高烈度地震区连拱隧道洞口段抗震措施研究

以中国西南高烈度地震区某拟建连拱隧道为背景,提出隧道洞口段2种全环注浆抗震加固方案,即全环间隔注浆和全环接触注浆;并采用三维数值模拟对不同注浆形式和注浆厚度进行了研究。结果表明:连拱隧道全环注浆2种加固形式均能有效减小隧道-围岩系统的动力相互作用,从而提高隧道整体抗震性能;其中全环接触注浆效果最优,全环间隔注浆效果次之,局部注浆效果不明显;全环接触注浆厚度增大到0.5倍开挖宽度以后,注浆效果几乎不变。研究结论对公路隧道抗震设计、施工有一定参考价值。     

隧道洞口段的抗震设防长度

运用Newmark隐式时间积分有限元法并采用粘-弹性人工边界,进行了隧道三维地震反应分析。在不同的围岩材料、衬砌类型情况下,分析了隧道洞口段衬砌应力和位移沿隧道轴线方向的变化规律以及采取注浆加固围岩方法的减震效果。计算结果表明:抗震设防长度主要与洞口段围岩性质有关,洞口段松软、破碎的围岩越长,隧道的设防长度就越长;隧道的断面形式以及洞口段临空面的存在与隧道的设防长度关系不大;在地震荷载作用下,洞口段隧道衬砌产生了很大的轴向应力;可采用注浆加固洞口段围岩的方法减小洞口段衬砌的应力和位移。     

厚层堆积体偏压隧道洞口结构抗减震技术研究

为研究覆有厚层松散堆积体且穿越软硬交界面的隧道洞口段动力响应特点和抗减震措施，以飞仙关隧道洞口段为研究对象，采用有限差分软件分别建立隧道围岩渐进式注浆、设置减震缝和全环注浆3种工况，并和无措施情况下隧道衬砌的应力、变形对比，得出最佳抗减震措施。研究结果表明： 1）在强震作用下衬砌的纵向变形远远小于横向变形，且全环注浆对限制衬砌的横向变形效果最显著，单独设置减震缝对衬砌变形的限制效果较差； 2）隧道右拱脚和右拱腰是强震作用下结构破坏的最危险位置，需着重加强这2处的抗震加固； 3）全环注浆能够有效减小衬砌应力，同时还能使交界面附近应力变化连续而平稳。     

高烈度地震区山岭隧道洞口减震问题的数值模拟研究

采用有限差分软件FLAC3D 3.0研究隧道洞口段的抗震设防长度和衬砌刚度对地震反应的影响,分析设置横向减震层、纵向减震层和加固围岩对衬砌结构的减震效果,并总结山岭隧道洞口减震的思路和措施.结果表明:一般进入洞内25～30 m后地震放大效应开始趋于平稳,该距离可为确定洞口抗震设防长度参考;衬砌刚度过大在一定程度上将加大震害;设置横向减震层和纵向减震层都能使地震反应明显减弱,使应力分布更趋均匀,且前者效果明显好于后者;通过设置锚杆增强围岩整体性,可有效减少作用在衬砌上的地震荷载,且对软质围岩效果更佳.最后,提出山岭隧道洞口必须综合减震,衬砌应该刚、柔平衡.     

高烈度地震区双线公路隧道减震措施研究

目前地下结构采用的减震措施主要有2种,即注浆加固和设置减震层。结合雅泸高速公路某隧道,从土-结构相互作用模型出发,运用时程分析方法研究同一地震作用下注浆加固及设置减震层这2种减震措施的地震反应,分析注浆加固范围变化对隧道地震反应的影响,得出这2种措施均可以减小隧道的地震响应,有利于减震。     

公路隧道衬砌注浆加固力学特性研究

为深入研究公路隧道衬砌注浆加固的力学特性,全面评价注浆加固效果,利用PYD-50平面应变三向加载地质力学模型试验装置,针对依托工程的衬砌背后不同部位存在空洞、软弱围岩4种不同工况开展了室内模型试验,研究各工况下隧道衬砌结构应力、围岩压力等力学特性;同时,利用数值模拟手段进行分析,并将其结果与模型试验结果进行相互验证。研究结果表明:当隧道衬砌背后存在空洞、软弱围岩情况时,衬砌结构应力、围岩压力分布极不均衡,不利于隧道整体稳定;采取注浆加固措施后,衬砌结构应力最大值减小幅度达16.7%~40%,部分特征方向上围岩压力增幅达11.4%~35.5%,且二者分布更加均衡。以上分析表明,注浆加固措施有效降低了衬砌结构应力集中现象,提高了衬砌结构整体稳定性,其病害防治效果良好。     

