轴对称解对隧道衬砌水压力计算的适用性研究

文章根据渗流理论推导了隧道衬砌水压力的轴对称解,并利用数值分析方法研究了轴对称解对不同形状隧道断面与浅埋隧道的适用性.研究结果表明:轴对称解适用于非圆形隧道断面衬砌水压力的估算;隧道断面形状对衬砌水压力折减系数的影响较小,可以忽略不计,其影响大小主要由衬砌与围岩的渗透系数比值决定.对于浅埋低水头隧道,用轴对称解计算的毛洞流量Qm与数值解比较,其误差较大,最大误差为36.5％;但用来计算衬砌水压力p1以及衬砌后水流量Q1时,误差相对较小,最大误差为6.3％,特别是利用轴对称解得出的衬砌水压力值与利用数值解得出的衬砌水压力特征值最大误差仅为3.4％.     

隧道单层衬砌结构水压力特征研究北大核心CSCD

针对隧道单层衬砌材料性能、结构受力状态等的研究成果较多,但对于水压力分布特征的研究较少。基于此,以单层衬砌喷混凝土单一结构和复合式夹心结构为研究对象,基于渗流连续性方程和达西定律,推导了水压力计算公式,分析了喷混凝土层渗透系数、单层衬砌厚度等因素对水压力的影响规律。研究结果表明:(1)进行单层衬砌设计时,应采用围岩注浆等措施减小围岩渗透系数,设置必要的排水措施,不宜特别强调外层喷混凝土层的抗渗能力,以降低单层衬砌结构水压力;(2)单层衬砌厚度在满足围岩荷载和自重荷载作用的前提下,宜尽量减小厚度,建议厚度不超过40 cm;(3)复合式夹心结构的内层厚度应小于外层厚度的4/5。     

深埋高水位山岭隧道作用于衬砌外表面的水压力计算方法

文章针对深埋高水位山岭隧道,通过把含水地层视作无限含水地层和半无限含水地层(即考虑边界的影响)对作用于隧道衬砌外表面的水压力分别进行了分析论述,并推导出了水压力计算公式,同时给出了层状岩层垂直于层面渗流的等效渗透系数的计算方法,可供类似工程设计和施工中参考.     

海底隧道衬砌水荷载计算

文章根据海底隧道采取的不同防、排水方式,结合现行规范的规定,运用解析计算方法、试验方法以及流—固组合数值分析方法对衬砌水荷载的计算进行了分析,阐述了海底隧道衬砌地下水荷载的计算原则,并提出了设计中值得注意的若干问题。     

公路隧道复合式衬砌中防水措施研究

为保障隧道工程的安全性与耐久性,综合研究公路隧道复合式衬砌中防水措施的有效性与应用,并通过水压法和现场观察法对隧道初期支护的防水效果进行评估。在分析防水的必要性与复合式衬砌防水材料特性后,详细探讨包括防水卷材、EVA/APPEK自粘性橡胶共混物以及PVC-U改性沥青油毡等在内的防水材料。进而论述实际工程中应用的防水措施,并提出针对性的防水效果评估方法与维护管理措施,为相关工作人员提供重要参考。     

基于CEL算法的沥青路面动水压力数值模拟分析

雨天行车时,行车荷载、路表积水和道路三者共同作用会产生较大的动水压力。动水压力压迫积水进入路面结构内部,反复行车荷载作用下最终导致沥青路面的水损害。因此,研究动水压力对于分析沥青路面的水损机理具有重要意义。本文基于流固耦合理论,采用有限元方法建立了轮胎-水-路面的流固耦合模型,采用CEL算法计算分析了水膜厚度和行车速度对动水压力的影响程度。结果表明,不透水条件下,动水压力随水膜厚度的增大而线性增大,随着行车速度的增大呈现非线性增长的趋势。     

