软弱围岩中桥隧搭接多源损伤影响因素分析

对软弱围岩(Ⅳ和Ⅴ级)中的桥隧搭接工程进行了室内模型试验研究和影响因素分析。研究结果表明:桥隧搭接工程在其施工及运营中的力学行为及多源损伤情况受围岩等级、桥梁跨径及基础形式、搭接长度、汽车荷载等级及汽车冲击等的影响,长期状态下易导致桥梁、隧道衬砌各关键部位的结构损伤,对桥梁结构、隧道衬砌、桥台与桩基础的耐久性以及洞口围岩的稳定性不利;为防止桥、隧各关键部位因不利作用而损伤甚至破坏,避免洞口围岩出现失稳、坍塌及滑坡等病害,应对桥、隧及围岩关键部位局部加强,且宜采用桩基础、减小桥梁跨径、加大搭接长度、减小汽车荷载及其冲击影响。     

高速铁路桥隧搭接结构地震响应振动台试验方法研究

振动台模型试验是目前研究复杂结构抗震能力与破坏机理的重要手段之一。为揭示软弱围岩与桥隧搭接结构各部位在地震作用下的动力响应特点、累积损伤效应及动力灾变行为的产生机理和宏细观特征,在考虑不同地震动参数对桥、隧结构动力特性影响的基础上,依据相似理论和模型试验技术,结合既有工程实例开展了高速铁路桥隧搭接结构地震响应振动台模型试验方法研究。同时,分析桥隧搭接振动台模型试验方法的特点,介绍了试验平台及测试方法。试验初步结果表明,提出的试验方法可较好地模拟软弱围岩条件下桥隧搭接结构在地震作用下的动力响应及灾变行为,是一种行之有效且重复可操作性强的试验方法,可供今后同类试验参考。     

武广客运专线桥隧相连地段混凝土简支箱形梁施工方案

研究目的：解决武汉-广州客运专线铁路韶关-花都桥隧相连地段,整孔简支箱形梁运输不能通过隧道的问题。研究方法：针对自然条件和桥隧分布情况,从技术可行性、经济合理性、施工工期、简支箱形梁结构形式等方面进行系统分析研究。研究结果：提出了8种可行方案,并结合工程实际情况,采用了其中增加制存梁场、现浇整孔箱梁、后浇部分翼缘板整孔箱梁等方案,满足了工程建设的需要。研究结论：客运专线铁路桥隧相连地段简支箱形梁施工,可通过增加制存梁厂避免梁部运输过隧道、加大隧道断面、梁部现浇施工、双片式组合箱梁替代整孔箱梁、多片式箱梁替代整孔箱梁、后浇整孔箱梁部分翼缘板、修建绕避隧道的运梁便道、结合梁或大跨度混凝土桥替代混凝土整孔箱梁等多种方案综合比较后选用。     

悬索桥隧道锚承载力的室内模型试验研究

综合相关研究结论和工程实践经验,考虑影响隧道锚承载力的主要因素即锚碇尺寸、锚碇埋深和围岩条件,依据相似理论进行室内对比模型试验。通过对隧道锚的锚体及其围岩进行应力和变形观测,从试验现象和数据分析2个方面研究锚体结构受力机理以及围岩变形机制等。研究结果表明:隧道锚的抗拔承载力对围岩条件的改变最为敏感,其次是锚碇埋深,对锚碇长度并不敏感。从模型试验的破坏过程来看,隧道锚的破坏可总结为2种典型破坏模式。试验结果可为依托工程的设计与建设提供基本依据,试验结论可为进一步推广隧道锚在工程中的应用积累经验。     

桥隧相连和两桥并行区段的整孔箱梁桥架设技术研究

就解决高速铁路桥隧相连处和两桥并行区段的整孔箱梁桥架桥问题展开研究。提出使用运架一体式架桥技术,并就穿隧道运架一体式架桥机功能、特点、工效等进行分析。在桥隧相连处和两桥并行区段,运架一体式桥梁架设技术和设备具有优越的适应性和良好的经济性。     

