大埋深盾构隧道结构受力现场实测分析

以广佛环线东环隧道大源站—太和站工程项目为依托，通过开展大埋深盾构隧道结构内力现场测试，探究实际施工不同阶段管片内力的变化规律，并结合数值模拟对管片内力现场实测值与模拟值进行误差对比研究，分析施工因素对管片内力的主要影响位置及原因。结果表明：盾构施工过程中管片内力最大值出现在脱环后4～8环时的壁后填充阶段，最小值为拼装完成阶段，在盾尾脱环12环之后管片受力基本达到稳定阶段；管片内力实测值皆较大于模拟值，二者弯矩分布规律相似，轴力分布有一定差异，豆砾石充填可使实际轴力沿环向分布更均匀；实测值与模拟值最大相对误差约为40%，出现在拱顶及拱底区域，拱腰处相对误差较小；大埋深盾构隧道掘进时，壁后填充及稳定阶段管片内力的主要影响因素为豆砾石充填及围岩蠕变等。     

水压试验中重整反应器开孔部位应变测试

文中测试了卧式水压试验中重整反应器的开孔部位轴向截面和横截面外壁应变,获得了过开孔中心的第三强度当量应力值,得到了应力分布曲线。再通过有限元计算得到测试部位的应力分布曲线,将试验数值和有限元计算数值对比,结果显示两者的应力变化趋势相同且误差较小,轴向截面外壁应力分布曲线有2个波峰,横截面外壁应力分布为抛物线形态。试验验证了有限元数值模拟的可靠性,为工程设计和检测提供参考。     

TBM隧道管片-豆砾石组合支护特性研究

在满足一定假设的条件下,利用厚壁圆筒弹性应变理论推导了管片-豆砾石组合支护刚度公式,为收敛约束法应用于护盾式TBM管片结构设计提供了理论基础。为了深入研究豆砾石填充层在组合支护中发挥的力学作用,文章定义了豆砾石填充层的应力分担比U_P、变形比U_u和组合支护刚度折减系数K这三个分析指标。通过工程实例及参数分析表明:(1)注浆后的豆砾石填充层不能有效地分担围岩压力,也不能有效地吸收变形,其主要功能是在管片与围岩之间传递围岩压力、传递变形;(2)填充层弹性模量存在一临界弹性模量,能使组合支护刚度性质产生突变;而填充层厚度的增加则具有对组合支护刚度性质进行强化的作用。     

套孔应力解除法在大峡谷隧道出口端的应用

在高地应力环境下的深埋硬岩隧道中施工常常面临着岩爆等问题,严重影响人员安全和施工进度。本文依托大峡谷公路隧道工程,借助以应力解除法为原理制作的空心包体地应力计在隧道出口端K83+900处进行现场地应力测试,通过钻大孔-孔底磨平-钻小孔-安装空心包体应力计-应力解除等工序获得原岩受扰动到再平衡过程产生的应变,同时将取出的岩芯制备成标准试件进行单轴压缩等室内试验获得原岩力学参数,将这些数据带入后处理软件中计算得出原岩应力大小和方向。根据《工程岩体分级标准》（GB50218—2014）可知测点处应力环境处于高应力状态,说明隧道在开挖施工过程中会偶有岩爆发生,同时本文结尾给出了防治岩爆安全快速施工的相关建议。     

超长沉管隧道大型模型试验设计与应用

文章结合港珠澳大桥沉管隧道工程实例,采用局部相似装配式剪力键方案,对超长海底沉管隧道在不均匀沉降及不均匀荷载作用下的节段接头作用机理进行了研究。经材料配比与模型制作,进行了1:4.69的大型沉管节段模型试验;沉降模型试验平台经技术改造,能够满足试验过程中的模型搬运、对接、加载、复位等功能;控制试验平台底部千斤顶的差异沉降,可以模拟沉管节段接头纵向与横向的不均匀变位;采用钢筋计及压力盒对沉管结构钢筋应力、沉管结构与土体的接触压力进行测试,采用电阻应变花和光纤光栅应变花对剪力键表面及内部的应变进行测试。通过对所得试验数据的初步分析,得到了节段接头剪力键剪应力随差异沉降及剪应力沿沉管横截面的分布规律。     

