通过软弱围岩的双车道公路隧道模型试验

为了解新奥法修建大跨度公路隧道时围岩的支护机理,进而探讨支护设计原理和方法,进行了软弱围岩中大跨度隧道的三维有限元分析模型试验,以检验掌子面支护效应的存在与范围,初始地应力和围岩参数与计算对比的可靠程度以及围岩的破坏形态、部位和范围。试验结论认为,围岩的初始应力符合σ_x=(μ/1-μ)σ_y的关系,三维有限元分析毛洞的位移曲线与实测值吻合,掌子面支护效应最有效范围是距掌子面约0.7D(D-毛洞宽)范围内,围岩的峰值强度与残余强度之间有一个塑性软化变形的阶段,试验与计算结果相一致。     

基于三维有限元分析的隧道开挖效应研究

隧道开挖引起的围岩应力状态变化，改变了隧道围岩的力学性能。在三维非线性有限元计算的基础上，研究分析了隧道开挖全过程中隧道围岩应力、位移变化规律以及开挖结束后隧道周边的应力、位移状态。研究结果表明：隧道的开挖是一个先加载后卸载的过程，隧道开挖卸荷效应在隧道拱底表现最为明显，拱顶次之；在隧道轴线方向上开挖对周边围岩的影响范围约掌子面前后各1倍的隧道跨度，在隧道横断面方向上约为2倍的隧道跨度，对隧道截面中心岩体的影响范围在隧道轴线方向上约为掌子面到达该断面前1倍的隧道跨度。此外，文中还将计算结果与工程实际进行了定性的比较和分析。     

单洞4车道公路隧道开挖模型试验研究

通过对某单洞4车道公路隧道在2种不同围岩条件下3种开挖方案的相似模型实验研究，得到了4车道公路隧道在相似模拟开挖中的位移规律和隧道围岩最终位移，并对依托工程隧道施工进行了指导。     

在役岩溶公路隧道模型试验研究

以某高速公路某隧道为依托,在优选岩溶填充物、围岩和衬砌材料的相似材料的基础上,开展了几何相似比为1∶40的在役岩溶公路隧道室内相似模型试验,详细分析了对围岩土压力的分布规律和发展趋势,揭示了隧道岩溶处治后的隧道围岩和衬砌力学行为。试验结果表明:1重晶石粉、石膏粉、水泥按1∶12∶2的配比为胶结料,砂胶比3∶1,砂胶混合料水灰比1∶8,能较好的模拟Ⅴ级围岩;2在上覆岩层自重荷载作用下,以低于隧道围岩弹性模量的材料填充岩溶后,会导致填充材料产生比围岩更大的压缩变形,从而引起围岩土压力重分布和地表不均匀沉降;3当岩溶处在衬砌拱肩、拱腰和拱脚时,经处治后的岩溶仍对衬砌产生偏压的不利作用,需要引起高度重视。     

基于三维有限元分析的隧道开挖效应研究

隧道的开挖引起围岩应力状态的变化,改变了隧道围岩的力学性能。在三维非线性有限元计算的基础上,研究分析了隧道开挖全过程中隧道围岩应力、位移变化规律以及开挖结束后隧道周边的应力、位移状态。研究结果表明:隧道的开挖是一个先加载后卸载的过程,隧道开挖卸荷效应在隧道拱底表现最为明显,拱顶次之;在隧道轴线方向上开挖对周边围岩的影响范围约为掌子面前后各1倍的隧道跨度,在隧道横断面方向上约为2倍的隧道跨度,对隧道截面中心岩体的影响范围在隧道轴线方向上约为掌子面到达该断面前1倍的隧道跨度。此外,文中还将计算结果与工程实际进行了定性的比较和分析。     

三车道公路隧道支护参数优化分析

以广东省在建3车道大断面公路隧道为依托,根据实际围岩条件、埋深、设计洞形及断面大小,对设计支护参数进行安全性能优化分析。通过对“原设计”和“优化后”的2种支护结构的平面有限元计算,得到HI～V级围岩条件下的6种典型初期支护结构型式。优化后的设计支护参数能确保安全,同时节约工程造价。     