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。     

动水压力对同步碎石封层病害影响的试验研究

由于雨水在同步碎石封层面上形成一层薄层水膜,在行车荷载作用下产生动水压力,而动水压力大小主要与行车速度有关,在不同的行车速度作用下,产生的动水压力对同步碎石封层影响不同。文章主要通过室内模拟试验,研究和分析不同行车速度下产生的动水压力对同步碎石封层病害产生的影响。     

浅埋地铁隧道围岩压力计算方法研究

文章通过对太沙基公式和谢家杰公式局限性的分析,结合浅埋地铁隧道变形、破坏发展规律,提出了一种改进的浅埋地铁隧道围岩压力计算方法,并对该方法与现行计算方法进行了对比分析。结果表明,改进方法计算得到的围岩压力小于谢家杰公式、大于太沙基公式,与工程实际吻合度更好,可为城市地铁浅埋隧道围岩压力估算提供理论参考。     

输水盾构隧洞复合衬砌结构设计计算研究

软土有压输水盾构隧洞采用管片外衬和整筑预应力内衬作复合式衬砌的设计计算中,为能较好考虑内衬与外衬管片的相互作用,以及内衬预应力荷载在隧洞施工和运营各阶段对复合衬砌结构受力的影响,本文提出了一种新的实体叠合计算模型。由于确定管片纵缝接头抗弯刚度的复杂性,文中建议对用数值模拟管片纵缝接头刚度采用了一种非线性耦合弹簧＂接触对＂的模拟系统。在采用实体单元建模的条件下,由于计入管片接头刚度的力学处理困难,文中研究了一种能以模拟管片接头刚度的简化计算方法。根据内、外衬砌接触界面处理方式的不同,文中提出了5种适合不同界面条件内、外层衬砌的相互作用模型。此外,本文还研制了内衬预应力荷载的一种转化程序,以解决采用等效荷载法施加预应力时的前处理问题。上述各点创意构思已在南水北调中线一期穿黄隧洞的结构设计研究中得到了具体反映和成功应用。     

海底隧道涌水量的预测及其应用研究

文章采用理论分析方法,推导了均质围岩中海底隧道注浆圈外表面、衬砌外水压力及涌水量的理论解析公式,并分析了涌水量与各量值之间的关系。通过对地下水渗流场数学模型研究,采用等效连续介质模型用数值方法分析了隧道渗流场的分布,计算出海底隧道的每延米涌水量,并与理论解析解进行了对比分析。结果表明,海底隧道的涌水量不仅与围岩和注浆圈的渗透系数的比值关系密切,而且还与隧道的半径、远场水压力、注浆圈的半径有关;数值计算所得结果与理论解析公式计算得到的涌水量基本一致;为了确保海底隧道施工及运营的安全,应采取"以堵为主,限量排放"的治水方案。     

高水压盾构隧道管片接缝防水可靠性试验研究

盾构隧道管片衬砌防水至关重要,而在东亚地区大部分盾构隧道都采用单层衬砌,由于没有内衬,则弹性密封垫的可靠性变得更为关键.作者以南京市纬三路过江隧道工程为依托,研制了全新的高水压、全自动三向加载防水性能试验系统,并运用工程实际1∶1的弹性密封垫和混凝土试件,进行了多组密封垫装配力及一字缝、T字缝防水性能试验,从而研究优化出了性能、结构优异的三元乙丙橡胶弹性密封垫断面形式.试验结果表明,密封垫装配力与其防水性能存在很大程度上的相关性;密封垫的硬度、沟槽填充率在不同程度上对密封垫防水性能有直接影响.     

