算地震响应结果普遍比时程分析法大,且车站刚度越大,偏差越大;(2)鉴于E3状态下结构弹塑性本构误差较大,对于截面变化不大、地层较为简单的车站弹塑性层间位移可采用弹性层间位移乘以延性系数;(3)惯性力法计算普遍比反应位移法小,但当车站惯性力起主导作用(即车站刚度相对于土体很大)时,惯性力法与反应位移法计算相差不大;(4)青岛车站基本位于花岗岩中,结构动力响应90%是由剪切力引起,不同于昆明、常州、郑州等土体抗震分析结果;(5)地铁结构层间位移角随车站埋深增大而增加,随矢跨比、围岩弹模、二次衬砌厚度增加而减少,但其中二次衬砌厚度对层间位移角影响最小,车站埋深影响最大。     

汶川地震隧道震害影响因素的统计和分析

为了对隧道震害的影响因素进行分析,文章搜集了汶川地震中4座破坏较为严重的隧道震害资料进行统计分析,并通过ANSYS软件建模进行了计算验证。统计分析和数值模拟结果表明,隧道震害的几个主要影响因素包括地震参数(地震波峰值加速度)、围岩级别、隧道埋深、与隧道相交的断层、隧道洞身的特殊结构部位等。其中地震波峰值加速度越大、围岩级别越低或当隧道通过断层时,隧道衬砌破坏程度越严重;隧道埋深越大隧道震害程度越小;隧道洞身特殊结构段处容易发生应力集中,引起震害程度加重。     

软岩公路隧道系统锚杆概率可靠度及灵敏度分析

为了解锚喷支护中系统锚杆受力情况,判断隧道衬砌结构稳定性,确保施工安全,避免支护结构失稳带来的损失,结合工点工程地质条件,选择围岩弹性模量、衬砌厚度等作为主要随机变量,计算得到锚杆概率可靠度.利用Spearman秩相关系数对锚杆概率灵敏度进行分析,认为围岩物性参数和喷混凝土厚度是影响锚杆可靠性的主要因素.要提高锚喷支护的安全和稳定性,除保证系统锚杆施工质量外,应确保喷混凝土厚度及其施工质量.在研究段落选择任意断面埋设预制测试锚杆,对隧道周边围岩不同点位锚杆锚固力进行连续监测,获得了大量实测数据;通过绘制时态曲线和锚杆轴力图,分析得到锚杆轴力大小、横向分布及时态变化情况,从承载力角度验证了锚杆的可靠度,现场测试与概率可靠度计算结果吻合.     

高水压作用下深埋隧道双层叠合衬砌稳定性影响因素研究

随着国民生态资源保护意识的逐渐增强,结构工程师对全封堵防水设计的呼声也越来越高,高水压隧道防水形式逐渐由"主排"向"全防"转变,结构模筑时不得不面临大体积混凝土施工难的困境";双层叠合衬砌"方案即是通过"拆分"的方式削减结构厚度,可有效缓解水泥水化热在结构内部产生的有害变形,增强大体积混凝土结构的可实施性和可操作性,同时还能兼顾提高隧道的防水质量和效果。文章以青岛地铁1号线过海区间为工程背景,采用ANSYS有限元分析软件,对双层叠合衬砌的稳定性影响因素进行研究,结果表明:(1)考虑衬砌间防水层的影响,结合面接触力学行为仅考虑径向弹簧压缩刚度即可,可忽略切向弹簧剪切刚度的影响;(2)当结合面径向弹簧刚度与两侧结构弹性模量等数量级时,安全系数曲线走势基本收敛,结构发生破坏的顺序依次是内层衬砌仰拱、内层衬砌拱脚、外层衬砌仰拱、外层衬砌拱脚、内层衬砌拱顶、外层衬砌拱顶;(3)围岩基床系数越高,叠合结构安全系数越大,设计与施工过程中应注意提高劣质围岩、维持优质围岩的基床系数;(4)叠合结构安全系数随着各层衬砌刚度的增加而增大,内层衬砌结构具有提高、改善外层衬砌结构安全性的作用。     

乌鞘岭特长隧道F7断层围岩大变形段二次衬砌安全度分析

乌鞘岭特长隧道11#斜井处正洞在穿越F7断层时,由于隧道埋深大、断层岩体破碎、岩体完整性差、围岩自稳能力弱、受挤压影响等,开挖后围岩变形长时间不收敛,50天后的变形仍为2～4 mm/d,累计最大变形量已超过60 cm,部分地段严重侵限,不能满足<铁路隧道设计规范>关于施做二次衬砌的规定.如果二次衬砌及时施做,在软岩大变形条件下其安全度问题值得进一步深讨.文章通过现场量测和监测手段,并结合理论计算与分析,对已施工完毕的二次衬砌段的结构安全度进行了探讨,结果认为,目前乌鞘岭隧道F7断层二次衬砌结构的设计参数是可靠的和安全的,满足<规范>所规定的在软弱围岩地段的要求,建议及时施做二次衬砌.     

