既有隧道衬砌病害处治技术探讨

详细分析了常见隧道衬砌病害形成的原因,并在此基础上探讨了隧道衬砌病害处治的相关技术。     

连续配筋混凝土刚柔复合式路面界面剪应力分析

连续配筋混凝土刚柔复合式沥青路面是一种新型复合式路面结构,具有强度高、整体性强等优点,但由于沥青与混凝土层间变形协调性能差,易发生剪切破坏。基于弹性层状体系理论,采用BISAR3.0程序计算了连续配筋混凝土刚柔复合式路面层间最大剪应力,研究分析了温度、结构层厚度、表面摩擦系数、轮载等主要影响因素对层间最大剪应力的影响,揭示了层间最大剪应力的分布规律。结果表明,层间最大剪应力随着温度、表面摩擦系数、轮载增加而增加,且变化幅度明显;随着结构层厚度的增加而减小,趋于非线性下降。     

复合式路面层间界面剪切滑移特性

依托南大梁高速公路复合式路面试验段, 测试了不同糙化界面的露骨率和构造深度, 并钻取芯样进行45°剪切试验。结合45°剪切试验测试结果与层间剪切过程力学特性, 将层间剪变特性曲线划分为弹性阶段、破坏阶段、剪切强度衰减阶段和残余阶段, 采用界面构造深度、剪切强度峰值、剪切强度峰值对应层间相对滑动位移和残余剪切强度等指标评价层间剪变特性, 分析了界面糙化方式、防水黏结材料类型和用量、温度和加载速率对复合式路面层间剪变特性的影响。测试结果表明: 凿毛界面构造深度(1.17mm) 大于喷砂界面构造深度(0.37mm), 结合不同糙化界面下剪切过程的层间力学特性差异, 凿毛界面较喷砂界面所成型复合试件具有更优的抗剪性能; 防水黏结材料相同时, 凿毛界面层间剪切强度峰值对应层间相对滑动位移(0.19~0.79mm) 较喷砂界面(0.16~0.33mm) 更大, 且防水黏结材料对残余剪切强度和剪切强度峰值的影响大于层间剪切强度峰值对应层间相对滑动位移的影响; 整体而言, 温度对层间剪变特性影响显著, 5℃时层间剪切强度峰值为40℃时的7.0~10.0倍, 测试条件对层间剪切强度影响较大, 50mm·min-1加载速率时测试层间剪切强度峰值为5mm·min-1加载速率时的1.9~3.5倍。可见, 凿毛糙化方式更有助于提高复合式路面层间剪切强度, 且复合式路面层间剪变特性需采用多指标予以评价。      

漫谈矿山法隧道技术第七讲——纤维混凝土衬砌

目前国际上纤维混凝土衬砌有代替钢筋混凝土衬砌的趋势,而我国在这方面的研究力度不够,亟待加强。1）介绍日本采用钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土和素混凝土进行的纤维混凝土承载特性试验的试验组合、加载方法及试验结果。2）介绍日本的非钢纤维混凝土衬砌配比试验,试验采用PP、PVA和PET 3种非钢纤维,采用不同混入率及不同的配比组合进行;试验结果是抗压强度因基本配比的不同而有差异,其顺序为“低发热配比”＜“标准配比”＜“高流动性配比”;弯曲韧性与纤维种类无关,为提高弯曲韧性,增加纤维混入率是最有效的。3）从纤维混凝土材料的品质管理基准、配比、纤维混入的决定方法、纤维混凝土基准试验的项目及频率、标准配比的决定方法、日常管理试验的项目及频率、施工、非钢纤维品质规格、隧道衬砌用非钢纤维均一性确认试验、衬砌纤维混凝土模拟浇筑试验等方面阐述纤维混凝土衬砌的施工管理要领。4）最后指出,在易于发生较大变形的围岩,如膨胀性围岩、挤压性围岩以及土砂围岩等软弱围岩,需要二次衬砌发挥力学功能的场合,采用纤维混凝土衬砌是合适的选择。纤维混凝土衬砌需要研究解决的问题很多,如纤维类型的选定、纤维混入率的决定以及确保纤维混凝土衬砌品质的施工工艺等。若有可能,选定一二座隧道进行试验施工,以推进纤维混凝土衬砌的应用。     

