公路运营隧道衬砌裂缝长期监测及分析

裂缝在公路运营隧道衬砌结构中普遍存在,其稳定与否直接关乎隧道的运营安全,而通过监测手段分析预测裂缝的发展态势是一种最为直观和有效的手段。文章针对目前衬砌裂缝监测成果偏少这一现状,依托某二级公路隧道工程,主要对以下内容进行研究:从裂缝类型、所处位置及围岩级别、裂缝的几何特征3个方面分析了衬砌裂缝的分布规律;采用光栅光线传感器对选取的12条典型衬砌裂缝进行了为期2年的监测工作,监测成果表明衬砌裂缝发展规律可大致分为平稳型、周期性变化型、增长型及闭合型4种,且从裂缝几何特征参数的监测数据可以看出,多数裂缝处于一种相对稳定的可控状态,对隧道结构稳定性影响较小;从勘查设计、施工以及运营管理3个环节对隧道衬砌裂缝成因进行了系统分析,并据此提出了隧道衬砌裂缝预防措施;对衬砌裂缝的治理,建议采用"先监测、后分类、再选择治理措施"的治理理念。研究成果可为国内外类似隧道工程衬砌裂缝评估及防治提供参考与借鉴。     

连拱隧道衬砌裂缝的三维监测研究

文章从发生方向、部位、宽度以及形成机理等方面对连拱隧道衬砌裂缝进行了分类,并简要介绍了隧道衬砌裂缝的监测方法以及三维裂缝监测的监测原理.最后,结合一连拱隧道实例介绍了隧道衬砌裂缝的三维监测方法和监测结果.     

基于全景展开图像的隧道衬砌渗漏水数字化识别方法研究

文章通过隧道衬砌展开影像生成器软件对隧道衬砌渗水区域采集影像进行特征点提取、图像匹配、模型识别、图像展开与拼接处理,得到隧道衬砌的全景展开图像。利用图像分割与处理技术,对全景图像采用灰度图像转换、阀值选取、二值图像开闭运算等原理实现对图像渗水区域信息的识别与修正,并基于贵州某运营公路隧道衬砌渗漏水实例,经过若干算法程序提取出该隧道渗水病害的位置、面积及病害长度等特征信息,建立了一套隧道衬砌渗漏水病害的数字化识别系统,可为隧道衬砌渗漏水检测提供一种便捷、高效、全面的综合检测手段。     

铁路运营隧道衬砌安全等级的评定

为了加强铁路运营隧道专业技术管理和确保隧道运营安全,在充分总结以往研究成果的基础上,铁道部发布了<铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定>.文章阐述了制订<暂行规定>的必要性,详细介绍了<暂行规定>的主要内容及量化标准,对隧道衬砌安全等级做出了准确的评定.最后,以漳龙线、京九线的病害等级划分实例作了示范.<暂行规定>提出了"运营隧道安全状态等级评定"科学的和可操作的技术标准.     

裂缝数量对隧道衬砌稳定性的影响研究

为研究裂缝数量对隧道衬砌结构承载性能及安全性的影响机理,基于断裂力学理论建立带裂缝衬砌内力计算模型,推导双裂缝情况下应力强度因子计算公式,并分析开裂衬砌结构内力和稳定系数的变化规律,不同数量裂缝对衬砌结构内力的影响规律以及开裂部位拉应力的变化情况。结果表明：与拱顶存在1条裂缝相比,存在2条裂缝时承载能力仅降低1.35%,稳定系数降低6.9%;存在3条裂缝时承载能力降低2.26%,稳定系数降低8.1%。拱顶存在多条相近裂缝时,其中一条裂缝对其他裂缝有一定闭合作用,不会加速裂缝的扩展。     

盾构隧道新型衬砌结构设计参数试验研究

盾构隧道衬砌结构由管片和接头组成,接头的形式直接影响盾构隧道的整体力学性能。上海轨道交通18号线盾构隧道新型衬砌结构环间采用新型插入式快速接头,块间采用新型滑入式快速接头。针对错缝拼装的新型衬砌结构,分别进行了整环足尺试验,介绍和分析了新型衬砌结构的受力性能;通过计算给出不同埋深、不同侧压力、不同纵向力下修正惯用法设计计算参数的取值。     

