基于等效周长法研究隧道衬砌水压力荷载及内力

为研究方形隧道断面衬砌水压力及内力,利用等效周长替代法,将方形隧道断面转变成圆形隧道断面,并运用轴对称解析法与有限差分FLAC3D分别计算在不同衬砌渗透系数、不同注浆半径和不同衬砌厚度情况下,隧道衬砌水压力、渗透量、内力、偏心距以及安全系数。结果表明:轴对称解析法的渗透量和水压力与有限差分数值计算法的很接近;在不透水情况下,水压力不进行折减;通过控制排水、减小衬砌渗透系数、适当增大围岩注浆或适当增大衬砌厚度可以调节衬砌水压力、偏心距与安全系数;衬砌厚度对边角处安全系数影响大;以设计水荷载为正算,施工监测水压力为反算,在施工过程中,检验并修正水荷载。     

隧道围岩渗流和衬砌水压力荷载

从地下水的渗流作用出发,对作用于隧道衬砌的水压力荷载的计算进行了讨论,并得出以下几个结论：一是在采用全封堵防水衬砌的情况下,无论围岩的渗透系数多小,都必须考虑同地下水位相应的水压力荷载。二是只有透水的衬砌（或设置排导系统）才能考虑水压力折减系数。水压力折减系数的量值主要取决于衬砌渗透系数同地层渗透系数之比。三是对于高水头的深埋隧道,为避免量值较大的水压力,应设置排导系统,不宜采用全封堵衬砌结构。要采用围岩注浆来控制地下水的排放流量。     

隧道衬砌水压力荷载及内力研究

通过轴对称解析计算和有限元数值计算隧道在不同衬砌渗透系数、不同注浆圈厚度、不同衬砌厚度条件下,衬砌背后的水压力、流量及衬砌内力,分析影响水压力的因素和水压力对衬砌内力的影响,轴对称解析计算和有限元数值计算结果显示水压力和流量十分接近。衬砌不透水时,水压力荷载系数不折减;在控制排水的条件下,调整衬砌渗透系数、注浆半径和衬砌厚度可以改变水压力、流量和衬砌内力。设计时正算水荷载,施工时通过监测流量反算水荷载,对水荷载设计进行检验和修正。     

深埋岩溶隧道水压力的预测与防治

研究目的:为保护洞顶水资源和环境,深埋岩溶隧道“以排为主”的设计原则巳不适应环保要求,开始尝试 “以堵为主”的防排水原则。封堵地下水会使隧道衬砌承受巨大水压灯,“以堵为主”的关键问题是预测和防治隧 道水压力。 研究方法:隧道水压力受地下水水头损失和地下水与衬砌接触面积的双重影响,据此在调整岩溶隧道水头 折减系数的基础上,分析隧道水压力模式。 研究结果:给出了用渗流水量确定隧道水压力的公式,继而讨论了基于水环境平衡的适度排水和围岩注浆 的防治原则,并给出了注浆圈和其内衬砌的水压力的计算公式。 研究结论:引用锦屏二级水电站探洞和渝怀铁路圆梁山隧道的实测资料对上述水压力公式进行检验,其计 算的隧道水压力较符合实际。     

水底隧道复合式衬砌水压力影响因素分析

富水量较大的水底隧道,隧道防排水系统对于控制隧道涌水量和衬砌外水压力十分重要。采用数值计算方法,研究固定水头下水底隧道不同注浆参数、衬砌渗透系数及隧道控制排水量对衬砌水荷载的影响,并与轴对称解析解结果进行对比验证。研究结论:(1)渗透系数增加和注浆圈厚度减小都致使衬砌外水压力的增加;(2)初衬渗透性的变化对初衬外水压力的影响十分显著;(3)数值解与解析解的结果相差不大,非圆形隧道截面可利用等效半径求解衬砌外水压力和隧道涌水量的解析解,并用于隧道防排水的初步设计;(4)隧道注浆圈参数和初衬渗透系数一定时,增大控制排水量有利于减小二衬背后外水压力。     

