公路隧道衬砌背后空洞对围岩压力分布影响的研究

地质雷达检测结果表明,衬砌背后存在空洞是隧道施工质量典型缺陷之一,在缺陷段衬砌易出现开裂。尽管实际施工中对空洞进行了注浆处治,但仍常常发现衬砌裂损病害。在隧道安全评估计算中,当采用荷载结构法时,计算模型仅仅只对空洞处不施加荷载及约束条件,其它条件与没有空洞缺陷部位相同,这种计算结果与现场病害出现部位不符。介绍以数值试验为主要手段,通过地层结构法对不同部位及宽度的空洞衬砌进行分析,以期找出衬砌背后空洞对围岩压力分布影响的规律,对以往荷栽结构计算模型进行修正,为隧道衬砌结构病害评估、处治及养护措施提供理论依据。     

基于冲击回波等效厚度法的预应力管道压浆密实度无损检测技术研究

相较于传统IE法提出等效厚度法概念,并介绍冲击回波等效厚度检测方法和基本原理。使用基于冲击回波法原理的检测仪器对现场一组预制T梁的压浆管道进行对比试验,试验结果表明:冲击回波等效厚度法能有效检测预应力管道压浆密实情况,可根据预应力管道等效厚度的变化准确定位空洞位置。     

小波分析在探地雷达隧道质量检测中的应用

首先介绍了常用图像法在探地雷达隧道检测中的应用,接着采用小波分析方法提取空洞位置的典型波形,计算出衬砌的厚度与空洞的大小,然后与实际取芯相对比,显示误差在允许的范围内。说明采用小波分析提取探地雷达回波信号具有可行性。     

冲击回波法预应力管道压浆质量检测技术研究

在分析总结后张法预应力孔道压浆质量检测方法基础上,使用冲击回波法对有无普通钢筋的预制预应力混凝土板管道压浆质量进行检测,灌浆前通过对不同材质波纹管进行灌浆缺陷设置,在已知缺陷位置的情况下,与冲击回波法检测结果进行对比分析,研究此方法的可信度及影响因素。试验结果表明:冲击回波法对预应力混凝土管道压浆质量检测有较好的准确度及较高的精度,普通钢筋及管道材质对测试精度影响较小。     

海底隧道施工缺陷对衬砌安全性影响研究

根据厦门翔安海底隧道的施工缺陷记录,分析了施工缺陷对衬砌安全性可能造成的影响。采用三维非线性有限单元法,对海底隧道衬砌背后空洞及衬砌厚度不足两种病害进行了数值模拟分析。研究结果表明,不同位置及程度的衬砌背后空洞均会对衬砌整体安全造成影响,拱顶背后空洞不会改变裂缝分布位置,拱腰背后空洞会使衬砌裂缝分布位置发生变化并产生新的裂缝。不同位置及程度的衬砌厚度不足,均只对衬砌厚度不足截面附近位置结构安全产生较大影响;拱顶衬砌厚度不足将会导致拱顶及拱腰产生裂缝,拱腰及边墙衬砌厚度不足不会使衬砌出现新的裂缝。     

基于小波提升格式理论的隧道衬砌缺陷定量识别分析

为提高探地雷达信号分析中小波基函数选取或构造的针对性和适应性，降低构造计算复杂性，并使所构造的小波基能更准确提取隧道衬砌结构背后空洞检测信号特征点信息，提出一种根据提升格式小波理论和目标信号波形特征来构造匹配小波的方法，并将所构造的小波基应用于空洞检测信号特征点的识别中。该方法以完全重构滤波器条件和提升格式小波为理论基础，首先选择一个简单而一般的初始双正交滤波器组，通过对初始双正交滤波器进行提升和对偶提升，获得不同的提升算子和对偶提升算子，从而得到更新后含自由变量的高阶滤波器组函数表达；其次，依据探地雷达信号的固有特点，对新滤波器组中重构端小波函数中的自由参数进行优化，并对新小波基与实际探地雷达信号的相似度进行计算和检验，最终构造出既满足线性相位、紧支撑性，又具有与探地雷达信号匹配度高等优势的新双正交小波基。将新小波基应用于室内空腔检测试验及实际工程中空洞缺陷的定量分析中，结果表明，同其他类型小波相比，用提升方法构造的小波能更准确地识别空洞缺陷信号突变点发生的时刻和位置，能更准确地实现隧道工程中空洞缺陷的位置和垂直尺寸的定量分析，从而大大提高探地雷达对缺陷探测的可靠度和准确度。     