阳宗3车道公路隧道试验段施工方法的优化计算

结合昆明——石林高速公路上的阳宗隧道的优化设计和地质情况，对Ⅲ类围岩条件下的扁平状大断面公路隧道采用不同方法施工时的力学响应进行了数值模拟，分析了围岩和支护结构体非线性力学行为的地应力场、位移场，确定了适合于Ⅲ类围岩条件下大断面公路隧道的合理施工方法。     

大跨度小净距公路隧道模型试验研究

文章针对国内新近出现的低跨比双洞八车道,依托相关实际工程,进行了室内模型试验和必要的数值模拟分析。主要研究了该类隧道近接时衬砌内力,洞周位移,接触压力随净距的变化规律,并且结合FLAC~(3D)进行数值模拟计算,与试验得到的各测点受力大小进行对比,阐述了规律形成的原因,分析了隧道净距改变对低高跨比双洞八车道衬砌结构和围岩的破坏特征影响,提出了相应建议,为以后类似工程提供一些参考。     

双连拱隧道围岩稳定性模型试验研究

本文结合广(州)惠(州)高速公路小金口双连拱隧道实际工程,利用相似模型在Ⅱ、Ⅲ类围岩条件下,采用三导坑法、双导坑法和中导坑拓展法三种施工方法进行模型试验研究。得出最大的周边径向位移发生于拱顶, 其次为拱腰部位,径向位移收敛警戒值的范围不能超过10mm;从洞室的失稳特征分析,衬砌最容易在隧道边墙及中墙与衬砌搭接处出现裂缝;通过模型试验提出了连拱隧道在Ⅲ类围岩中采用中导坑拓展法施工,对围岩扰动较小,有利于隧道稳定。研究成果对双连拱隧道的设计与施工具有重要指导作用。     

超长桩竖向承载力模型试验及有限元研究

按照一定的相似比,进行了桩顶竖向荷载条件下的超长桩室内模型试验,通过对其桩顶沉降量及桩身应变值的测定,计算出了桩身压缩量、桩身轴力、桩侧摩阻力、桩土相对位移等能够反映超长桩受力性质的量,绘制曲线并分析了超长桩的竖向承载力特性。利用有限元软件Midas gts-nx,通过改变桩体和土体自身的不同性质,计算出了竖向荷载作用下超长桩的荷载-沉降曲线,并讨论影响超长桩竖向承载力发挥的各种因素。     

带裂缝隧道衬砌的安全评价及有限元分析

为研究衬砌裂缝对隧道结构安全的影响,以某公路隧道的裂缝监测为工程背景,从80 处裂缝监测点中选取10 条典型裂缝, 采用综合判定法进行安全性评估,得出危险的裂缝断面,随后应用Midas/ GTS 软件建立典型裂缝断面的有限元模型,并对隧道衬砌结构的承载能力进行安全性分析。计算结果表明: 隧道衬砌出现裂缝使得衬砌结构的承载能力发生变化,其整个受力分布规律也会发生改变,重新分布力会导致现有裂缝发展,并使其他位置发生新的开裂,应根据计算结果对薄弱部位进行加固。研究结果表明: 通过采用定性的安全性评价与定量的理论计算相结合的方法,可以对带裂缝隧道衬砌结构的安全性作出科学的评估。     

蝴蝶拱桥的有限元分析及模型试验研究

蝴蝶拱桥是一种新型空间组合拱桥，设计巧妙独特，外型美观。为全面分析其力学行为，建立了空间杆系和板壳有限元分析模型。给出了该桥控制截面在几个主要荷载工况下的变形和应变值；为验证计算理论的合理与准确性，确保该桥的安全与可靠性，进行了1／10模型试验，并将理论计算值与实侧值进行了比较，为该桥的设计与施工提出了有意义的建议。     

双洞八车道小净距隧道施工力学模型试验

基于室内模型试验,对深圳市南坪快速II期双洞8车道小净距隧道施工中隧道变形分布规律、二衬开裂破坏规律、裂缝集中部位及不同净距条件下二衬的极限承载力变化规律进行了研究。研究结果表明:在不同净距条件下,洞周各部位变形大小的分布情况基本相同,拱顶>右拱肩>左拱肩>仰拱>拱脚;起拱线以上各部位,包括拱顶、左拱肩、右拱肩的变形量,位移随双洞净距的增大而减小;可将12 m(约0.5B)作为IV级围岩下的最小合理净距,净距对起拱线以下各部位变形的影响不明显;最终裂缝集中出现在两洞仰拱和拱脚处,仰拱处裂缝全部贯通,拱脚处裂缝较小,一般不继续发展;远离中柱侧的拱肩也有可能出现贯通裂缝。     