隧道二次衬砌裂缝处治技术的应用

文章结合高速公路隧道病害处治实例,介绍了隧道二次衬砌裂缝产生的原因、衬砌裂缝处治方案及施工工艺,并阐述了隧道衬砌裂缝处治技术在公路隧道病害处治中的应用情况。     

衬砌缺陷防治技术在运营铁路隧道中的应用研究

运营铁路隧道存在拱顶空洞、衬砌开裂掉块、渗漏水等缺陷,危及列车运行安全。基于此,文章从理论及破坏模型方面分析了衬砌空洞的破坏方式,对常规衬砌缺陷整治方法的优缺点进行了分析。针对已运营的某铁路隧道衬砌缺陷,提出采用衬砌缺陷成套技术中的带模注浆防治技术进行加固和修复。应用效果表明,经过注浆修复后的衬砌整体性良好,治理效果显著,具有节省工期、提高工效、不返修等特点。     

下伏溶洞对运营隧道衬砌结构稳定性的影响研究

文章依托工程实践,通过运营隧道病害检测过程中发现的典型岩溶发育特征,借助Midas GTS NX有限元数值分析软件,研究不同埋深条件的下伏溶洞对既有运营隧道衬砌结构的稳定性影响.研究结果表明:随着下伏溶洞埋深逐渐增大,隧道二次衬砌最大剪应力和最大竖向位移逐渐减小;当溶洞埋深＞7 m时,对V级围岩有仰拱区段的后期运营结构...     

公路隧道二次衬砌纵向裂缝非线性数值模拟研究

已建隧道普遍存在衬砌开裂现象,裂缝的存在会降低隧道衬砌的承载能力.文章为研究带裂缝隧道衬砌的力学性能,提出了塑性地压、松弛土压、偏压等三种受力裂缝数值模拟的荷载施加模式;分析了几种常见裂缝模型的原理及适用性,并且基于钢筋混凝土有限元非线性分析理论,利用分布裂缝模型进行不同荷载模式下隧道二次衬砌开裂至破坏的全过程分析;通过计算得出了不同加载方式下裂缝的发展及分布规律.研究结果可为隧道衬砌裂缝成因判断及二次衬砌加固改造提供理论支撑.     

整体式隧道衬砌的非线性优化设计方法

文章把隧道整体式衬砌的优化设计归结为非线性规划问题,建立了目标函数,采用罚函数法(SUMT)进行求解,并运用该方法对某工程实例进行了分析.     

铁路隧道结构设计参数对二次衬砌裂缝影响规律研究

对玉磨铁路安定隧道二次衬砌裂缝的分布进行统计分析,并提出一种更接近实际荷载情况的模拟方法,对二次衬砌的裂缝发展规律和控制因素进行研究。采用正交试验研究四因素（混凝土强度等级、衬砌厚度、钢筋直径、保护层厚度）三水平条件下衬砌裂缝情况。结果表明：现场衬砌裂缝分布情况统计显示裂缝主要分布于拱脚和拱腰位置,拱顶次之,拱肩裂缝较少,纵向裂缝比例达到63%,环向裂缝和斜向裂缝占比分别为18%和19%;衬砌各部位损伤出现的顺序为拱脚、拱顶、拱腰、拱肩,而裂缝发展程度一般为拱脚>拱腰>拱顶>拱肩;二次衬砌结构参数对拱脚裂缝宽度的影响程度为混凝土强度等级>保护层厚度>衬砌厚度>钢筋直径;随着因素水平的提升,混凝土强度等级、衬砌厚度、钢筋直径的影响程度逐渐减小,衬砌厚度影响趋势则相反。     

车载GPR检测运营地铁隧道的试验研究

车载探地雷达技术(GPR)是隧道及地下工程结构健康安全评估领域的一项快速无损检测技术,其改变了传统手持探地雷达天线与隧道壁紧贴的测量方式,采用了空气耦合天线非接触远距离检测方式。文章分析了该技术应用于地铁隧道健康检查的车载检测条件及工作原理,给出了其在地铁隧道的试验效果,探讨了车载GPR技术检测地铁隧道的可行性。试验结果表明:该技术在车辆限界以内能够以地铁列车正常运行速度快速检测地铁隧道,可为运营地铁的维修管理和安全检查提供一种新的手段。     

基于地质雷达无损探测的隧道衬砌质量检测方法

在开展隧道衬砌质量检测过程中,由于检测规模较大,导致难以实现对其整体的高精度检测,因此,提出基于地质雷达无损探测的隧道衬砌质量检测方法研究。分别将SIR3000型地质雷达、钢卷尺以及900MHz天线作为检测设备,沿拱顶及距拱顶水平距离为定值的两侧拱腰布设3条纵向检测线后,按照隧道衬砌施工设计情况,对衬砌厚度数据输出方式进行差异化设置,并根据反馈雷达信号检测隧道中不同位置衬砌的厚度,从而判断衬砌质量。根据测试结果可知,该方法对隧道不同位置衬砌厚度的检测结果误差稳定在0.2cm范围内,具有较高精度。     