地面堆载对原水输水钢管的影响研究

经过对埋地原水输水钢管爆管的案例调研发现,漏水管道上方多存在违章堆土或重载货车行驶的情况,管道裂缝位置主要集中在焊缝附近。采用室内相似模型试验、有限元模拟验证和现场静载测试相结合的手段,研究了不同地面堆载工况下对DN2400原水管道的变形及受力影响。室内研究结果表明,管底的轴向应变均大于环向应变,管道以弯曲变形为主,与实际漏水点处焊缝断裂相符。现场静载试验与有限元所得的各测点处的Mises应力均小于10 MPa,远小于管道破坏的荷载。说明地面堆载不是造成原水管道爆管的单一诱因,焊缝的原始状态对爆管的影响不可忽视。     

柞小公路隧道爆破震动波现场监测与分析研究

依托西(安)康高速公路8标和18标段的施工工程,对小间距隧道围岩爆破开挖施工震动波传递规律进行了现场监测与分析研究,给出了两标段不同围岩级别的爆破震动波速衰减方程,通过分析预测给出了不同围岩级别的爆破安全设计距离。经对千枚岩和灰岩的爆破震动波速分析对比,给出了在不同岩性中波速传递的规律性。通过对振动波速的测试结果分析,获得了不同方向的波速传递规律和爆破震动波的最大影响区域范围和对既有隧道围岩与支护稳定性的影响范围,所获结论可供小间距隧道工程设计与施工参考。     

地铁双护盾TBM隧道穿越富水断裂带管片壁后回填注浆技术研究

城市地铁双护盾TBM在富水断裂带地层掘进时易面临涌水、围岩自稳性差等问题，而对管片壁后与围岩的间隙进行同步注浆既能够起到止水，又能够起到加固和及时支护围岩的作用。基于此，设计TBM盾尾封堵板结构，提出豆砾石吹填与同步注浆回填的新型施工工艺。首先通过室内试验确定同步注浆浆液的最优配比，然后依据管片预留孔点位及围岩与管片之间的间隙体积提出“三步吹填豆砾石”和“三次注浆”的回填工艺，最后进行现场应用。结果表明：同步注浆浆液的最佳A液配比为粉煤灰∶水泥∶水=2.5∶1∶2，其结石率可达95%,A液∶B液=1∶1的双液浆初凝时间短、抗水稀释能力强；现场采用该工艺后，豆砾石吹填饱满，回填体结构完整，成型隧道结构稳定，管片沉降控制效果良好，无渗漏水现象。     

黄土地铁隧道锚杆布置方式的模型试验研究

文章利用平面应变三向加载装置进行室内模型试验,对无锚杆、全环锚杆和边墙锚杆三种锚杆布置方式进行了对比试验,并参考工程现场测试结果,对系统锚杆在黄土地铁隧道中的作用进行了研究;通过模型试验获得了适合黄土地铁隧道的锚杆相似材料,实现了"先加载,后挖洞"以及锚杆和衬砌联为一体的试验方法。通过对比发现:系统锚杆能较好地控制掌子面周围的塑性区发展;边墙锚杆在隧道洞室开挖支护后能加快围岩应力调整,且能有效改善衬砌的受力情况;综合考虑经济因素,认为边墙锚杆支护系统在浅埋暗挖黄土地铁围岩中加固效果较好,实际施工中应予以保留。     