基于浆液扩散的软弱围岩隧道注浆加固效果研究

注浆加固措施作为提高软弱围岩力学性能、保障隧道施工安全的主要措施之一,其对围岩的加固机理以及加固效果是隧道工作者长期以来的研究热点。基于浆液扩散理论,利用多场耦合软件Comsol建立同时考虑隧道开挖和浆液扩散形态的开挖-注浆耦合分析模型,并对软件进行二次开发,实现注浆范围内土体力学参数的动态变化,通过研究隧道开挖过程中注浆浆液扩散时空变化规律,并在浆液真实扩散形态和隧道开挖耦合作用下围岩的塑性区、隧道衬砌的力学状态等方面研究软弱围岩隧道的注浆加固效果。研究结果表明:(1)围岩塑性区随注浆时间的增加大致可分为两个阶段,第一阶段塑性区发生空间转移,塑性区面积整体上有减小的趋势,第二阶段塑性区范围和面积基本稳定;(2)在注浆加固范围达到最大之前,增加注浆时间可减小衬砌结构受力,之后持续增加注浆时间对改善结构受力没有明显效果;(3)在注浆加固圈完全形成之后,继续增加注浆时间并不能明显改善围岩以及衬砌结构的受力状态,盲目增加注浆时间只会造成经济上的损失。     

隧道穿越活动断裂区地下结构抗震性能研究

以乌鲁木齐市轨道交通1号线为工程依托,运用有限元计算软件模拟有减震缝隧道衬砌与无减震缝隧道衬砌,对两种工况下衬砌沿隧道轴线方向位移、衬砌沿主震方向位移及衬砌最大剪力部位进行对比分析,研究了隧道结构环向减震缝对衬砌抗震性能影响规律,得出在活动断层区隧道设置减震缝能够有效地对隧道结构起到减震作用。     

穿越次级断层隧道地震动力响应及减震层效果分析

为研究地震动荷载作用下次级断层对隧道衬砌应力、变形及加速度等动力响应的影响,找出穿越次级断层隧道结构抗震设防的思路及重点部位,以高烈度区典型穿越次级断层隧道为依托,通过有限差分软件FLAC3D对隧道穿越次级断层的动力响应进行计算分析,并建立在隧道初支及二衬之间设置6 cm,8 cm,10 cm三种厚度减震层的计算模型,对比分析减震层厚度与减震效果的关系。计算结果表明:次级断层与隧道相交位置沿轴向前后各20 m范围的衬砌地震动力响应有明显放大,为抗震设防重点位置;设置减震层能够明显减小隧道衬砌位移及应力响应,但随着减震层厚度的增加,衬砌加速度响应有所增加,建议穿越次级断层隧道采用厚度为6 cm~8 cm的减震层为宜。研究成果能够为穿越次级断层隧道的抗震设防提供参考。     

山岭隧道衬砌用高性能水泥基复合材料加固模拟研究

本文以S228云寿线中的红岩隧道衬砌裂缝病害为研究背景,采用数值分析手段对高性能水泥基复合材料加固衬砌的效果进行研究,对比未加固隧道与加固隧道在拱肩、拱顶和拱腰处水平位移和竖向位移的结果得出,由于高性能水泥基复合材料与原有衬砌的粘结作用,增加了衬砌结构抵抗外部荷载产生变形的能力,隧道衬砌结构的内力和塑性区面积减小,加固效果明显。     

注浆圈对高水位山岭隧道衬砌的结构影响分析

为了探究高水位山岭隧道建设中地下水渗流对隧道衬砌的结构影响,运用有限元计算软件MIDAS GTS NX对某隧道工程进行建模计算,分析了不同注浆圈厚度(0m,3m,6m,9m)和注浆圈渗透系数(2.5×10-8 m/s,2.5×10-7 m/s,2.5×10-6 m/s,2.5×10-5 m/s)对衬砌结构竖向位移、大主应力和隧道涌水量的影响规律.结果 表明:注浆圈厚度的增加,可以减小衬砌结构的大主应力、竖向位移和隧道涌水量,不过减小幅度在厚度大于3m之后有明显的降低;随着注浆圈渗透系数的降低,衬砌结构的竖向位移和隧道涌水量都呈现出先急后缓的减小趋势,衬砌结构的大主应力与注浆圈渗透系数大致呈正相关关系.     

