平行穿越滑坡体隧道洞口段二衬结构力学分析

将滑动方向在隧道轴线方向投影与隧道轴线平行的滑坡体定义为平行隧道滑坡体,将穿越这样的滑坡体的隧道称为平行穿越滑坡体隧道。滑坡体会使隧道结构发生整体滑移、开裂变形,严重时还会使其失去承载能力以致造成坍塌等事故,首先讨论了平行穿越滑坡体隧道二次衬砌的受力模式,运用荷载结构法计算了二次衬砌的内力,以此探讨其结构的稳定性。最后,通过工程案例的分析,得出了平行穿越滑坡体对该隧道二次衬砌的安全稳定影响,可指导类似工程的施工和安全评估工作。     

专利名称：隧道支护结构

本实用新型公开了一种隧道支护结构，旨在提供一种不仅能提高支护结构的整体承载能力，而且施工工艺简便且具有良好可维修性的隧道支护结构。它包括：1）初期支护喷射混凝土层，与隧道围岩相结合；2）二次衬砌模筑混凝土层，与初期支护喷射混凝土层的内壁相结合。本实用新型的有益效果：1）隧道支护结构的整体承载能力增强，可减小衬砌厚度，而且施工工艺简便，从而可有效地降低隧道建设成本；     

初始损伤条件下地铁管片力学特性试验研究

为了解初始损伤对盾构隧道衬砌管片力学特性的影响,基于6组具有初始损伤的盾构隧道衬砌管片进行足尺试验研究。在考虑初始损伤位置以及初始损伤位置处钢筋有效面积减小等因素的情况下,对试件破坏过程、破坏模式、极限承载力、变形规律以及初始裂缝扩展机制进行了研究和分析。试验结果表明:初始损伤的存在对盾构隧道衬砌管片的极限承载能力影响不大,但对其正常使用功能影响很大;初始损伤位置处钢筋有效面积减小不仅影响盾构隧道衬砌管片的正常使用功能,更大大降低了其极限承载能力;增加轴力会削弱初始损伤对盾构隧道衬砌管片的不利影响;初始损伤在加载点比在跨中对盾构隧道衬砌管片更不利;初始裂缝基本沿径向或偏向跨中方向直线扩展。相关研究结果可为建立服役期间盾构隧道衬砌结构健康评估与预知理论、以及进一步开展损伤缺陷盾构隧道数值模拟和极限承载力分析提供借鉴和参考。     

公路隧道叠合式套拱加固技术应用研究

随着运营时间的增长,公路隧道部分衬砌结构因承载能力不足,逐渐发生变形、开裂、错台、掉块等较严重病害,亟需进行加固处治。叠合式套拱是一种强力的加固措施,可以与原衬砌结构结合成一体共同承担围岩荷载,最大限度利用原结构的剩余承载能力,加固效果显著。依托工程实践,对叠合式套拱加固技术进行分析研究,结果显示该方法可显著改善原衬砌强度、刚度及稳定性,极大地提高衬砌承载能力,有效地抑制二次衬砌裂缝的发生、发展,确保隧道运营安全。     

地铁矿山法隧道装配式二次衬砌结构设计初步研究

为充分发挥装配式结构的工厂化、模具化、机械化、标准化优势,将装配化引入至矿山法隧道建设中。通过对国内外类似工程详细、深入的调研,借鉴国内外盾构、TBM的成熟设计和施工经验,综合工程类比、理论分析、数值模拟分析、试验研究与现场应用反馈等技术手段,开展地铁矿山法隧道装配式二次衬砌结构初步研究。结果认为矿山法隧道二次衬砌结构采用全部预制构件进行生产及安装可行。矿山法隧道装配式二次衬砌采用马蹄形断面形式,钢筋混凝土平板形衬砌片,衬砌片厚度为300mm或350mm,分6块,全部预制,错缝拼接,环宽1200mm,衬砌片连接采用螺栓连接,根据拼装机设计原理(是否能够提供对衬砌片的持续纵向挤压力)的不同可采用弯螺栓或者直螺栓。     

隧道健康判据试验研究

针对目前隧道健康诊断指标判据不统一的状况,采用室内相似模型试验,结合实际工程实例,对隧道支护结构衬砌减薄、衬砌背后存在不同尺寸空洞状态下围岩与支护结构的破坏规律以及围岩的极限承载能力进行研究。结果表明:隧道拱顶衬砌厚度和支护结构背后空洞深度对应的结构承载力曲线分别呈S型和反S型,根据速率变化可以将曲线划分为承载能力缓慢退化阶段、快速退化阶段和退化完成阶段,分别对应隧道的亚健康、病变和病危3个健康阶段;所给出的隧道衬砌厚度不足和背后空洞的单项指标健康判据是可靠的。     