人工冻土蠕变试验及损伤经验模型分析

在冻结法施工中,掌握冻土的蠕变特性对评价冻结壁的稳定性至关重要。文章通过对山西某矿粘土层进行不同冻结温度下单轴抗压及蠕变试验,得到蠕变随冻结温度、加载应力变化的规律。在分析Kachanov损伤理论模型及人工冻土蠕变经验模型特性的基础上,建立人工冻土理论-经验蠕变模型。通过对比分析建立模型计算值与人工冻结粘土蠕变试验结果,模型计算曲线与试验数据曲线拟合度较高,两者均反映了初始弹性变形、应变加速度逐渐减小至加速度为零的过程;若试样发生破坏,曲线则会在应变加速度为零的基础上继续加速上升。该模型能够反映深部人工冻土的各阶段蠕变特性,能为指导冻结法施工提供科学依据。     

小应变反射波法测试长大钻孔灌注桩技术

在理论分析和现场试验的基础上,对长大钻孔灌注桩质量小应变反射波法测试技术进行了探讨.利用小应变反射波法测试桩径2.00m,桩长120.0m的长大钻孔灌注桩的质量是可能的.     

山区道路边坡碎裂砂岩不同含水状态下强度劣化机理试验研究

本文针对山区道路路基碎裂岩边坡稳定性问题,为研究坡体碎裂岩饱水后强度劣化特性,依托某城市道路工程K2+260～K2+360路基右侧高边坡工程,采用超声波回弹综合法进行碎裂砂岩现场选样,应用电液三轴伺服试验系统,分别开展碎裂砂岩岩样在自然状态及吸水饱和状态下的变形及力学特性试验研究。试验结果表明:岩样饱水后的单轴抗压强度和弹性模量分别下降了31.12%和28.98%,说明其属水敏性岩石;岩样应力-应变全过程曲线均出现多个峰值点及多次应力下降,曲线产生突跳,说明岩样节理裂隙发育导致结构不均匀。开挖卸荷过程中如果防护不及时,坡体内应力可能会沿某个软弱面集中形成优势面,从而导致坡体失稳。     

基于武当群片岩各向异性试验的隧道围岩变形机理分析

针对通省隧道拱顶出现纵向裂缝、拱肩钢拱架被剪断等变形破坏问题,文章考虑武当群片岩各向异性特点,基于波速试验、单轴压缩与三轴压缩试验,结合围岩变形特征调查与数值模拟试验,分析了武当群片岩试样应力-应变曲线特征与破坏形态特征,建立了弹性模量、泊松比、抗压强度随片理倾角从0°~45°~90°变化时的对应关系,提出了隧道围岩破坏模式,总结了隧道围岩变形机理。研究结果表明:武当群片岩各向异性在隧道围岩变形破坏过程中起到了控制性作用;非对称模式为隧道围岩主要破坏模式;当隧道围岩最大剪应力与片理空间关系不利时,围岩沿片理面发生剪切破坏。研究结果对武当群片岩区域在建或拟建地下工程的现场设计、施工开挖具有重要的指导意义。     

套孔应力解除法在老营盘隧道洞身段的应用

依托老营盘隧道工程,本文采用应力解除法对隧道洞身段Z1K17?+?880处进行现场地应力测试。由测孔内的原岩应变,利用岩石的本构关系来间接计算原岩应力,同时将取出的岩芯制成标准试件,进行室内试验以获取原岩的力学参数。计算结果表明,最大主应力大小为27.44MPa,倾角-16.56°,方位角192.60°,测点岩石抗压强度与隧道洞身最大主应力之比为0.24。测试结果表明隧道测点处属于极高地应力状态,隧道在施工过程中可能会出现软岩大变形。     

车辆载荷下埋地管道应力应变测试系统

为了检测车辆碾压下埋地管道应力应变情况,建立穿越管段车辆行驶标准,设计搭建了一套车辆载荷下埋地管道应力应变测试系统。介绍了应力应变测试系统设计与搭建的过程,采用系统进行管道带内压条件下车辆碾压实验。实验结果表明,系统能够准确地检测车辆碾压时埋地管道的应力应变情况。     

