计算隧道排水量及衬砌外水压力的一种简化方法

针对山区高水位隧道建立了研究隧道排水量及衬砌外水压力的简化模型，经过理论推导得出隧道排水量以及衬砌、注浆加固圈外水压力的解析公式，并将其应用于圆梁山隧道涌水量预测及排水量与衬砌水压关系研究．研究结果表明，随着隧道排水量的增加，衬砌水压减小，只有在考虑衬砌的排水性能即采取排水措施时才能发挥注浆加固圈对渗透水压的衰减作用，所得结论对于山区高水位隧道设计具有一定指导作用．     

运营公路隧道地下水作用机理及处治技术研究

针对地下水对隧道的影响,分析了降雨、河流水位变化、周围水库修建等引起地下水位变动对隧道围岩和衬砌的影响机理和影响特征,阐述了渗水处理材料的特征和适用范围,并根据渗水类型和位置分析胶泥堵水、注浆止水以及引流防渗三种处理方法的施工工艺.以某隧道工程裂缝渗漏为例,对侧墙裂缝渗水现象采用开凿沟槽,胶泥止水方式进行处理,有效控制了地下水对隧道的围岩、衬砌的破坏和对行车安全的影响.     

考虑水压力作用下隧道衬砌厚度的探讨

在软岩富水段中,隧道衬砌所承受的力应为围岩压力与水压力之和。以永吉高速公路六月田隧道为工程实例,通过公式计算出围岩压力与水压力,采用荷载结构法对二次衬砌进行了计算,不考虑水压力情况下,45 cm厚的二次衬砌最大应力值为10.8 MPa,能满足规范要求,而考虑水压力的情况下,衬砌应力最大值为13.1 MPa,不能满足规范要求;在考虑水压力情况下,当二次衬砌厚度增大到55 cm时,二次衬砌最大应力值为10.6 MPa,能满足规范要求。对类似的工程有一定的借鉴意义。     

不同水位下隧道排水管结晶堵塞引起的衬砌应力分析

为研究不同水位下隧道排水管结晶堵塞引起的衬砌应力变化规律,通过"以板代孔"法对排水管堵塞进行模拟,研究了5种堵塞工况与4种地下水位工况下隧道衬砌应力变化规律。结果表明:不同堵塞工况与不同水位工况下隧道衬砌应力变化规律是一致的;在同一堵塞程度下,随着原始地下水位的升高,隧道衬砌应力随之增加,隧道左右拱脚处衬砌最大主应力差值随之增加,最小主应力差值随之减小;在同一水位工况下,堵塞程度75%是隧道衬砌受力变化的转折点。由此可见,由于排水管的堵塞,衬砌应力明显增加,当地下水位由于排水系统堵塞升高时,衬砌受力更为不利。因而在隧道建设过程中应重视排水系统有效排水,保障衬砌结构安全。     

考虑渗流场作用下的富水隧道稳定性影响因素分析

以云南省某高速公路中段双龙富水隧道为工程背景,基于流固耦合分析理论,对富水隧道围岩稳定性影响因素进行了分析.考虑渗流场作用时,围岩级别、隧道埋深和地下水水位等因素对围岩稳定性的综合影响,得到了Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级围岩在各种情况下隧道开挖后围岩应力应变、位移、塑性区和孔隙水压力分布等结果,探讨了隧道开挖渗流机制,并分析了富水隧道开挖后孔隙水压力的分布特点.研究结果直接指导了富水隧道防排水施工质量的改进与提高,为富水区隧道开挖设计提供了一定的理论参考.     

隧道地下水渗流场和水位的变化规律

基于数值模拟方法,研究了隧道开挖后有、无衬砌支护情况下地下渗流场和水位的变化,并分析了双孔隧道对渗流场的影响。通过分析,得出了不同工况下孔隙水压力的变化和渗流场的影响范围,并且得出了地下水位与时间的关系,为隧道的设计、施工以及隧址区环境的保护提供依据。     

隧道衬砌外水压力的理论与数值研究分析

随着高水位隧道及海底隧道的增多,隧道衬砌外水压力的计算是一个亟待解决的问题。本文采用理论分析方法,推导了高水位隧道衬砌外水压力的理论解析解公式,在理论解的基础上,采用数值分析方法,对理论解的合理性进行验证。通过本文的研究,对高水位隧道衬砌外水压力的计算,提供一种简洁可靠的方法。     

大华岭特长隧道防排水施工质量控制

概况 隧道衬砌渗水是公路工程八大质量通病之一,如果公路隧道出现衬砌渗水或路面溢水,造成路面湿滑,不利于行车安全,会诱发交通事故。在严寒地区,渗漏水反复冻融还会造成衬砌混凝土开裂和变形,影响使用的耐久性。此外,还会对隧道内的机电设备造成危害。公路隧道要解决好防排水问题,除采用综合治理的办法进行防排水设计外,防排水施工质量控制尤其关键。     

