基于温度比拟法的隧道衬砌水压精细化模拟分析

为验证温度比拟法在隧道衬砌水压计算中的精度与可行性,在隧道开挖未支护、施作衬砌以及围岩注浆3种工况下,将该法的计算结果与理论解析法轴对称解、流固耦合法进行对比.针对高速公路典型双车道马蹄形断面建立含有隧道防排水系统的精细化模型,研究衬砌外水压力在隧道横断面和纵断面上的分布规律.结果表明:施作衬砌后,衬砌外水压力明显增大,围岩注浆则可在围岩和衬砌之间形成水压过渡缓冲区,使衬砌外水压力减小;衬砌外水压力在纵向排水管以上呈周期性分布,在排水节间中部最大,在环向排水管处最小;横断面水压则呈现倒葫芦形,在拱脚处最小,在拱顶和仰拱处较大;在既定的计算假设下,温度比拟法与轴对称解的最大误差为0.3%,与流固耦合法的最大误差为14.8%,满足工程精度要求.      

隧道衬砌外水压力的理论与数值研究分析

随着高水位隧道及海底隧道的增多,隧道衬砌外水压力的计算是一个亟待解决的问题。本文采用理论分析方法,推导了高水位隧道衬砌外水压力的理论解析解公式,在理论解的基础上,采用数值分析方法,对理论解的合理性进行验证。通过本文的研究,对高水位隧道衬砌外水压力的计算,提供一种简洁可靠的方法。     

海底隧道围岩注浆效应研究

针对海底隧道建立了研究隧道涌水量及注浆圈外水压力的简化模型,经过理论推导得出隧道排水量以及注浆加固圈外水压力的解析公式;由拉格朗日差分法(FLAC2D)建立数值计算模型,在隧道周边范围对软弱围岩进行注浆。对比海底隧道在注浆前后位移场和涌水量的变化,结果表明:通过注浆提高了围岩的抗剪强度和抗剪刚度,使隧道顶、底板位移得到了有效的控制,隧道的涌水量大为降低,起到了良好的止水效果,有利于围岩的整体稳定。该结果对富水地层条件下的海底隧道工程涌水量预测及注浆处治措施提供一定的理论参考。     

水压条件下矿山法隧道主体结构的受力特征

为探明水压条件下矿山法隧道主体结构的受力特征,采用模型试验研究高水压条件下衬砌的力学行为、结构与围岩、地下水相互作用关系及结构破坏模式.研制了马蹄形断面非均布水压-土压加载装置,模拟大断面隧道衬砌主体结构在不同水压与土压共同作用下的力学行为.研究表明:弯矩沿衬砌周向总体上呈蝴蝶形分布,轴力呈近似椭圆形分布;土压力增大使结构弯矩、轴力、最大变形量和偏心距均增大;侧压系数增大使结构弯矩不同程度地减小,而使轴力增大;水压增大使衬砌轴力迅速增大,而弯矩增大较慢;高速铁路隧道衬砌结构承受的极限水压不宜超过500 kPa.      

岩石隧道衬砌渗透水的影响因素及防治措施

为分析隧道渗透水的危害,将达西定律带入能量守恒定律,导出隧道衬砌渗水压力的计算公式,从而得出影响隧道衬砌渗水压力的各个因素。以某隧道为例建立有限元模型,分析隧道衬砌应力随水位差和水头损失的变化情况,找出应力最大的位置。综合考虑应力分析结果及隧道衬砌渗水压力的影响因素,从水位差(储水量)、岩体、衬砌等方面提出防治隧道渗透水的措施。     

控制型防排水隧道渗流场数值分析

分析隧道开挖过程中采用地下水控制排放措施时,隧道周围渗流场的变化情况,得出不同注浆圈渗透系数和厚度时隧道开挖排水量的大小,以及隧道开挖排水造成的地下水位降深情况。通过分析得出注浆圈厚度和渗透系数存在最优值。研究结论对于富水隧道施工有一定的指导。     