长昆线桥隧相连设计研究

研究目的:沪昆铁路客运专线长沙至玉屏段,沿线地形起伏,存在多处桥隧相连段落.在桥隧相连设计过程中,隧道洞门能否容纳下桥台结构并有效缓解洞口空气动力学效应、隧道低洞口端洞口排水、桥隧电缆槽对接过渡以及隧道洞外存在挡墙结构时挡墙是否能起到作用并能保证施工安全等,均存在较大的难点.为解决沪昆铁路客运专线长沙至玉屏段桥隧相连的工程难题,需对桥隧相连进行专门研究.研究结论:(1)采用扩大洞门横断面+挖孔灌注桩方案,能有效解决桥隧串接时桥台结构伸入隧道及洞口空气动力学效应等难题;(2)桥隧对接时,桥台基坑可根据条件的不同分别采用台后挖孔灌注桩防护和台后放坡两种方式开挖;(3)对于桥隧对接时洞门结构外存在挡墙的情况,在挡墙下设桩基+托梁,并将挡墙设计为锚杆挡墙,可以解决桥台基坑开挖引起挡墙结构不稳的难题;(4)通过在隧道内设置过渡段,可有效地将桥梁与隧道电缆槽顺接起来;(5)隧道内低洞口端设置洞口检查井汇集洞内水体,能有效解决洞内排水问题.     

30 t轴重下重载铁路隧道隧底结构疲劳损伤研究

鉴于重载铁路隧底结构疲劳损伤现象较普通客货共线铁路更加明显,根据现场调查对重载铁路隧底结构病害进行分类,并确定了影响其疲劳损伤的主要因素为重载列车长时间大轴重碾压。依托张唐铁路双线重载铁路隧道大型现场原位激振试验,得到了Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下道床结构表面的轴重列车附加动荷载分布规律,利用Ansys Workbench仿真软件对重载铁路隧底结构损伤分布及疲劳损伤进行模拟,并结合试验所得道床和仰拱结构的动应力验证其计算结果的准确性,结果表明:将实测所得动压力时程曲线作为Workbench动力初始条件进行疲劳损伤计算具有客观性,计算得出:随着围岩条件降低,隧底结构损伤范围及损伤程度逐渐增加;在相同围岩级别30 t轴重条件下隧底结构损伤出现的时间由上至下依次递增,且损伤程度逐渐降低。研究成果可为重载铁路隧道运营期长期服役性能研究及疲劳寿命预测提供借鉴和参考。     

沪昆客运专线长(沙)玉(屏)段CRTSⅡ型板式无砟轨道端刺设计方案的研究

沪昆客运专线长(沙)玉(屏)段正线铺设CRTSⅡ型板式无砟轨道,沿线桥梁、隧道较多,桥隧间路基太短的情况较为普遍,相比其他铺设CRTSⅡ型板式无砟轨道的客运专线,该线特殊情况较多,需对桥后端刺设置方案进行研究。针对沪昆客运专线长玉段轨下基础较为复杂的特点,结合其他线路CRTSⅡ型板式无砟轨道端刺设计的经验,提出不同桥后轨道下部基础条件下的端刺设置方案。通过研究得出:对于桥后路基段较长的情况,采用摩擦板+标准端刺的设计方案,摩擦板的长度及宽度根据线路的条件及桥梁的长度确定;对于桥隧间路基较短无法在路基上设置端刺以及桥隧相连的情况,采取在隧道内设置端刺的方案。     

复杂山区铁路桥隧相连段工程设计对策探讨

山区铁路受复杂的工程地质条件限制,线路工程多以桥隧相接的形式通过大高差的地貌单元,工程中不可避免出现工程构筑物位于高陡边坡。置于高陡峡谷岸坡上的桥梁基础、隧道洞口等工程建筑物与工程边坡相互作用形成特殊的桥隧相连段的工程问题。本文针对不同坡度条件及工程形式分析了桥隧相连部位的工程连接形式及可能出现的工程问题,提出了相应的工程设计建议。     