带缺陷隧道底板结构空气耦合冲击回波响应特性研究

针对隧道底板中空腔、含水、裂缝等结构内部损伤情况，为提高传统接触式冲击回波方法的检测效率，从气-固耦合的角度出发，以空气作为底板结构与检测系统之间应力波传播的耦合介质，开展隧道底板结构内部缺陷的空气耦合冲击回波响应特性研究。研究结果表明： 1）采用空气耦合冲击回波的方法确定的底板结构内部缺陷深度与缺陷理论深度值基本吻合； 2）检测系统的精度与缺陷尺寸及深度有关，随着缺陷尺寸的减小及深度增加，检测精度逐渐降低； 3）空气耦合冲击回波方法对空腔和含水缺陷的检测效果优于裂缝缺陷检测效果。     

衬砌背后空洞对隧道结构承载力影响的模型试验研究

在隧道的建设过程中,因地质条件、施工等因素的影响在衬砌背后留有空洞的现象是比较普遍的,为了研究这种隧道病害对衬砌结构承载力造成的影响大小及对不同病害工况条件下衬砌结构受力破坏特征,通过对重庆某高速公路隧道典型断面因施工或环境原因造成二衬背后空洞的结构缺陷．睛况,在室内采用几何比为1：25的大比例模型试验,全面研究结构在不同围岩条件下、不同空洞位置以及不同地应力场（塑性地压、偏压及围岩松弛的垂直地压）作用下,隧道产生病害的形式、规律以及承载力的大小。同时采用相同的补强形式加固隧道结构,再进行破坏试验,最终得出空洞对结构承载力的影响是明显的,相同条件下,围岩类别越高,其承载能力越大,空洞对水平应力敏感,在水平应力为主应力时,拱顶空洞的影响大于拱腰空洞的影响;竖直应力作用为主的地应力场,产生病害时对应的竖直荷载高低排序为：无缺陷时最高,中等空洞最低。     

围岩空洞对公路隧道渗流力学特征的影响分析

以雅安至西昌高速公路土山岗2号隧道工程为依托，基于流-固耦合作用机理，运用有限差分软件FLAC3D进行数值模拟分析，探究了二次衬砌背后不同位置出现空洞情况对二次衬砌应力场、二次衬砌背后孔隙水压力以及围岩渗流场的影响规律。研究结果表明:隧道衬砌背后存在空洞时，渗流场不均匀分布，围岩孔隙水压力较无空洞状态明显减小，折减幅度与空洞位置无关。空洞处的二次衬砌主应力增大，当空洞位于隧道拱顶、拱脚位置，增加幅度最大。其衬砌结构的最大主应力位置从仰拱内侧转移到了空洞位置处。衬砌结构的最小主应力均出现在隧道拱脚内侧，未受空洞位置影响。     

槽菁头隧道施工质量检测与管理

地质雷达在质量检测中主要检测衬砌厚度、破损、裂隙、脱空、空洞、渗漏带、钢筋分布等,检测精度可达毫米级。由于具有探测速度快、探测过程连续、操作方便灵活、分辨率高、小损坏被探测目标等特点,地质雷达法得到广泛的应用。     

基于模型试验的矿山法地铁隧道支护结构病害检测与识别

为提高矿山法地铁隧道支护结构病害检测与识别的准确性,采用基于时域有限差分的数值模拟方法,建立常见形状空洞、充水空洞、不同填充介质脱空以及钢格栅拱架、H型钢架下空洞模型,模拟探地雷达波在不同病害中的传播规律,并通过青岛地铁3号线探测实例验证。结果表明:空洞病害雷达反射波通常呈双曲线形状,反射信号强,但上三角形空洞图像与其他空洞图像有较大差异,表现为倾斜平行的同相轴特征;当空洞或脱空内部含水时,空洞或脱空下部出现明显反射波;钢结构雷达波反射强烈,会对钢结构下方病害探测产生干扰,在实际探测中,应将初期支护与二次衬砌分开探测。     