不同水位下隧道排水管结晶堵塞引起的衬砌应力分析

为研究不同水位下隧道排水管结晶堵塞引起的衬砌应力变化规律,通过"以板代孔"法对排水管堵塞进行模拟,研究了5种堵塞工况与4种地下水位工况下隧道衬砌应力变化规律。结果表明:不同堵塞工况与不同水位工况下隧道衬砌应力变化规律是一致的;在同一堵塞程度下,随着原始地下水位的升高,隧道衬砌应力随之增加,隧道左右拱脚处衬砌最大主应力差值随之增加,最小主应力差值随之减小;在同一水位工况下,堵塞程度75%是隧道衬砌受力变化的转折点。由此可见,由于排水管的堵塞,衬砌应力明显增加,当地下水位由于排水系统堵塞升高时,衬砌受力更为不利。因而在隧道建设过程中应重视排水系统有效排水,保障衬砌结构安全。     

坦赞铁路隧道现状及加固修复技术探讨

对坦赞铁路隧道的现状进行全面调查、分析,明确了隧道衬砌修复加固的原则,提出了整治隧道病害的措施方案。隧道衬砌病害修复的措施主要包括注浆加固、锚喷加固、碳纤维布加固、套拱加固、镶嵌钢轨拱架加固和基底加固等。结合工点特征,采用其中的一种或几种措施,可有效治理隧道病害。     

锚网喷及W钢带支护在隧道衬砌加固中的应用

结合浙赣铁路周里冲隧道衬砌开裂加固实例,介绍了针对电气化大断面双线隧道衬砌开裂加固,通过采用注浆锚杆和W钢带以及喷射钢纤维混凝土等新材料和新技术,取得了良好的整治效果。     

关兴公路蛇形坡隧道衬砌渗漏水的综合治理

衬砌渗漏水是公路隧道常见的病害之一。通常方法仅针对渗漏部位进行处理,导致病害未能得到彻底治理,病害容易再次发生。以贵州省关兴公路蛇形坡隧道衬砌渗漏水病害整治工程为例,从“防、排、截、堵”出发,采用了5种措施对渗漏缝（点）进行修复,同时进行衬砌背后注浆堵水,在两侧施作排水降压孔以降低衬砌背后地下水压力,清理改造隧道排水沟,对衬砌渗漏水进行综合治理,以达到彻底整治的目的。     

富水公路隧道渗流场数值模拟及应用

应用有限元软件分别针对两种围岩级别下有无注浆加固圈4种工况,对某高速公路隧道富水区段开挖过程的水—力耦合效应进行了分析。结果表明:注浆圈的施作,在改变水头等高线分布的同时改变了隧道附近一定范围内围岩的综合渗透系数,减小了隧道内的排水量。但排水量并不随注浆圈厚度的增大而有明显减小。数值分析可以很好地反映注浆圈对围岩的止水作用,可为同类工程问题的解决提供依据。     

隧道涌水量的预测方法及影响因素研究

隧道涌水量关系到作用于衬砌结构的水压力和周边生态环境的安全,是隧道防排水设计的重要参考指标.在总结隧道涌水量预测的3种主要方法：理论解析法、经验公式法和数值分析法的基础上,讨论了围岩渗透系数、洞室尺寸、地下水位高度、衬砌渗透性、注浆圈渗透性及厚度、隧道含水层厚度,以及洞室形状等因素对隧道涌水量的影响,比较分析了各种隧道涌水量预测方法的差异,并重点指出了各种理论解析方法的局限性和适用条件.研究结果表明,隧道涌水量随围岩渗透系数的增大线性增大,随地下水位高度的升高存在一个先减小后增大的过程;注浆圈参数存在一个经济合理值;同样的开挖面积条件下圆形隧道的涌水量最小.     