广深港客运专线越珠江方案研究

对广深港客运专线跨越珠江工程,根据相关边界条件,在选出最佳桥梁桥址方案和最佳隧道隧址方案的基础上,对最佳桥梁桥址方案和最佳隧道隧址方案进行多方面论证,提出推荐方案。     

隧道结构健康监测系统理念及其技术应用

研究目的:近年来,随着传感器技术、信息采集技术及测试分析技术的迅猛发展,基于各种监测手段的实时、连续性的结构健康监测系统在土木工程领域中竞相展开,并在诸如桥梁、水利等工程领域得到广泛应用.地下工程领域中,由于围岩-结构自身的复杂性,结构受力状态的不确定性,一直以来对于隧道结构健康监测的研究鲜有问津.研究结论:通过本文研究,得出了以下几点结论:(1)一个完整的TSHMS系统应由数据采集与传输系统、数据分析与处理系统、隧道结构健康评价及预警系统组成;(2)通过对隧道结构力学演变特征的分析,提出了TSHMS系统中应对二次衬砌的受力特征进行长期重点监控的基本思路;(3)结合隧道工程复杂性及其安全评价“模糊性”的具体特点,在现有常规安全评价体系的基础上引入了模糊综合评判的评价手段;(4)将上述理念应用于苍岭特长公路隧道中,初步建立了一套TSHMS系统,评价结果与实际基本一致,验证了其可靠性.     

京张高铁八达岭长城站大跨度深埋三连拱隧道设计及施工方法研究

目前三连拱隧道衬砌荷载尚无成熟的计算方法且类似工程施工经验相对较少,以京张高铁八达岭长城站为例,研究在V级围岩地质条件下,大跨度深埋三连拱隧道设计计算方法及合理的施工工序。依据普氏平衡拱理论并借鉴双连拱隧道围岩荷载计算方法,提出深埋三连拱隧道围岩荷载模型,通过建立有限元模型,分析三连拱隧道的合理施工工序。研究表明:三连拱隧道围岩压力可以看作拱部松散土压力及中隔墙所承受的压力之和;三连拱施工工序推荐采用先侧洞后中洞的工序,对于施工过程中保持围岩及支护结构体系的稳定较为有利;通过右洞围岩压力计算结果与现场检测结果对比分析,围岩压力最大相对误差在10%以内,全施工阶段监测情况一切正常,验证了解析法计算结果的合理性及施工工序的优越性。     

长大深基坑施工围岩动态变形规律

针对目前对深基坑施工围岩动态变形规律缺乏系统研究的现状,以武广客运专线上的金沙洲隧道明挖段深基坑工程为实例,建立空间有限元模型,实现了施工动态模拟;分析了长大深基坑施工过程中,各部位围岩的动态变形和分布规律,并指出了围岩变形的关键位置与施工环节。研究结果表明:坑周土体沉降在竖直方向表现为沿深度逐步减小,最大值出现在地表,但在水平方向上,沉降规律较复杂,受到围护桩自身刚度的影响,呈现为"勺"形,最大沉降位置并非出现在桩顶位置,而是离桩顶约11 m处;坑周土体水平位移随基坑开挖逐渐增大,且位移中心逐渐下移,直至开挖深度2/3处;基坑开挖后,基底产生一定程度的回弹和内挤变形,开挖深度越大,土体条件越差,变形越大。     

干湿交替条件下膨胀围岩隧道的力学性态研究

以广西南宁膨胀土为围岩材料,制作室内膨胀围岩隧道物理模型。通过对隧道模型进行干湿循环试验,得出围岩在吸水及失水条件下的围岩应力-时间关系曲线及衬砌应变-时间关系曲线。试验认为在吸水过程中大部分测点的围岩压力都经历了增长、减小、不同速率的再增长3个阶段。衬砌变形则经历缓慢增长、急剧增长、急剧减小、微增长4个阶段;在失水过程中,从整体上可以将围岩压力变化分为两部分,即围岩失水收缩致使衬砌和围岩的接触压力下降导致围岩应力值减小以及土体收缩产生收缩应力导致应力监测值增大。并分析这种变化规律的形成机理,证明时间效应和空间效应的存在。为今后膨胀围岩隧道的结构设计和施工优化提供一定的理论参考。     

