岩溶区地铁隧道下穿跨河桥梁施工技术研究

以贵阳轨道交通2号线下穿南明河及团坡桥为工程依托,针对岩溶发育区不均匀浅覆土条件下地铁隧道穿越跨河桥梁施工中遇到的抗渗防沉等难题,在遵循浅埋暗挖法十八字方针的基础上进行方案优化。下穿施工前对河床低洼处进行回填,同时增设水平隔水层,初步解决了河水下渗难题。隧道开挖过程中在掌子面进行全断面帷幕注浆及超前管棚支护确保了拱顶的稳定性,采用悬臂掘进机掘进使地层沉降得到控制,二衬混凝土浇筑时采用缺陷预控技术避免了二衬背后出现空洞,同时采用动态监控量测,有效解决了围岩稳定及团坡桥沉降的难题。     

新型隧道结构纵向连接筋对支护性能影响研究

隧道工程中,纵向连接筋多为焊接或者插入式连接,但纵向连接筋对隧道支护性能影响尚不明确,没有相关试验分析。基于此问题,按照初支二衬联拱隧道新型支护体系,设计采用不同纵向连接筋形式初期支护构件,采用MTS大型拟动力加载系统进行室内加载试验,对采用纵向连接筋构件的力学特性进行研究,得到如下结论:(1)纵向连接筋在初期支护中稳定型钢、参与结构受力,加强隧道支护承载能力及抗变形能力,提升隧道整体性、稳定性;(2)纵向连接筋插入式连接在提升构件承载力及抗变形能力要优于焊接连接,该影响主要体现在加载后期;(3)该试验对比了几种不同纵向连接筋构件受力及变形情况,根据试验结果可确定纵向连接筋最优设置形式,为实际工程提供参考。     

不同滑带角度滑坡作用下隧道衬砌结构受力特征

随着越来越多的隧道工程穿越滑坡区，滑坡与隧道相互作用过程的研究尤为重要. 为研究不同滑带角度滑坡对隧道衬砌结构受力的影响，以大（同）准（格尔）铁路南坪隧道为例，采用室内模型试验、数值模拟的方法，对0°、10°、20°、30°、40°、50°不同滑带角度条件下滑坡推力作用下隧道衬砌结构受力的影响特征及变化规律进行研究. 研究结果表明:滑带角度越小，隧道变形越大，作用在隧道衬砌结构上的弯矩、剪力及土压力越大，并在拱脚处出现最大值，形成隧道拱结构左右受力不对称特征，呈现偏压现象；通过计算隧道拱结构左右两侧的竖向偏压应力比显示，在拱肩位置且滑带为0时，偏压应力比为1.17，随着滑带角度的增大，隧道衬砌拱结构左右应力差越来越小，趋于平衡拱；在拱脚位置，偏压应力比随滑带角度的增大而逐渐增大，隧道衬砌拱结构左右两侧所受应力差越来越大，趋向于偏压隧道，最小偏压比和最大偏压比分别为1.08、1.87.      

盾构隧道管片接头缩尺试验模拟方法

由于盾构隧道管片接头刚度影响因素繁多复杂，使得缩尺模型管片接头制作困难、模拟效果较差。为此，提出一种采用特制弹簧与预埋螺栓共同工作的管片接头模拟方法来模拟原型管片接头，并分别对该方法设计的模型管片接头以及原型管片螺栓连接接头的轴向、剪切及弯曲刚度进行计算分析。通过对比分析可以得出设计管片模型接头与原型管片螺栓连接接头的等效条件，在满足上述等效条件的情况下，经相似关系换算可认为缩尺模型管片接头刚度与原型管片接头刚度满足试验设定的相似关系。最后，采用堆载试验对模型管片进行可行性验证。经理论分析及模型试验表明： 提出的盾构隧道管片接头缩尺试验模拟方法可使模型接头刚度等效于原型管片接头，能较为全面地满足模拟原型管片的要求。     