下伏溶洞对运营隧道衬砌结构稳定性的影响研究

文章依托工程实践,通过运营隧道病害检测过程中发现的典型岩溶发育特征,借助Midas GTS NX有限元数值分析软件,研究不同埋深条件的下伏溶洞对既有运营隧道衬砌结构的稳定性影响.研究结果表明:随着下伏溶洞埋深逐渐增大,隧道二次衬砌最大剪应力和最大竖向位移逐渐减小;当溶洞埋深＞7 m时,对V级围岩有仰拱区段的后期运营结构...     

桃园至巴中高速公路八庙隧道非常规岩爆段病害处治与设计反思

桃巴高速公路八庙隧道局部段落最大埋深312 m,围岩产状为近水平地层的砂泥岩互层,隧道施工过程中发生非常规岩爆现象,运营后发生非常规岩爆现象的段落出现了一系列病害。文章通过对现象与数据的分析,结合隧道专项检查结果归纳总结了病害原因;基于施工期间现场地应力测试结果,假定已经发生严重开裂的二次衬砌处于破坏临界状态,从而反推得出结构所承担的荷载。文章推导了混凝土结构增设套衬后的结构安全系数计算公式,得出隧道增设套衬后安全系数与套衬厚度的关系。     

偏压连拱隧道二衬混凝土产生裂缝的原因及治理方法

由于施工工艺、围岩变形等原因，偏压连拱隧道二次衬砌施工易使混凝土产生裂缝，给工程质量留下隐患。通过对偏压连拱隧道二衬混凝土裂缝的成因进行分析，并提出治理对策，与同行进行探讨。     

高烈度地震区隧道洞口段地震安全性分析及评价

目前,有关高烈度地震区山岭隧道地震安全性分析与评价的研究尚不多见。文章以国道318线黄草坪2#隧道为工程原型,在数值模拟计算和振动台物理模型试验结果分析的基础上,分别从洞口边坡、洞门建筑、洞口段衬砌及围岩三个部位对该隧道洞口段进行地震安全性分析,并结合各部位拟设抗、减震措施,对其进行了整体地震安全性评价。结果表明,该隧道洞口段在设计地震作用下是足够安全的。     

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。     

浅析地下水对公路隧道建设的不利影响

地下水可以通过对岩石溶蚀、软化以及与岩石、岩体构造的共同作用等方式，影响隧道围岩和初支稳定、破坏隧道衬砌结构受力安全及增加隧道运营养护难度。文章总结归纳了地下水对公路隧道施工和运营产生不利影响的作用方式，为工程技术人员进行隧道设计、施工提供参考。     

高水压富水山岭隧道设计浅谈及工程实例

通过对地下水渗流场的理论分析,结合宜万线齐岳山隧道高水压富水地段现场具体处理情况,得出高水压富水隧道设计应注意的主要原则:"以堵为主,限量排放"是高水位富水隧道设计应遵循的基本原则,限量标准应根据隧道区域内具体情况类比确定;地层注浆是实现限量排放的主要方式,确定注浆加固圈范围时应确保注浆帷幕体自身的稳定;排水系统是衬砌结构设计中不可缺少的一部分,在完善可靠的排水系统下,衬砌结构承受的外水荷载能较大幅度地进行折减。     

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.     

柞小公路隧道爆破震动波现场监测与分析研究

依托西(安)康高速公路8标和18标段的施工工程,对小间距隧道围岩爆破开挖施工震动波传递规律进行了现场监测与分析研究,给出了两标段不同围岩级别的爆破震动波速衰减方程,通过分析预测给出了不同围岩级别的爆破安全设计距离。经对千枚岩和灰岩的爆破震动波速分析对比,给出了在不同岩性中波速传递的规律性。通过对振动波速的测试结果分析,获得了不同方向的波速传递规律和爆破震动波的最大影响区域范围和对既有隧道围岩与支护稳定性的影响范围,所获结论可供小间距隧道工程设计与施工参考。     

广巴高速某隧道不同岩性围岩变形特征分析

通过对某隧道右线典型断面监控量测数据的回归分析,结合该隧道围岩性状的变化,阐述了泥岩和砂岩两种不同岩性围岩变形随时间变化的基本规律,并建立模型分析了其动态变形特征。根据该隧道围岩具有急剧变形和缓慢变形两个明显阶段的特点,在分析和评价围岩稳定性的基础上,预测了与实测结果基本吻合的二次衬砌的施作时间,并通过ANSYS进行了验证。结果表明,应力对岩体稳定时间的影响与模型稳定时间吻合。     

开挖工况对偏压连拱隧道结构及上覆山体稳定性的影响

文章采用弹塑性有限元数值模拟,对不同开挖工况下地形偏压连拱隧道围岩及主体结构的应力场、位移场、破坏区分布进行了分析,研究了开挖工况对隧道上覆山体稳定性的影响。分析表明,当先开挖浅埋侧隧道时,围岩、结构及上覆山体稳定性都要优于先开挖深埋侧隧道的方式,其计算结果可为同类隧道的设计、施工提供有益的参考。