盾构法施工对既有桥基础变位的影响分析

研究目的:盾构法施工对周围土体及既有建筑物的影响极为复杂,分析盾构施工过程中对周围既有桥梁基础的影响具有重要的工程价值和研究意义。本文以某隧道开挖的工程实例为背景,采用ABAQUS通用有限元软件,建立了结构的三维有限元模型,考虑了土体及其与结构间的非线性特性,模拟了盾构法隧道开挖的完整施工过程,最终得到了盾构施工过程中既有桥梁的承台和桩基础的变位规律。研究结论:分析表明,在开挖过程中,在开挖掌子面压力的作用下,前方土体隆起,最大隆起量为4.287 mm;由于开挖引起的土体损失、土体应力释放以及盾尾空隙的共同作用,导致盾构正上方及盾构后方的土体发生沉降,最大沉降量为6.651 mm。盾构施工过程中,承台将发生较大的竖向、横向和纵向变位,不可忽略。进行既有桥梁上部结构分析时应考虑承台的基础变位影响。     

挤压性围岩单线铁路隧道受力变形分布规律研究及工程应用

挤压性围岩隧道大变形问题是近年来困扰隧道建设者的突出难题之一。以丽香铁路长坪隧道为工程依托,采用数值计算与现场测试相结合的方法,研究了挤压性围岩单线铁路隧道受力变形分布规律,并应用于工程实践。主要研究结论为:(1)单线隧道受洞室形状影响,变形以水平方向为主,围岩压力以垂直方向为主;(2)支护结构均以受压为主,拱腰和墙脚是易产生应力集中的薄弱环节,实测锚杆多受拉,墙中锚杆轴力远大于拱部及墙脚锚杆;(3)实测受力变形分布规律与计算结果基本一致;(4)工程实践中通过采取断面曲率优化、加长边墙系统锚杆、两台阶法开挖、高效锚杆钻机等措施,有效控制了围岩变形,隧道结构安全稳定。     

东莞至惠州城际轨道交通东江隧道主要工程地质问题研究

东莞至惠州城际轨道交通东江隧道下穿东江,为极高风险隧道。采用地质调绘、钻探、一孔多用(数字式全景钻孔摄像、声波测井)、水文地质试验、土工试验等综合勘察方法,运用岩体完整性系数定量分析岩体的完整性,采用水文地质试验测试含水层的渗透系数,利用裘布依理论公式定量计算隧道涌水量,采用室内试验测试软土力学指标,利用岩石抗压试验定量计算泥岩和泥质粉砂岩的软化系数。依据上述测试成果,研究了东江隧道突涌水、软土大变形、软岩变形、流砂、基坑开挖引发周边地面及建筑物变形、惠州断裂等主要工程地质问题,提出了相应的防治措施建议。研究结论为:东江隧道主要工程地质问题突出,但是可以采取相应的工程措施进行处理。     

隧道穿越泥石流堆积体及活动断裂施工关键技术

新建铁路成兰线红桥关隧道浅埋穿越泥石流堆积体及活动断裂,施工中出现洞周岩土体失稳而向洞内滑移、地表开裂和支护体系异常变形破坏等工程问题。本文从地质条件及开挖效应、地下水和地层偏压等方面进行分析,针对性实施“先固后钉法”施工关键技术,即在洞室开挖前施作群桩预加固形成半封闭支护结构,在初期支护后施作复合土钉形成补强支护结构。该技术改善了围岩条件,提高了支护体系的整体性,充分协调和控制了围岩及支护体系的变形,确保了隧道的施工安全。