上软下硬地层盾构隧道围岩应力释放率研究

为解决盾构隧道在上软下硬地层中掘进时开挖面应力释放率难以确定的问题，基于一种既有的体积损失率迭代求解应力释放率的方法，依托广州地铁21号线盾构穿越上软下硬地层实际工程，通过数值模拟研究掌子面不同软硬岩比例、不同埋深条件下的应力释放率变化趋势，并结合现场实测资料进行对比分析。研究结果表明： 1）在盾构隧道掘进穿越上软下硬地层分界面的过程中，围岩的初次应力释放率范围基本保持在24%~36%，且随掌子面硬岩比例的增加呈线性增加趋势； 2）相对于围岩条件而言，埋深对应力释放率的影响更小。此外，在盾构隧道穿越上软下硬地层的全过程模拟中，根据围岩变化情况随不同开挖步动态调整应力释放率这一做法较全程取一固定应力释放率值更为合理。     

车辆荷载作用下超大断面双层隧道衬砌结构动力响应分析

针对大断面双层隧道结构力学复杂的特点,为了掌握其在运营期车辆荷载作用下的响应规律,对建立的三维隧道模型进行研究.对不同时刻的位移云图、位移进程曲线、加速度时程曲线进行分析,分析结果表明:在车辆荷载作用下,位移变化由大到小依次为车道、衬砌、围岩;位移响应在达到峰值后开始衰减直到荷载作用周期结束,并产生位移残余;加速度响应随着隧道轴线方向距离的增加而不断衰减,仅在出口段有所增加.通过车载作用下超大断面双层隧道的模拟,研究其衬砌结构的动力响应规律,可为运营期衬砌结构健康监控提供参考.     

岩溶超前探测技术及其对隧道稳定性影响分析

岩溶是山岭隧道施工过程中最常见的地质灾害之一，其极易因不同位置、不同规模的溶洞而影响隧道整体稳定性，导致隧道支护结构开裂、渗漏水等病害。为深入研究岩溶的超前探测技术及其对隧道结构稳定性的影响规律，结合丁家湾隧道的工程实例，全面分析其工程特性，利用地质雷达对掌子面前方溶洞情况进行精准探测，并利用数值模拟手段对不同工况下溶洞对隧道整体应力分布情况的影响进行研究。研究成果为岩溶隧道灾害处治提供了技术支撑。     

自然浸水-冻融条件下寒区隧道有机保温材料劣化规律研究

为研究聚酚醛、聚氨酯、聚苯乙烯3种寒区隧道有机保温材料的劣化特性，通过室内试验分析自然浸水-冻融条件下材料物理力学性能和微观结构的变化，并基于参数变化对比劣化速率。研究结果表明： 1）各保温材料吸水时均经历快速—平缓—稳定3个阶段。聚酚醛吸水时间最长，为192 h； 50次冻融循环后，聚苯乙烯质量吸水率最高，为67.50%。2）各材料导热系数与冻融循环次数、质量吸水/含冰率的关系采用二元线性模型预测，冻结状态的聚苯乙烯及融化状态的聚氨酯受冻融循环影响最大。3）未冻融时，聚苯乙烯导热系数最低，为0.029 1 W/(m·K)； 但在50次冻融循环之后，融化状态的聚苯乙烯和冻结状态的聚酚醛导热系数最低，分别为0.034 4、0.047 3 W/(m·K)。4）聚氨酯压缩强度远大于其他材料，最高为0.476 MPa。材料隔热性能的劣化主要受微观气泡形态、孔径大小、气孔开裂等因素的影响。     

TSP-SK地震反射成像系统在隧道工程超前地质预报中的应用

隧道掌子面前方存在大型断层或富水溶洞时,盲目施工易引发涌水、突泥、崩塌等安全事故,利用超前地质预报手段预判不良地质体的空间分布,可很大程度上降低施工风险。介绍一种新型地震反射成像系统TSP-SK,论述了该预报系统的特点、工作方式及数据处理方法,并通过实际隧道工程预报案例验证了TSP-SK的可靠性。结果表明:当炮孔内炸药水封效果较好时,TSP-SK能采集到初至清晰声波干扰小的高信噪比地震反射数据;反Q滤波最大增益与Q值在15~30区间取值时常可获得较好的反射波拾取效果;TSP-SK预报结果与隧道实际开挖结果较吻合,纵波波速偏低的区域预示岩体质量差,横波速度偏低的区域施工出水的可能性较大。