隧道局部欠厚衬砌对结构受力影响 与加固技术研究

某高速公路隧道存在衬砌局部厚度小于设计值的情况,利用数值计算对局部欠厚衬砌进行了结构受力分析与验算,结果表明衬砌局部欠厚会造成其内力分布左右不对称,衬砌截面翼缘应力极值出现在缺陷位置。经综合比选,采用粘贴钢板方案进行了加固补强,有效避免了欠厚衬砌对结构安全带来的潜在威胁。     

复合腔体加固盾构隧道衬砌力学行为的宏观分析模型

文章以复合腔体加固盾构隧道极限承载力足尺试验为背景,提出一种可用于模拟盾构隧道结构加固工况的非线性叠合模型,用不同的材料定义复合腔体和管片,用双向弹簧单元模拟未加固隧道与复合腔体间的粘结,并通过对比足尺试验结果,对模型的有效性进行了验证;同时详细地描述了一些关键参数的取值,并通过数值模拟结果形象地描述了结构的受力性能和破坏机理,为运营地铁盾构隧道的工程加固提供了优化建议。     

偏压连拱隧道施工方法研究

文章采川三维有限元数值模拟研究了偏压连拱隧道不同施工顺序下拱顶下沉、中墙稳定性及初期支护受力特征.研究结果表明,先开挖浅埋侧时,拱顶沉降较小,中墙在施工中的稳定安全系数较大、弯矩较小,初期支护受力较大;对于浅埋偏压连拱隧道,围岩变形及中墙在施工中的稳定性控制更为重要.所以,从有利于围岩变形、中墙稳定性控制以及中墙受力的角度出发,宜采用先开挖浅埋侧的施工方法.     

基于Bayes判别分析方法的叙岭关隧道溶洞水源识别

基于Bayes判别方法,选取水化学常量组分作为判别指标,利用叙岭关隧道地区9个动态监测点的53个水样样本建立了该地区的水源判别模型.模型检验结果表明,其回判准确率为96.23％,具有较高的识别精度和工程推广能力.利用建立的判别模型,对叙岭关隧道1号溶洞内两个出水点RQ1和RQ2的水源进行了识别,并结合其流量动态变化特征、同位素分析结果,以及1号溶洞发育位置,推断1号溶洞内两个出水点的水源为P1m+q含水层中的岩溶地下水.根据判别结果,建议1号溶洞采取“以排为主”的原则加以处治,并尽量保留溶洞水的过水通道.     

路面沥青复合料基于孔隙水压力损坏的实验分析探究

集料-沥青界面强度实验,集料-沥青界面黏合机能影响要素分析,孔隙水压对沥青复合料的损坏原理。本研究经过界面拉拔实验,分析沥青老化、温度和水分等要素对集料-沥青界面黏合机能的影响,探讨车辆载荷作用下孔水压对集料-沥青黏合机能的影响及损坏原理,以为同类沥青复合料路面工程应用提供研究和技术参考。     

利用BP神经网络模型动态预测隧道涌水量——以铜锣山隧道为例

以垫邻高速铜锣山隧道为例,在分析隧道涌水和降雨响应特征的基础上,建立了综合考虑降雨脉冲、降雨累积效应和地下水系统整合作用的隧道涌水量预测的BP神经网络模型。计算结果表明,该模型对训练样本的拟合程度较好(平均绝对百分比误差为13.27%)且具有较高的预测精度(平均绝对百分比误差为15.05%)。该模型的建立和成功应用对丰富隧道涌水量的预测方法和动态指导隧道防排水管理具有重要意义。     

叠合式套拱加固带裂缝衬砌的变形规律试验研究

文章通过室内试验和理论分析等手段研究了套拱加固后结构的受力规律、破坏模式及承载力变化。利用石膏材料,按照1∶10(模型∶原型)的相似比,制作拱顶带纵向裂缝的素混凝土衬砌结构(裂缝深度为原衬砌厚度的1/3),并按叠合式套拱加固方案,进行钢筋混凝土套拱加固;养护后,通过室内全周径向加载装置,分级施加拱顶松散土压,并计入地层抗力的影响,研究带裂缝衬砌套拱加固后的承载能力及破坏规律。试验结果表明,叠合式套拱加固后,结构受力过程分三个阶段:"初期加载—套拱拱顶开裂、套拱拱顶开裂—拱顶叠合面裂缝出现、拱顶叠合面裂缝出现—试件破坏",关键部位破坏顺序为拱顶开裂—拱顶延性破坏—拱腰脆性断裂,整体破坏模式为延性破坏。