岩溶隧道开挖围岩力学及渗流三维数值模拟

依托贵州省在建的新寨隧道,用 ABAQUS 有限元软件建立计算模型,模拟隧道施工过程中围岩及衬砌结构的变形和受力特征。考虑地下水的作用,计算了围岩的孔隙水压力和分布规律。分析结果表明：隧道开挖过程中,围岩存在一定程度的应力释放,隧道拱顶和仰拱底部局部会出现较小的拉应力,而在隧道边墙部分则出现应力集中的现象。隧道开挖应力影响范围约为2倍洞径,在1倍洞径范围内影响较大,不宜在不作处理的情况下修筑其他地下空间结构。隧道围岩塑性区沿隧道径向影响范围约为4 m。     

衬砌背后空洞对隧道结构安全影响的模型试验研究

隧道衬砌背后空洞现象是隧道建设与运营中主要病害之一,这会改变隧道衬砌与围岩的相互作用关系,引起隧道结构应力集中而破坏。采用物理模型试验方法,模拟了隧道衬砌背后无空洞、单空洞、多空洞等3种工况。通过对比分析这3种工况在上覆荷载的作用下围岩压力、衬砌轴力及弯矩变化规律,获得了以下主要结论:①隧道无空洞时,衬砌与围岩接触良好,围岩压力、衬砌轴力及弯矩均随上覆荷载的增加而增大;②隧道衬砌背后存在空洞时,空洞范围内围岩压力无法传递到衬砌结构上,导致围岩压力、衬砌轴力及弯矩均随上覆荷载增加而减小,但衬砌结构因偏心距增大容易发生开裂破坏;③衬砌背后空洞对衬砌拱顶安全系数的影响最大,空洞数量越多安全系数降低越明显,但未改变安全系数在隧道横断面内的分布规律。     

冻胀力作用下土质隧道衬砌内力影响因素敏感度分析

运用有限元数值模拟,计算分析了隧道衬砌内力(弯矩、轴力、最大拉应力)对土体冻胀率、冻结圈厚度、衬砌厚度、围岩弹模的敏感度。研究表明:隧道衬砌弯矩、轴力及拉应力对围岩自由冻胀率均敏感;隧道衬砌轴力、拉应力对围岩弹模敏感,而隧道衬砌弯矩对围岩弹模的敏感度较小;隧道衬砌内力受冻结圈深度影响较为明显,而衬砌厚度对衬砌内力影响相对最弱。建议对于季节性冻土区隧道设置保温隔热层及在衬砌背后一定范围内的注浆。     

隧道穿越既有过水洞的最小安全距离研究

新建隧道从过水洞下方穿过,且过水洞衬砌内部水压力较大,通过数值计算,且考虑新建隧道仅在常规支护型式下,探讨了新建隧道与水洞之间的距离分别为3、4、5、6 m时水洞衬砌结构的应力与位移,并参考一定的标准,得出隧道与水洞之间的最小安全距离为5 m,对类似的工程有一定的借鉴意义。     

隧道质量通病原因及对策分析

在隧道检测的实践中,发现隧道普遍存在以下问题:衬砌渗水、衬砌开裂、衬砌空洞、二衬混凝土强度不足,给隧道的运营带来了安全隐患。本文对以上质量通病的原因进行了分析,并研究了治理质量通病的技术措施。     

隧道衬砌背后空洞对其支护结构力学性能的影响性研究

为深入研究隧道衬砌背后空洞对其支护结构力学性能的影响,依托某高速公路隧道,利用室内模型试验、数值模拟手段分别对其支护结构应力进行分析,并对两种手段的研究结果进行了对比分析。研究结果表明,当隧道拱顶、右侧拱腰部位衬砌背后存在空洞时,对应部位的支护结构最先出现裂缝,且产生较大的弯矩值及衬砌应力;隧道衬砌背后空洞将减弱其支护结构与围岩的相互作用,严重影响其力学特性。     