冲击回波在预应力混凝土桥梁孔道压浆质量检测中的应用

介绍了冲击回波法的基本原理及其在预应力混凝土桥梁孔道压浆密实度检测中的应用,结合实际工程,采用冲击回波法对箱梁预应力束孔管道的压浆质量进行检测,并采用钻孔法进行有效验证。在密实的混凝土位置(即无波纹管位置)进行测试,获得混凝土内部压浆密实和无预应力管道时的冲击回波标定声时,作为与测点检测结果进行对比的基础,根据反射声时的分析结果可以预测孔道内的压浆质量,判断孔道中是否有空洞存在。检测结果表明,冲击回波法可以用于预应力孔道压浆质量的检测。     

运营铁路隧道衬砌背后较大空洞的精确检测技术

目前采用地质雷达等无损检测技术可快速、准确检测衬砌厚度和衬砌中钢筋数量等参数,并可有效判识衬砌背后空洞等缺陷沿隧道纵向和环向长度,但对这类缺陷的径向尺度因介电常数的差异、反射面的识别等原因而无法准确判识。依托西南地区某运营铁路隧道衬砌背后存在较大空洞的工程实际,结合现场钻孔调查和地质雷达无损检测,首次运用钻孔三维激光扫描技术对运营铁路隧道衬砌背后空洞进行扫描,实现精确检测,得到衬砌背后空洞的三维形态和具体尺寸,检测成果可为隧道病害整治提供准确的数据,可设计出更具针对性和操作性的整治方案。提出的“物探+钻孔三维激光扫描”技术,能实现衬砌背后空洞“粗中有细”的全面检测。     

隧道衬砌施工缺陷对结构安全的影响研究

运用理论分析和数值模拟等研究手段,基于地层-结构法原理,就衬砌厚度不足、衬砌背后空洞和衬砌结构裂缝3种病害对衬砌结构安全性的影响进行研究,得出缺陷在衬砌结构不同位置处以及沿隧道纵向不同长度上衬砌结构的应力和安全系数的变化规律,为隧道结构的安全性评价和后期的运营监测提供依据。     

地质雷达在铁路隧道混凝土衬砌质量检测中几个问题的探讨

针对近年来使用美国GSSI公司生产的SIR-3000型地质雷达检测仪从事铁路隧道混凝土衬砌质量检测过程中积累的经验以及遇到的问题,从衬砌背后空洞检测、钢筋、钢拱架检测、衬砌厚度检测和仰拱厚度检测等方面分析问题产生的原因,探讨提高地质雷达检测精度的一些措施。对于衬砌背后空洞的规模大小以及一些沿隧道环向分布的空洞,受检测条件以及现有的无损检测技术条件的限制,只能通过结合锤击法和钻芯法来综合评判; 对于钢筋、钢拱架的检测,通常双层钢筋中第2层钢筋的数量受雷达分辨率的影响很难看清,因受电磁波趋肤效应的影响,钢筋混凝土的衬砌厚度、初期支护钢拱架和初期支护空洞等的检测情况都不理想,所以务必要在隧道二次衬砌施工前完成初期支护混凝土质量及钢拱架数量的检测及整改工作; 对于衬砌厚度的检测,由于隧道衬砌介质的不均匀性,使得相对介电常数无法得出一个精准的数值,故不应该过分依赖从雷达剖面提取出来的厚度实测值,应允许一定范围内的误差; 对于仰拱厚度的检测,一般需要结合设计、施工等资料,必要时候借助钢筋的埋深位置等对仰拱厚度进行初步判断,但很多时候因受分辨率影响,检测结果往往与实际结果有较大误差,这时还需结合钻芯法来进一步确认。地质雷达检测技术的关键是做好以下几方面的工作： 建立合理的检测机制,严格工作纪律,不断优化检测方法。     