海底隧道施工过程中初期支护受力特征试验研究

以厦门翔安海底隧道为依托工程,采用相似模型试验方式,研究在海水渗流场和围岩应力场共同作用下,隧道施工过程和变水头过程中,衬砌背后水压力的分布规律及受力特征．研究结果表明,隧道施工期间,在水土压共同作用下,隧道开挖对前方土体的影响范围约为2倍洞径,隧道开挖过后约1倍洞径,初期支护背后水压及应力趋于稳定;在变水头过程中,控制水的排放量对调整初期支护背后水压,保证隧道结构的安全起至关重要作用．试验所得结论与现场情况基本一致．     

基于地下水保护理念的公路隧道防排水技术研究

富水岩溶隧道过度排水极易导致生态环境破坏,同时诱发隧道产生衬砌开裂、渗漏水、底板隆起、突涌水等病害,严重影响隧道施工及运营安全。结合典型工程案例,全面分析其工程特性,阐述隧道地下水平衡理念,深入分析其隧道防排水设计方案及注浆限排技术,全面构建了基于地下水保护理念的隧道防排水技术体系。研究成果可为类似工程提供理论支撑及技术指导作用。     

考虑流固耦合效应的水下盾构隧道受力特性

为探讨水下盾构隧道施工期流固耦合效应对管片衬砌结构受力的影响,以广-深-港(广州-深圳-香港)铁路客运专线狮子洋越江盾构隧道为依托,建立了该盾构隧道数值分析模型,计算作用在管片结构上的水压,并对隧道施工和运营期间管片结构所受外荷载、内力进行了原位测试;将计算水压力施加到梁-弹簧模型上,得到考虑施工期流固耦合效应的盾构隧道结构受力.研究结果表明:受注浆压力影响,目标环管片刚脱环3~5环时,所受水压力波动较大;脱环10环后,随注浆压力的逐渐消散和流固耦合效应的消失,管片所受水压力接近于该处的静水压力.      

增建二线隧道设计

本工程既有隧道衬砌裂纹,漏水现象严重。为保证新建隧道施工时既有隧道运营安全,新建隧道施工前应对既有隧道进行加固维修。新建隧道施工中进行爆破振速控制,以保证既有隧道衬砌安全。新建隧道设计借鉴了既有隧道病害情况,黄土地段采用钢筋混凝土衬砌结构,鸡鸣驿隧道低洞口段设计中心深埋水沟排水,保证排水通畅不冻结。     

寒区隧道病害成因分析与处治措施研究

衬砌裂缝及渗漏水是寒区隧道最常见的病害,严重影响隧道的使用寿命和行车安全。结合山西省某隧道病害情况,分析了隧道衬砌裂缝和渗漏水原因,提出了裂缝凿槽注浆补强、W钢带加固和U形槽导流等处治措施,为寒区隧道病害处治提供了一种可行的方法 。     

变质岩隧道穿越断层破碎带施工技术

结合旧堡隧道工程实例,在对变质岩特性进行研究分析的基础上,对本隧道通过断层破碎带采取的超前地质钻探、开挖、支护、注浆堵水、排水及衬砌防水等技术措施进行了描述,为同类隧道以合理进度安全穿越此类断层提供了借鉴。     

基于T-S模糊故障树理论的公路隧道冻害分析方法

提出一种新的基于故障树理论的公路隧道冻害分析方法,以隧道冻害发生为初始事件,以隧道衬砌漏水结冰、路面溢水结冰、衬砌剥落掉块为后续事件,建立隧道冻害故障树,采用T-S模糊故障树计算方法对各底事件的重要度进行分析.结果表明：防水层破损、注浆堵水层失效、地下水侵入是导致隧道衬砌漏水结冰的关键问题;围岩中地下水丰富、排水设计施工不当、排水沟结冰冻胀是造成隧道路面溢水结冰的主要原因;衬砌施工质量不合格和衬砌原材料质量不合格是造成隧道衬砌剥落掉块的重要因素.因此,在寒区公路隧道设计和施工中一定要重视防排水工作,同时需要加强对衬砌材料劣化和材料耐久性的研究.     

隧道下伏采空区病害特征分析及治理措施研究

通过对下伏采空区台子山隧道病害,对衬砌裂缝采用挂网加固及套拱加固,对影响隧道稳定性的采空区采用注浆处治,并且对两种处治措施进行质量检测,以便为类似工程建设具有一定的指导作用。