地铁隧道过海段复合衬砌参数的敏感性分析

以青岛地铁1号线胶州湾过海隧道为研究背景,选取了影响复合式衬砌外围水压力的9个主要影响因素,在利用Midas有限元数值分析软件的基础上,采用正交试验设计法分析了2种测试水平下这9个因素对水压力折减系数的显著性影响水平。结果表明：影响二次衬砌外围水压力大小的显著性因素为二次衬砌外围半径和围岩渗透系数与二次衬砌渗透系数的比值;影响初期支护外围水压力大小的显著性因素为围岩渗透系数与注浆圈渗透系数的比值、注浆圈厚度、围岩渗透系数与二次衬砌渗透系数的比值及隧道半径。其中,围岩渗透系数与二次衬砌渗透系数的比值对二次衬砌、初期支护的外围水压力均有显著性影响。因此,在海底隧道设计和施工过程中,应重点关注衬砌的渗透性能,注意支护结构的参数设计和选取,以保障海底隧道的顺利开挖及运营安全。     

裂隙岩体中衬砌水压力简化计算

裂隙岩体中水的渗流与一般散粒体中水的渗流不同,裂隙岩体中的水压力以面力形式作用在裂隙壁面上.本文分别从二维、三维情况出发,证明了裂隙块状围岩中的水压力能通过岩块传递到衬砌上,作用在衬砌上的水压力强度等于裂隙壁面上的水压力.只要岩体裂隙构成网络,裂隙岩体中水压力在宏观上仍然是一种体积力,块状裂隙围岩中的隧道衬砌外水压力可以按等效连续介质的散粒体理论进行简化计算.     

岩溶隧道水压力的研究与确定

研究目的:通过对渝怀线、宜万线重点岩溶隧道水压力实测,研究岩溶隧道初始水压力值的影响因素、计算公式;通过对水压力长时间监测,研究水压力降雨响应;通过监测水压力值,绘制水压力曲线,并分析曲线特征,对岩溶隧道的堵水治理提供参考;对注浆后水压力分析,提出注浆后二次衬砌水压力设防建议. 研究结论:岩溶隧道水压力与上、下排泄基准面高程和排泄能力有关,不能采用折减系数法确定.水压力对降雨有强烈响应.放水后升压试验能反映岩溶几何形态.衬砌结构设防应根据地质条件、原始水压力值和注浆效果确定.     

强富水裂隙岩体隧道衬砌水压力特征及稳定性研究

为控制隧道穿越强富水裂隙岩体围岩稳定性,以天河山隧道为例,采用三维相似模拟试验研究了衬砌水压力特征,得出相较于传统的无环向盲管而言,有环向盲管的配置使得衬砌背后水压力轻微减小;在衬砌结构的关键交接点上的衬砌背后水压力的数值相对于非交叉位置衬砌背后水压力值较小;围岩底部排水系统和衬砌环向与纵向盲管排水系统之间相互配合,此种设置能够降低高水压富水裂隙岩体隧道衬砌背后的水压力。同时提出了“反压土石回填+型钢支撑+小导管注浆+超前管棚注浆”控制措施。现场监测结果表明：隧道钢拱架最大受力位置为拱顶,受拉值为45.3 MPa,最大围岩压力出现在左侧拱墙,为0.129 5 MPa,且二者在仰拱施作完成后围岩压力趋于稳定,说明整体结构处于安全状态。     

桥梁抗震分析中动水压力的计算

用势流体单元模拟水体,采用数值分析方法计算分析地震动水压力。采用Morison方程法,以附加质量的形式考虑动水压力。运用两频段选波方法,选取美国Spitak(1988)和Imperial Valley(1979)2条地震波,进行深水桥墩地震响应分析,研究动水压力对深水桥墩地震响应的影响。结果表明:在地震作用下,动水压力显著增大桥墩的墩顶位移和墩底内力响应,且使地震响应峰值出现的时刻有所改变。在进行抗震设计时考虑动水压力的作用是非常必要的。通过对实际桥墩的分析,验证Morison方程法在深水桥墩地震响应分析中的有效性,说明按照我国现行铁路工程抗震设计规范中的计算方法得出的深水桥墩地震响应结果偏低。     

盾构隧道注浆抬升施工对衬砌结构影响的多因素分析

基于盾构隧道注浆抬升工程,建立盾构隧道注浆抬升对管片衬砌结构影响计算模型,通过对比现场实测数据和数值计算结果,验证计算模型的正确性;在此基础上探讨分析不同注浆位置、不同注浆顺序对管片衬砌结构的影响,为盾构隧道注浆抬升提供参考依据。     

