隧道衬砌结构火灾工况下受力分析

通过参考国内外有关研究资料,并结合过往项目情况,对高速公路隧道内火灾特点及火灾对隧道衬砌结构的损害机理进行分析,并以洞内燃烧3h作为基本条件对隧道结构火灾工况下的受力情况进行分析,从而判定衬砌结构在高温后是否仍能满足适用要求。     

大断面公路隧道二次衬砌受力特性模型试验

为研究大断面公路隧道运营期二次衬砌受力特征,开展室内相似模型试验,采用主动加载方式模拟隧道在运营过程中承受的围岩压力,对3车道和加宽带2种断面二次衬砌受力、变形及破坏规律进行研究。试验结果表明： 1）按规范设计的大断面隧道衬砌结构在设计荷载作用下内力和变形均较小,结构具有较高的安全储备; 2）衬砌各截面内力（弯矩、轴力）随围岩压力的增加呈现先慢后快的增加趋势,偏心距则呈现逐渐减小的变化趋势; 3）开挖断面越大,内力控制截面越多; 4）开挖断面大小对衬砌变形及破坏形态也有一定影响,断面越大,拱顶、边墙变形越大,衬砌各部位开裂荷载差异越明显,且衬砌开裂过程持续时间越长。     

高地热环境隧道衬砌结构受力特征模型试验研究

随着我国交通事业的发展,深埋高地热条件下的长大隧道越来越多。地热温度不仅对衬砌结构的受力特征有影响,而且会影响隧道结构的耐久性,但目前国内对高地热环境下隧道力学行为的研究有限。针对以上问题,以拟建的高地热环境下的高黎贡山隧道为工程背景,采用室内相似模型试验,通过逐步改变温度的方式,得到不同温度下隧道衬砌结构各部分受力特征和变化趋势： 1）在地热温度作用下,隧道衬砌结构产生内力重分布,即在一定温度范围内,轴力基本随温度呈线性增长;弯矩总体上变化不明显,拱项部位弯矩随温度升高呈降低趋势,其他部分则呈相反变化趋势。2）衬砌结构的拱脚位置受温度影响最明显,应作为设计与施工时的重要控制部位。3）在温度荷载作用下,支护结构的整体安全储备（安全系数）明显降低。     

石膏质岩隧道新置换衬砌结构受力特征研究

为分析石膏质岩隧道衬砌结构置换施工后的受力特征,依托杜公岭隧道病害处治工程实例,在隧道病害处治施工阶段和运营阶段对6个不同病害现象的典型断面新置换衬砌结构的初期支护变形、初期支护钢架应力、初期支护-围岩接触压力、初期支护-二次衬砌接触压力等进行为期2.5年的现场测试。测试结果表明:在新置换初期支护单独承载的3~5个月时间内,初期支护的变形速率和变形量均较小,其中5个测试断面的拱顶沉降和周边收敛量最大,其分别为6.8,6.4mm;新置换初期支护钢架应力较小并且在二衬浇筑后较短时间就达到稳定状态,其中64处测点(总计72处)应力小于100 MPa;边墙芯样发现石膏、硬石膏成分的断面在二次衬砌浇筑后的26个月内,其边墙或拱顶测点的初期支护-围岩接触压力和初期支护-二次衬砌接触压力仍有明显变化,其中个别测点经过10~20个月才能达到峰值,另有个别测点在3~8个月到达峰值后受干湿交替环境影响会出现变化;综合分析认为,杜公岭隧道衬砌结构主要受到围岩中硬石膏的膨胀作用,石膏的吸水软化作用不明显,其围岩压力具有缓慢发展的特点,新置换二次衬砌承担了主要的围岩压力,新置换初期支护安全性较高;建议石膏质岩地层隧道二次衬砌不宜过早施作或者初期支护与二次衬砌间设置缓冲变形层,以充分发挥初期支护的承载力、减小二次衬砌承担的围岩压力。     