公路隧道围岩模型试验相似材料的试验研究

满足相似关系的模型材料是模型试验的基础.在凋研相似材料研究现状的基础上,通过大量的配比试验研制出满足相似条件的模型材料.材料的力学试验表明,材料具有容重大,泊松比基本满足软岩的要求,抗压强度和弹性模量低,力学性能稳定,可重复使用等特点.     

双洞单向公路隧道交通风模型试验研究

分析了双洞互补式隧道通风中车辆交通风的应用范围,计算得出车辆交通风风速。根据交通风大小设计模型试验方案,并对该系统进行数据采集分析。通过数值模拟结果与实验数据对比分析,得出了双洞单向公路隧道模型试验中在射流通风均匀段模拟车辆交通风是可行的。     

公路隧道外水压力的相似模型试验研究

针对确定隧道外水压力的技术难题，根据相似理论，利用自行设计的模型试验装置，在不同水头高度、渗透系数、排放量以及排放系统的条件下，进行了38组工况试验。试验结果表明：水头高度越小、隧道排放量越大、围岩渗透系数越小，外水压力则越小；无论隧道是否完全封堵，只要周边已存在排水点，且隧道在其渗流影响范围之内，外水压力均可折减。分析还提出了工程类比应注意水头高度为平方的相似关系，以及对于隧道周边富水洞穴应按“复合回填”的方式进行处治的深入认识。最后指出，采用相似模型试验可以确定外水压力的上限值。     

中梁山隧道通风的模型试验研究

对射流通风技术在公路隧道中的应用，从理论上进行了初步分析，应用流体运动的相似理论，探讨了射流通风系统模型度试验的相似律。通过模型试验，在动力射流的基本特性、阻力流的压降以及在分段吸出式通风系统中的射流调压等方面获得了一些基础数据，并提出了一些相应的计算方法，通过试验还对基本流动的速度分布和静压分布进行了测试，为流场分析提供了基本依据。     

水中悬浮隧道概念设计及动力分析理论与模型试验进展

为了解水中悬浮隧道工程概念设计进展,进一步明确环境荷载和水中悬浮隧道(submerged floating tunnel,简称SFT)结构相互作用的动力模拟分析和模型试验研究方向,首先综述各国在SFT领域的工程研究概况,然后分别对SFT的管段、锚索动力模拟和波浪、洋流模型试验进展进行总结。结果表明： SFT的关键参量“协同浮重比”涵盖了结构张力腿锚索布置形式、倾角和浮重比与SFT水平、竖向振幅间的相互作用关系。考察综合性参量有助于研究结构自振频率、支撑系统张力水平的归一化变化规律。深水大型波浪流水池中波流耦合、流固耦合以及动水与静水结合的SFT模型试验是未来的研究方向。     

蝴蝶拱桥的有限元分析及模型试验研究

蝴蝶拱桥是一种新型空间组合拱桥,设计巧妙独特,外型美观.为全面分析其力学行为,建立了空间杆系和板壳有限元分析模型,给出了该桥控制截面在几个主要荷载工况下的变形和应变值;为验证计算理论的合理与准确性,确保该桥的安全与可靠性,进行了1/10模型试验,并将理论计算值与实侧值进行了比较,为该桥的设计与施工提出了有意义的建议.     

单洞四车道特大断面公路隧道位移性状参数敏感性分析

为分析单洞四车道特大断面公路隧道位移性状参数敏感性,以正交试验设计为基础,设计了物理力学参数变化对位移的影响程度进行研究的数值试验方案.基于二维平面应变弹塑性有限元方法,对Ⅴ级围岩双侧壁导坑法四车道隧道施工过程进行了多工况数值模拟,得出了围岩参数对隧道位移性状的敏感性程度,可为大断面隧道结构计算提供依据.