考虑影响参数灵敏度的盾构施工注浆压力和注浆量控制研究

为提高盾构同步注浆施工工艺关键控制变量的控制水平,引入Sobol方差灵敏度分析方法用于分析影响注浆压力和注浆量的灵敏参数。文章首先着重分析影响注浆压力和注浆量的因素,然后分析各个影响参数的随机统计特征,最后将灵敏度分析方法应用于工程案例中分析影响注浆压力和注浆量的灵敏参数,并计算不同地层条件下注浆压力和注浆量的控制范围,对结果进行验证分析。分析结果表明:覆土厚度和土体性质参数是影响注浆压力的主要灵敏参数,隧道外径和土质系数是影响注浆量的灵敏参数;计算得到的注浆压力和注浆量的控制范围与工程实际控制情况吻合度高。利用灵敏度分析方法对注浆控制变量进行分析可为注浆施工控制提供参考和借鉴。     

循环荷载作用下饱和软粘土孔隙水压力变化规律的试验研究

为了对循环荷载作用下软粘土的工作性状有更深入的了解,文章通过应力控制的循环三轴试验,研究分析了循环应力比、循环次数、振动频率、超固结比对饱和软粘土的孔隙水压力变化规律的影响,得到了一些有益的结果。     

基于孔隙水压力的路堤稳定性分析

将单侧铁路路堤离散为三角形单元,在单元中构造线性速度场,将孔隙水压力视为外力,在计算路堤单元的内能消散率和外力的功率时采用有效应力,建立路堤稳定性的上限目标函数,引入内点法规划方法寻求路堤稳定性的上限解.根据工程实例,应用Bishop的简化条分法对上限解进行检验,通过比较本文方法是一种有效的数值方法.     

基于孔隙水压力的路堤稳定性分析

将单侧铁路路堤离散为三角形单元，在单元中构造线性速度场，将孔隙水压力视为外力，在计算路堤单元的内能消散率和外力的功率时采用有效应力，建立路堤稳定性的上限目标函数，引入内点法规划方法寻求路堤稳定性的上限解。根据工程实例，应用Bishop的简化条分法对上限解进行检验，通过比较本文方法是一种有效的数值方法。     

浅埋地铁车站结构内力影响因素分析

以某地铁车站为计算实例,分析了浅埋地铁车站的荷载取值和结构计算问题。通过有限元计算,分析了地下水位、水压力折减因数、侧压力因数、弹性抗力系数等因素对结构受力的影响,总结了影响规律,提出在地铁车站结构计算中应考虑这些因素变化造成的影响。     

孔隙水压力在地震液化过程中的变化及影响

通过对地震液化的理论分析,系统阐述了孔隙水压力的形成原因和发展变化;通过分析孔隙水压力发展的影响因素。进一步认识饱和砂土液化的性状．这对研究饱和砂土地震液化的工程治理措施有一定的指导意义．     

盾构隧道施工同步注浆材料流动性测试方法及影响因素分析

现有的盾构隧道施工同步注浆材料流动性通常利用稠度仪进行测试,人为操作水平对试验结果影响很大,试验结果的随机性也很大,且试锥沉入深度与浆液在注浆管内的流动阻力并无直接关系。为此,研制了1套同步注浆材料流动性测试装置,利用该装置可直接测得浆液在注浆管内的压力损失;提出以注浆材料在注浆管中单位长度的压力损失作为注浆材料流动性评价指标,并以注浆材料中骨料颗粒的表面积与浆体的体积之比（简称“表体比”）作为分析注浆材料流动性的影响参数,推导出表体比计算式;采用研发的流动性测试装置对现场所用同步注浆材料及室内配制不同表体比的注浆材料试样进行流动性测试及对比分析。结果表明：研制的同步注浆材料流动性测试装置可行;注浆材料表体比为其流动性的主要影响参数;注浆材料在注浆管内单位长度的压力损失随着初始压力的增加呈近似线性增长;注浆材料中骨料（粒径大于0.075 mm的固体颗粒）含量越多即表体比越大,其在注浆管内单位长度的压力损失也越大。     

边坡稳定安全系数影响因素的探讨

边坡稳定安全系数的确定受多方面因素的影响。在工程实践中大多采用基于各种假定条件的简化计算方法进行安全系数的计算 ;另外 ,在实际工程中土工参数存在一定的变异性 ,也将影响安全系数的计算结果。文章主要讨论了不同的计算方法及参数变异对边坡安全系数的影响。     

列车交会压力波的影响因素分析

根据数值模拟计算、实车和风洞试验结果，研究了列车交会压力波与相结速度、绝对速度、速度比、线间距、列车外形（断面形状、流线型头部长细比、头部纵剖面最大轮廓线和俯视图最大轮廓线）以及列车编组方式等之间的关系。研究结果已在我国流线型车体设计上正式采用，并为合理确定线间距提供了科学依据。