节理倾角对隧道爆破振动影响的数值模拟研究

为更明确不同倾角充填节理下的爆破振动特性,通过数值模拟的方法,对理论分析及现场监测进行补充研究。本文采用ANSYS/LS-DYNA软件对不同倾角充填节理下的隧洞爆破进行数值模拟,研究并分析不同倾角充填节理对于爆破振动的影响。研究发现：在0°、45°、90°三个节理倾角中,节理倾角为45°时,振动传播的影响最为明显,振速衰减最大;节理倾角为0°时,振动传播的影响次之;节理倾角为90°时,振动传播的影响最小,振速衰减也最小。振动曲线呈现的规律为离爆源越远振动越小。不同时刻的应力云图中,炮孔至节理一侧的应力大于节理的另一侧应力,其中,节理倾角为45°时,阻隔作用最为显著,对应力的衰减也最明显,节理另一侧的应力更小,节理倾角为0°时次之,节理倾角为90°时为末。研究成果可为类似工程施工与隧道爆破控制提供指导。     

高寒地区路基岩土体冻融循环强度损伤研究

文章在参考前人研究的基础上,选取寒区地区路基进行冻融循环试验,研究在季节性冻融循环的条件下,路基岩土体的强度变化。结果表明:岩土体在实验过程中呈现出应变软化现象;随着循环次数的增加,岩土体的内聚力降低约32%,内摩擦角出现相对增大约5.0%;通过岩土体破坏时偏应力与循环次数的关系可以发现,随着循环次数的增加,岩土体强度变化速率逐渐降低;冻融循环在第6次循环时强度变化达到稳定状态;在高寒地区建设交通设施时,需要充分考虑路基填料的防冻措施。     

隧道爆破水介质轴向不耦合装药振动规律三维数值模拟研究

文章依托郑万铁路七峰山隧道工程,采用现场试验和三维动力数值模拟方法开展了隧道掏槽眼在空气和水两种介质的轴向不耦合装药结构工况下爆破振动传播规律研究,对比分析了掌子面后方不同距离和位置的初期支护结构振动速度的衰减特征。结果表明,爆心距相同时,上台阶爆破引起的拱顶振速峰值最大、拱腰次之、边墙最小;当采用边墙测振方法优化掌子面上台阶掏槽最大段药量时,结果偏于不安全;在掏槽眼总药量相同情况下,水介质轴向不耦合装药爆破引起的振速较明显小于空气介质不耦合装药爆破。研究结果可为类似隧道工程提供借鉴。     

基于单轴拉伸试验的PP纤维-ECC材料受拉本构行为研究

ECC作为一种新型的纤维增强水泥基复合材料.具有优异的力学性能。文章结合单轴拉伸试验与非接触式全场微应变测试,系统研究了PP纤维-ECC材料受拉本构行为。单轴拉伸荷载-位移试验与应变云图结果表明PPECC材料出现了多缝开裂特征:由于存在应力集中,裂缝主要出现在试件两边夹持端和哑铃型受拉端拐角处:PP纤维-ECC材料的受拉本构行为可分为直线上升阶段、变形硬化阶段和变形软化阶段,其中双线性模型能够较好拟合应力-应变关系。研究结果可为ECC材料的优化设计和应用提供理论依据和技术支持。     

地震液化与盐渍土共生地基处理技术探讨

本文依托德香公路建设,根据该项目设计与施工现状,提出青海省地震液化及其与盐碱沼泽共生地基的设计与施工技术方法。通过对德香公路强夯置换法处理中等液化路基段和挤密砾石桩处理严重液化路基段施工方案和现场试验检测及分析,发现强夯置换法处理中等液化路基是成功的,粉砂地基经过强夯置换法处理后,承载力符合设计要求。施工砾石桩时,质量控制重点为灌砾石量及振动挤密的过程。通过动力触探试验得知,桩间土和砾石桩均满足中密以上要求。