岩溶地区隧道衬砌受力及变形特征的有限元分析

运用ABAQUS有限元分析软件,结合岩溶地区山岭隧道的工程实例,建立隧道施工过程的三维有限元模型,研究了岩溶地层对隧道围岩和初期支护结构受力和变形的影响。结果表明:在岩溶地区开挖隧道,衬砌拱顶承受较大的应力而边墙部分承受较小的应力;边墙及拱顶均存在下沉现象,且位移呈直线增长趋势,隧道围岩底部存在一定程度的反拱现象。     

复合地层条件下水下盾构隧道衬砌结构受力特征研究

针对工程中常用的无衬垫接头抗弯刚度非线性的特点,采用描述接头轴力、弯矩及转角关系的解析公式,提出盾构隧道衬砌结构受力计算的迭代计算方法。基于南京市纬三路过江通道的工程背景,分析了接头抗弯刚度的取值对盾构隧道衬砌结构受力及变形的影响,对工程中遇到的典型土岩复合地层中衬砌结构的受力进行了计算。计算表明,所提出的迭代计算方法简便易行,收敛较快,复合地层中衬砌结构的受力分布与均一地层中相差较大。复合地层的作用使得衬砌结构内力分布更不均匀,可能使得某一部分管片内力显著增大,设计时需要针对实际地层分布形式进行计算。     

膨胀土隧道复合式衬砌受力特性研究

本文依托新建山西中南部铁路通道上庄1号隧道项目,通过数值模拟和现场监测等手段,对膨胀土隧道复合式衬砌受力特性进行研究,研究结论:初支和二衬施作前3~5天内力变化较大,施后约1周左右能达到平衡状态;二次衬砌拱墙施作对初期支护内力产生明显影响,弯矩、轴力的最大影响程度分别为26.07%、0.97%;二次衬砌的弯矩、轴力分别是初期支护内力的2.83%、0.38%,证明了隧道的初期支护是最主要的承力结构,二次衬砌在此主要用作安全储备。成果可为类似工程借鉴。     

隧道衬砌混凝土施工过程中防水层受力测试

利用高灵敏度应变式压力传感器，对隧道衬砌混凝土施工中防水层的受力进行了现场实测，并分析了该压力对防水层及隧道排水系统的影响。     

隧道抗水压衬砌结构数值仿真模拟

以龙潭隧道抗水压衬砌结构为工程实例,针对不同的施工阶段,重点讨论了不同结构形式的衬砌力学性能,对抗水压衬砌结构进行了数值仿真模拟,并得出了抗水压衬砌结构的最优设置形式.     

公路隧道衬砌结构的相互作用分析

以特长隧道为研究对象,采用二维平面有限元方法研究了隧道衬砌结构的受力情况,建模中考虑了隧道坡度的影响.通过分析表明,衬砌中的初期支护和二次衬砌一般要共同承担荷载,二次衬砌的受力往往大于初期支护的受力,而且在初期支护与二次衬砌间存在不均匀压力,由此可对衬砌的合理设计与施工提供一定的参考价值.     

偏压荷载作用下连拱隧道衬砌裂缝仿真分析

通过介绍连拱隧道衬砌裂缝仿真模拟基本原理,分析连拱隧道偏压荷载产生的原因,并针对隧道衬砌处于偏压荷载情况下裂缝的形成和发展进行了数值仿真分析,可为连拱隧道设计、施工及维修管理提供参考。     

黄土公路隧道衬砌受力特性测试研究

通过对浅埋黄土公路隧道衬砌受力现场测试,研究了隧道衬砌围岩压力、钢花拱轴力和二次衬砌混凝土应变随时间变化以及不同位置分布情况。结果表明:拱部和边墙围岩压力先是增大后减小然后趋于稳定,隧道周围土体有局部坍塌的可能,按实测值推算的竖向围岩压力小于按已有公式计算的值,钢花拱轴力稳定较快且以受压为主,二次衬砌和仰拱的承载作用并不明显。     