既有裂损隧道复合式套拱加固方法的研究

复合式套拱加固方法在隧道衬砌加固、病害处治工程中应用较少,通过依托G312线六盘山隧道加固改造工程,对该方法进行了介绍,并给出了套拱加固施工工序,在此基础上对钢管注浆锁脚、衬砌背后空洞回填、衬砌背后虚渣处治、衬砌局部置换、衬砌裂缝处治和衬砌内轮廓修整等工序在工程中的应用进行了说明。工程实例验证和数值计算结果表明,采用复合式套拱加固方法对裂损隧道衬砌加固是可行的,计算后衬砌安全系数满足规范要求,为今后类似隧道的加固补强提供了新的方法思路和重要依据。     

无中导洞城市连拱隧道施工工法分析研究

为确定无中导洞城市连拱隧道施工工法的适宜性,基于工程地质条件,采用数值模拟手段,研究了无中导洞连拱隧道开挖过程围岩竖向位移及隧道水平位移情况,对无中导洞连拱隧道围岩、衬砌结构等在不同开挖步时的力学特征以及隧道加强区受力机理进行分析,并模拟了加强区底部锚杆注浆及拱腰拱脚处搭设锁脚锚杆并注浆等加固措施。结果表明:隧道开挖后中部加强区隆起明显,这对于隧道中部加强区混凝土的稳定相当不利,应该采取控制隆起的措施;上台阶开挖时,拱脚处衬砌受力较大,宜将直角改为圆角以减小弯矩。开挖完成后,中部加强区底部的衬砌几乎处于纯弯状态,有必要提高该区域初衬厚度;对加强区底部岩体进行锚杆注浆加固的效果较好,能有效减少拱底隆起和初衬受力,同时对保持中部加强区混凝土的稳定也有较好的效果;在拱底和加强区底部搭设锁脚锚杆,特别是在加强区底部的锁脚锚杆对维持混凝土加强区的稳定有较大作用。     

宝中线堡子梁隧道衬砌变形的整治方法

宝中线堡子梁隧道施工中，由于古滑坡复活的影响，在隧道完成衬砌后发生了较严重的开裂现象。本文主要介绍了首次在国内隧道施工中应用奥地利迈式钻进注浆锚杆和Ｍ４００型迈式泵，以及采取深孔注浆加固围岩和衬砌，达到整治隧道衬砌变形开裂的成功经验。     

大断面小净距隧道中间岩柱加固方案研究

探讨了在质量较差的Ⅴ级围岩中大断面小净距隧道中间岩柱加固方案,得出当左右洞之间的距离小于最小净距时,对中间岩柱进行注浆加固能很好地改善隧道洞周位移及衬砌内力,而对中间岩柱进行对拉预应力锚杆加固并不能起到很好的效果。对大断面小净距隧道中间岩柱的加固有一定的借鉴意义。     

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t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;还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.     

断层带处公路隧道横断面抗震分析

嘎隆拉隧道是西藏扎墨公路的控制性工程,隧道处于高烈度地震区。根据扎墨公路嘎隆拉隧道地震安全性评价报告和地勘资料,运用Newmark隐式时间积分有限元法并采用黏弹性人工边界,对隧道穿越断层带时的衬砌结构进行了瞬态动力反应分析,通过计算得出拱顶、拱腰、拱脚和仰拱中部的位移时程曲线,并由位移评价了隧道稳定性。计算结果表明,衬砌在地震作用下,其内力增加有限,内力最多增加8.73%。     

浅埋偏压隧道地震动力特性及稳定性分析

基于土-结构相互作用模型．利用粘-弹性边界条件,运用时程分析方法研究浅埋偏压隧道在水平地震、垂直地震以及45°方向作用下的全时程动力反应规律。对围岩和衬砌受力、注浆锚固范围等隧道工程特性进行分析研究,以期为浅埋偏压隧道抗减震设计提供一定参考.     

高海拔特长公路隧道下穿高压电杆的加固措施

为保证高海拔浅埋特长公路隧道下穿高压电杆施工过程中电杆的安全稳定,通过对高海拔隧道围岩和注浆加固区进行物理力学试验,建立三维有限差分模型,模拟隧道下穿电杆施工全过程,并结合现场监测数据,研究隧道周围管棚支护与上方地表注浆对近接电杆的稳定性加固效果。研究表明:隧道开挖对既有高压电杆基础的竖向沉降影响较大,水平位移影响较小;地表注浆、管棚加固可改善软弱岩体的整体性与强度;在隧道下穿高压电杆过程中,电杆沉降位移满足控制标准,预注浆加固效果显著。     

浅埋偏压隧道进洞施工稳定性分析及控制

浅埋偏压隧道进洞施工常面临边仰坡失稳的问题,危及隧道施工人员和设备的安全。文中从分析某浅埋偏压隧道进洞施工的不稳定性特征入手,在分析裂缝成因和后期影响的基础上,提出处置措施。采用有限元差分软件FLAC^3D建立三维数值模型,基于Hoek-Brown强度准则和强度折减法,对隧道进洞施工过程进行模拟,并通过位移、安全系数、塑性区范围等指标评估地层和衬砌结构的稳定性。对锚杆加固、注浆加固,以及两者结合加固3种方式的加固效果进行模拟和分析,确定最优加固方案。通过对比采用加固措施前后隧道衬砌典型位置监控量测数据,对加固效果进行验证。结果表明,采用加固措施后,隧道变形的大小和速率均大幅降低,保证了隧道施工的安全。