公路隧道衬砌背后空洞成因及规律研究

衬砌背后空洞是常见的公路隧道质量缺陷之一。衬砌背后空洞不但会恶化支护与围岩间的相互作用关系,还会给隧道结构带来巨大的安全隐患,是导致隧道衬砌结构产生病害主要原因。本文首先从设计、施工和养护3个方面系统地分析了衬砌背后空洞产生的主要原因,然后结合宁波地区11座公路隧道的无损检测数据对公路隧道衬砌背后空洞的变换规律进行了深入研究,研究成果可为国内外相关工程提供借鉴。     

隧道衬砌空洞积水模型试验研究

文中通过模拟隧道衬砌空洞积水病害，使用探地雷达对其进行探测，得出雷达原始图像；利用软件分析原始图像得出积水高度，并与实际积水高度进行比较。通过试验得出利用探地雷达定量分析衬砌空洞积水高度是可行的结论。     

雷达探测隧道壁后空洞的现场验证及空洞影响分析

针对王市岭隧道隧改路工程,采用探地雷达检测衬砌壁后空洞,并进行钻孔取芯验证,结果表明探地雷达用于壁后空洞检测可行且具有较高的可信度。为系统分析壁后空洞对隧道结构的影响,基于现场原位测试数据,建立了连拱隧道的三维快速拉格朗日有限差分模型。数值分析结果表明,拱顶、拱肩和边墙部位的空洞均会导致衬砌局部产生拉压应力集中,应力集中程度受空洞位置与尺寸的双重影响。在竖向地应力为主的条件下,拱肩部位的空洞对衬砌危害最大,易导致拱肩上侧部位出现较大的应力集中,因此在隧道壁后空洞病害检测时应重点考虑拱肩部位。     

衬砌背后空洞对连拱隧道结构受力和破坏的影响研究

为研究衬砌背后空洞而诱发的连拱隧道结构破坏机制及解决维修整治难题，以衬砌背后存在空洞时的连拱隧道为研究对象，通过相似模型试验和有限元数值模拟，研究空洞位置及尺寸变化时连拱隧道围岩压力分布、结构安全状态及破坏演化规律。结果表明： 1）因为衬砌背后空洞的存在，连拱隧道内侧拱肩的土压力大于外侧拱肩，雁形区承受较大的围岩荷载； 2）空洞位置发生变化时，空洞同侧隧道拱顶、拱腰裂缝的形态及传播规律差距显著，空洞对侧隧道以及连拱隧道底部的影响相对较小； 3）当空洞位于中墙顶部时，拱顶安全系数比空洞位于其他位置时更小，而裂缝尺寸更大，且拱顶裂缝最早出现； 4）随左洞拱顶空洞尺寸的增加，中墙与右洞拱部交接处越容易产生裂缝，连拱隧道破坏程度越严重，空洞角度比空洞深度对连拱隧道结构破坏影响更明显，空洞角度的增加使得空洞区域内、空洞左侧边缘及左拱脚的裂缝更早出现。研究揭示了空洞位置及尺寸变化时的连拱隧道裂缝分布规律及扩展过程，建议对连拱隧道衬砌背后形成大尺寸的空洞及时进行注浆充填。     

深埋砂层隧道欠厚二衬安全性及加固效果分析

为研究隧道二次衬砌厚度局部不足对隧道结构受力的影响及加固效果,依托蒙华铁路某隧道,运用有限元软件建立隧道二次衬砌局部厚度不足荷载-结构模型,对衬砌缺陷位置、缺陷厚度及缺陷范围对二衬结构安全性能的影响进行了分析,并结合现场加固方案对其加固效果进行评价。结果表明:衬砌厚度不足对其所在缺陷部位的安全系数影响最大;拱顶安全系数相对最小,拱脚对缺陷厚度最敏感;衬砌欠厚时对结构轴力影响很小,但会造成欠厚位置弯矩值的大幅度降低;对衬砌加固后,结构弯矩值能得到有效改善,安全系数显著提高。