寒区隧道冻胀效应测试与分析

为研究寒区隧道冻胀力随时间和空间的分布规律, 基于温度场变化定义了测试冻胀力, 通过衬砌压力和钢架应力间接反映真实冻胀力的变化规律; 提出了冻胀力简化测试方法, 研发了温度场-冻胀力同步测试系统; 以四川省省道215线鸡丑山隧道为例, 布置5个测试断面开展大规模现场测试, 并选取典型断面K117+700 (简称700断面) 和K117+600 (简称600断面) 分析了隧道环境温度、围岩温度、衬砌压力与钢架应力; 以围岩冻结(12~次年2月) 和未冻(7~9月) 时对应的衬砌压力和钢架应力差值为测试冻胀力, 结合温度场分析了隧道周边各测点测试冻胀力; 采用现有冻胀模型计算理论冻胀力, 并与测试冻胀力进行了对比, 研究了寒区隧道冻胀规律。分析结果表明: 隧道环境温度随时间呈季节性正弦函数变化, 受环境温度影响, 围岩温度呈季节性正负温变化, 并出现季节性冻融现象; 当围岩为负温时处于冻结状态, 支护系统受到围岩压力和冻胀力的共同作用, 且温度越低冻胀效应越明显, 各断面测点应力峰值均出现在1月, 700断面衬砌和钢架最大应力分别为149kPa、31MPa; 当围岩为正温时处于未冻结状态, 支护系统仅受到围岩压力作用; 同一断面不同测点的测试冻胀力差值可达5.23MPa, 说明冻胀力除与围岩温度有关外, 还与富水条件和围岩级别有关; 最大冻胀力实测值比理论计算值小1.25MPa, 因此, 寒区隧道支护设计时建议考虑89.17%的冻胀力折减系数。      

近距离下穿大直径隧道扰动效应分析

为研究隧道近距离下穿施工对既有隧道沉降、衬砌应力和地表沉降扰动机理,以某下穿隧道工程为例,基于FLAC 3D有限差分软件建立隧道施工下穿既有隧道三维数值模型,分析隧道施工过程引起既有线沉降及衬砌应力变化规律。分析结果表明,隧道开挖过程中,地表最大沉降为3.8 mm,既有线隧道最大沉降为7.75 mm,位于靠近施工线路一侧拱腰处,且拱顶最大沉降为5.38 mm;未开挖前既有线衬砌最大应力7.798×105Pa,隧道贯通后,衬砌最大应力为1.124×106Pa,增幅达44%。研究结果为保证施工安全及优化施工控制措施具有重要作用。     

衬砌裂缝对隧道稳定性的影响分析

由于地质、设计、施工以及运营管理等方面的原因,运营中的隧道常常出现一系列的病害,其中最常见的就是隧道衬砌裂缝,严重影响了隧道的交通运营安全。以重庆八一、向阳隧道的病害治理工程为背景,运用有限元软件ANSYS对隧道衬砌裂缝受力性能进行数值模拟分析。结果表明:衬砌裂缝的存在导致衬砌应力集中,严重时甚至影响隧道结构的稳定性;裂缝深度越大,隧道结构位移、应力越大,裂缝尖端的应力集中现象越明显,最终应力达到材料的强度极限,从而导致隧道的失稳破坏。     

岩溶隧道衬砌渗漏水分析及处治研究

渗漏水是隧道最常见的病害之一,在岩溶区因承受高水压力衬砌渗漏水更明显,对围岩及衬砌影响较大。基于此以在建某岩溶隧道为例,首先普查隧道渗漏水情况,分别从降雨、岩性及水压力等方面解释渗漏水病害的机理,再采用临时处治方案(钻孔泄压、设置暗洞及环氧树脂封缝)及永久性处治方案(设置排水隧道)。该工程实例可为岩溶隧道渗漏水治理提供实践参考。     

地质雷达隧道衬砌缺陷探测精度研究

由于各种因素影响,国内大多数隧道衬砌都存在着不同程度的病害,诸如衬砌不密实、含有空洞、钢筋保护层厚度不足、钢筋外露等。其中,衬砌病害是隧道最常见的病害类型,对隧道结构稳定有重要的影响。考虑到实际工程中影响隧道衬砌结构稳定性的因素,利用地质雷达对隧道衬砌进行检测,对检测数据进行分析和高质量解译,并采集数据中的其他影响因素。通过提高隧道衬砌厚度和隧道衬砌缺陷的检测精度,准确定位隧道衬砌缺陷位置。     

隧道衬砌结构裂损机理及定量评估

隧道衬砌裂损影响衬砌结构的整体稳定性,并易引起渗漏水病害、基床病害和复合型病害等隧道病害,降低衬砌结构的耐久性和安全性.基于衬砌裂损的力学机理分析,将隧道衬砌混凝土裂缝发展过程分为6个阶段,给出每个阶段的状态描述,并针对引起衬砌裂损的隧道衬砌厚度不足及衬砌背后空洞两个影响因素进行深入研究,分别利用隧道衬砌的拉、剪应力集中系数进行计算,明确不同围岩条件下隧道衬砌厚度不足或衬砌背后空洞等因素与衬砌内部应力集中程度之间的内在联系,为进一步建立依据隧道衬砌检测结果进行隧道衬砌状态评估的评估体系提供了量化基础.