隧道二次衬砌混凝土质量控制

二次衬砌是隧道施工的关键,也是隧道结构施工的最后一道工序,二次衬砌应做到＂内实外美＂。＂内实＂是衬砌内在质量的体现,＂外美＂是外观质量的体现。针对隧道二次衬砌混凝土施工容易出现的质量缺陷,分析问题出现的原因,制定有针对性的措施加以控制,在施工中不断改进,提高了二次衬砌混凝土质量。     

溶洞的存在对隧道开挖影响的数值分析

以白须公1号隧道为背景,运用有限元程序MIDAS/GTS模拟了隧道穿过特大溶洞时分台阶开挖的施工过程,分析了隧道在有溶洞条件下的施工力学行为,为关键部位加强支护提供理论依据。分析结果表明：该溶洞围岩自承能力较好,隧道衬砌连接处会出现应力集中,施工过程中要确保支护结构的整体稳定。     

探地雷达在隧道衬砌检测中的应用研究

使用探地雷达技术对隧道衬砌质量进行检测,是国内新兴的一种检测方法,具有快捷、无损、全面、准确的特点。文章主要介绍了探地雷达的原理及其在隧道衬砌检测中的应用实例。     

不均匀沉降作用下连拱隧道衬砌裂缝仿真分析

分析了连拱隧道不均匀沉降产生的原因,介绍了隧道衬砌裂缝仿真模拟基本原理,并针对隧道衬砌处于不均匀沉降情况下衬砌裂缝的形成和发展进行了数值仿真分析,可为连拱隧道设计、施工及维修管理提供参考借鉴。     

云南省连拱隧道衬砌开裂和渗漏水调查结果及分析

为了对云南省4条高速公路连拱遂道的健康状态评估提供依据及为以后修建连拱隧道在设计和施工上提供宝贵经验及教训,提高中国高速公路连拱隧道的施工和设计水平,尽可能减少衬砌开裂和渗漏水等隧道病害,采用现场调查方法对云南省玉元、元磨、大保和昆石4条高速公路连拱隧道衬砌开裂、渗漏水等病害进行了较为全面的调查,初步分析了隧道病害产生的主要原因并进行了相应的分类,并据此提出了连拱隧道设计和施工中其相应的病害预防和整治措施,以期为提高中国连拱隧道修建水平提供参考和借鉴。     

隧道爆破施工地表特殊建筑物震速控制方案研究

重庆两江大桥渝中连接隧道途经民族路罗汉寺下方,采用钻爆法施工时可能危及寺中建筑物的安全。通过数值模拟分析,预估现有上下台阶爆破方案无法满足寺中罗汉堂的安全震动控制标准。针对这种情况提出上台阶机械开挖、下台阶爆破开挖的组合掘进方式,并根据计算确定该种掘进方法的使用范围。现场爆破震速实测验证表明,实测值与计算值间具有良好的吻合性,对地表震速的预估准确、可靠。     

盾构隧道施工对临近桩基影响数值分析

以上海轨道交通七号线下穿明珠线盾构施工为依托，通过采用摩尔一库伦弹塑性屈服准则，建立二维有限元数值模型，研究上海轨道交通七号线盾构隧道开挖对邻近桩基的影响。数值模拟结果表明：当盾构土仓压力控制在0．28～0．34MPa，同步注浆压力控制在0．26～0．32MPa的情况下，盾构推进能保证桩基的安全。     

隧道火灾烟气流动的数值模拟

分析了隧道火灾的特点，运用场模拟的方法，利用商业CFD软件PHOENICS3．5对一工程实例进行了数值模拟，研究了不同纵向通风速度下，该公路隧道火灾烟气的浓度场、温度场等的蔓延规律，为研究烟气的流动情况和制定疏散方案提供重要参考依据，并提出了控制火灾、满足火灾救援和人员疏散的有效措施