地质雷达在二次衬砌检测技术中的应用研究

在隧道施工过程中,二次衬砌的质量好坏决定隧道在竣工后的运营状态。二次衬砌的质量控制过程中,极易出现二衬脱空或不密实以及二衬厚度不足情况,这将对隧道竣工验收后的运营遗留安全隐患。雷达无损检测技术可有效的弥补了这一空缺,通过及时对施工单位进行必要的监督和管理,极大的提高了隧道工程的质量,并降低了隧道运营后的安全风险。     

黄土隧道支护失效机理及新型支护体系施工受力分析

传统支护结构在隧道开挖中得到广泛应用,但在复杂地质条件下表现出局部节理断裂、面外失稳、拱喷界面滑移等现象,严重削弱了支护结构的整体强度,导致严重的工程灾害。基于此,通过有限元软件ANSYS建立平面应变模型揭示了传统支护结构的失效机理,提出一种新型组合结构支护(包含“π”型钢架),建立三维数值模型探讨了构件参数对新型钢架截面细部受力的影响规律,同时对比分析了不同支护体系下二次衬砌结构的受力情况,对结构安全做出了评价。结果表明：复杂受力环境下,传统型钢支护由于面内、面外刚度差异难以保证围岩及隧道结构的稳定性;拱架壁厚和围岩释放率对截面细部受力的不均匀性具有显著影响;较传统支护体系相比,新型支护体系下二次衬砌轴力、弯矩均得到大幅改善,结构的安全度提升了56%。该研究可进一步为相关隧道支护结构设计提供参考。     

山岳隧道衬砌裂缝肇因诊断方法研究——以力学因素为例

诊断衬砌异状肇因为隧道安全评估与维修补强对策设计至关重要之项目。依据隧道检测案例与技术文献报导,研究隧道衬砌裂缝力学因素,提出可诊断力学因素的5种典型裂缝型态。继而透过典型裂缝型态的特征与空间分布,开发出诊断山岳隧道衬砌裂缝力学肇因之流程与方法,并以一实际铁路隧道检测案例验证所提流程与方法。     

砂卵石地层中复合式土压平衡盾构掘进参数及地层变形规律研究

依托兰州城市轨道交通1号线某区间试验段工程,对砂卵石地层中双洞地铁隧道盾构选型和地层变形进行研究。引入盾构扭矩和推力的数学计算模型,计算结果应用于现场工程施工和有限元三维数值模拟中,分析了双洞隧道先后施工时,地层沉降槽的范围、特征、变化规律以及开挖引起的横向和纵向水平方向上地层位移影响范围和影响规律。结果表明： 1）越接近地表,隧道先后开挖对沉降槽的扰动效应越弱; 2）由两隧道同向先后施工引起的地层最终沉降槽非对称特征明显; 3）水平向地层的扰动效应叠加,地层易出现剪切变形,需采取必要防护措施; 4）现场监测结果与数值模拟结果基本一致,证明所采取的施工工法合理,施工沉降总体控制效果良好。     

小净距空间交叉隧道台阶法施工安全性研究

为分析小净距交叉隧道台阶法施工过程中新建隧道和既有隧道的衬砌安全性,基于断裂力学的Griffith准则,提出了判定衬砌开裂的开裂安全系数CF,并假定CF>1时衬砌开裂,CF<1时衬砌安全;依托实际工程,结合开裂安全系数和规范中的衬砌截面安全系数,采用有限元软件ANSYS分析交叉隧道的衬砌安全性。分析发现： 施工过程中,交叉断面新建隧道衬砌环向安全系数小于纵向安全系数,但基本满足规范要求;既有隧道二次衬砌开裂安全系数CF远小于1,其开裂安全系数CF云图关于新建隧道轴线对称。分析结果对新建隧道的施工和既有隧道衬砌的防护具有重要意义。     

复合式土压平衡盾构机刀盘常见故障（损坏）原因分析及解决措施

以中铁隧道集团引进的先锋一号、先锋二号盾构机为例,阐述了复合式土压平衡盾构机刀盘的工作原理和结构特点,总结了施工过程中刀盘常见的故障与损坏的方式,分析了产生的原因,提出了相应的解决方法,对解决类似问题有一定的指导作用。