公路隧道衬砌混凝土厚度及密实性试验研究

文章根据公路隧道初期支护的情况,制作了足尺寸的衬砌模型,并在模型中设置了模拟隧道初期支护背后空洞、回填不密实等典型缺陷工况,采用地质雷达进行检测试验。试验结果显示采用不同频率的雷达天线时,异常体的测试分析结果有较明显的差异,表现出了各自的优缺点;同时结合相对介电常数标定、时长参数设定、距离归一化、脉冲响应滤波及天线的选择使用方面提出了相应的处理建议,可供使用地质雷达法检测隧道初期支护的工程技术人员参考。     

公路隧道二次衬砌裂缝的成因与处治分析

文章以某公路隧道为例，对二次衬砌裂缝产生的原因进行分析，介绍了采用壁可法和粘贴碳纤维布法进行裂缝处治的方案，对公路隧道二次衬砌裂缝的预防和处治具有一定的借鉴意义。     

分离式套拱加固带裂缝衬砌的变形规律试验研究

文章基于1∶10的相似比制作拱顶带单条纵向裂缝且裂缝深度为原衬砌厚度1/3的隧道二次衬砌模型,采用弹簧模拟地层抗力,进行了分离式套拱加固衬砌(原衬砌与新增套拱之间增设防水板)的径向加载试验,得出了带裂缝衬砌经分离式套拱加固后的变形规律与破坏模式。结果表明,在松动荷载作用下,分离式套拱加固结构的受力过程分为"初期加载—预制裂缝径向贯通、预制裂缝径向贯通—套拱拱顶裂缝径向贯通、套拱拱顶裂缝径向贯通—试件破坏"三阶段,破坏荷载由原衬砌拱腰截面控制,关键部位破坏顺序为拱顶开裂—拱腰断裂—拱顶破坏,整体破坏性质为脆性破坏。     

基于数值分析的隧道衬砌病害检测技术研究

在高速公路隧道质量控制中,隧道衬砌质量常常因其隐蔽性,而难以做到直观有效的检测。现阶段,关于隧道衬砌质量检测技术的研究主要集中在地质雷达探测、声波探测、回弹检测等无损检测方法的应用方面,而关于检测中发现的衬砌质量缺陷对结构稳定性影响方面的研究较少。文章依托工程实践,通过地质雷达探测的病害分布信息,采用MIDAS GTS NX有限元数值模拟手段,建立荷载-结构法的二维平面模型,研究不同脱空位置对衬砌结构受力的影响,发现隧道衬砌结构受力对拱腰部位的衬砌脱空最敏感,当脱空尺寸达0.2m(高)×1m(长)时,衬砌结构最大von Mises应力位置发生变化,应力增幅达58%,从而为有效指导工程实践提供了数据支撑。通过探索雷达检测与数值分析相结合的手段在公路隧道衬砌质量检测中的应用,可为类似检测工程提供参考借鉴。     

聚丙烯网状纤维混凝土在隧道衬砌中的应用试验研究

在隧道衬砌混凝土中掺入聚丙烯纤维,能显著增加混凝土的抗渗能力,对提高衬砌混凝土防水性能非常有利,并且能够增加混凝土的抗压、抗冲击、抗磨损和抗疲劳等特性.但掺入聚丙烯纤维后,混凝土工作性能和外观质量稍有降低,对自流无振捣混凝土衬砌施工有一定影响.文章介绍了在隧道衬砌中采用聚丙烯网状纤维混凝土的试验结果,并对聚丙烯纤维混凝土与钢纤维混凝土作了对比分析.     

隧道二次衬砌合理施作时机确定方法研究

隧道二次衬砌合理施作时机的确定关键在于分析评估围岩变形何时达到稳定状态,现场监控量测蕴含整个围岩发展演化过程的所有信息,是其应力、变形状态最直接的反映。文章构建了一种基于监控量测的隧道围岩变形状态动态综合评估模型,克服了传统综合评估方法仅在某一时间截面下进行静态评估的缺陷。该模型基于离差最大化原则对监控量测指标进行动态赋权,监测指标权重随其在评估时域内的稳定度而动态变化,时域内指标值离差越大赋予权重越大。同时,模型通过引入加速度修正系数概念,将监测指标变化速度状态和趋势进行融合考虑。并且模型引入了时间权重向量和时间度的概念,对采集的监测数据按不同时期合理地赋予不同时间权重(近期监测数据时间权重高于远期监测数据)。该模型的有效性通过在杭州紫之隧道设置试验段进行了验证,为确定隧道二次衬砌合理施作时机提供了一种新的可靠方法。