隧道缺陷衬砌内层补强结构稳定性研究

二次衬砌缺陷条件下内层补强结构稳定性一直是深埋交通隧道工程中的关键科学问题。建立有限元结构-荷载ANSYS数值力学模型,研究某深埋隧道缺陷衬砌内层补强加固效果、变形特性,以及力学响应。研究表明:在深埋V级围岩条件下,隧道素混凝土二衬结构拱顶属于抗拉控制,承载力、安全系数、结构拉应力均不满足要求,结构不安全,需采取加固措施;内层采用C35厚度30 cm钢筋混凝土补强后,衬砌结构承载力满足要求。采取内层补强措施,即在原缺陷衬砌内侧套打钢筋混凝土衬砌补强,补强后衬砌断面满足规范要求,并不需要拆除原缺陷段衬砌,该方法可大幅度节约成本和提高进度。     

公路隧道二次衬砌厚度不足成因分析和治理研究

二次衬砌厚度不足会导致隧道各种病害,首先从隧道二次衬砌设计和施工两个方面分析导致厚度不足的原因;然后结合隧道二次衬砌应力分布和受载情况分析衬砌厚度不足对结构的影响;最后通过研究总结二次衬砌施工质量控制预防和补强加固两方面治理措施,达到治理衬砌厚度不足引起的各种病害的目的。该项研究对隧道二次衬砌施工和运营养护具有重要借鉴作用。     

矿山法地铁隧道结构耐久性分析及二次衬砌结构计算

通过对地铁矿山法隧道结构耐久性分析,提出不同于以往二次衬砌结构计算的新方法,即是建立在隧道初期支护与二次衬砌结构共同受力的基础上,并考虑初期支护本身耐久性等因素,释放隧道初支端弯矩进行二次衬砌结构计算的一种计算方法。该方法简单方便,且更符合矿山法隧道二次衬砌结构的计算模型。     

中美隧道二次衬砌结构设计规范对比研究

隧道设计规范是开展设计工作的依据,将我国隧道相关设计规范与国际先进国家技术标准对标,有助于提高我国工程建设企业的国际化竞争力。通过文献调研和计算分析对比研究了中美隧道二次衬砌结构设计的异同,并且从设计准则、极限状态划分、设计使用年限、材料特性、荷载分类和组合以及结构设计方法等方面展开对比,结合工程实例研究分析,结果表明：《公路隧道设计规范》（JDG 3370.1—2018）的设计参数更加保守、安全,能更好的保证隧道衬砌结构的安全性和耐久性,更有利于隧道二次衬砌的长期安全服役。     

基于厚度检测的运营隧道二次衬砌安全评价研究

二次衬砌作为隧道复合式衬砌结构的重要组成部分和最后一道防水防线,其安全评价历来备受关注,而二次衬砌的厚度通常是评价运营隧道安全的重要指标。以运营中的代古寺隧道为工程依托,开展了二次衬砌外观质量及厚度现场检测;采用MIDAS有限元软件对衬砌厚度不合格段进行变形及受力分析,基于数值计算结果校核了二次衬砌的安全性状;针对不同等级的围岩,分析了二次衬砌厚度与其安全性的关系,并给出了相应的最小安全厚度。研究结果表明:二次衬砌最不利位置位于边墙和拱脚附近,衬砌厚度不足会使结构的轴力与弯矩减小,导致隧道结构的安全系数降低;对于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩,二次衬砌最小安全厚度建议值分别为31cm、36cm和41cm。     

基于截面极限承载力曲线的衬砌结构安全性评价方法研究

复合式衬砌由初期支护、防水层和衬砌组成,是中国现行山岭隧道的主要结构形式,而衬砌是保证隧道长期运营安全的关键。衬砌结构的安全性评价一般根据相关的隧道设计规范进行。现行规范中素混凝土衬砌和钢筋混凝土衬砌的安全性检算公式分别给出,在某些截面内力条件下,不能直接按照安全系数大小进行安全性比较。针对这种状况,首先对现行的衬砌结构安全性评价方法进行简化,提出衬砌截面安全包络线的概念,根据衬砌截面内力是否位于安全包络线内侧,即可判定衬砌截面的安全性。然后,在探讨截面安全包络线与极限承载力曲线关系的基础上,提出利用截面极限承载力曲线计算衬砌截面安全系数,进而评价衬砌安全性的方法。研究结果表明：根据衬砌截面安全包络线的概念,对于任意截面内力可简便直观地判定衬砌截面是否安全;衬砌截面内力点（M,N）位于极限承载力曲线关于坐标原点的几何相似曲线上,坐标原点和截面内力点的连线与极限承载力曲线相交,交点到原点的距离与内力点到原点的距离的比值则为衬砌截面的安全系数;利用考虑材料非线性的衬砌截面极限承载力曲线,避免了现行规范中出现素混凝土衬砌比钢筋混凝土衬砌截面极限承载力大的现象。研究成果对衬砌截面安全性评价及衬砌结构设计理论的完善具有一定的参考意义。     

在役隧道环境侵蚀下管片承载能力概率劣化模型

在役盾构隧道管片衬砌的承载能力劣化模型是隧道结构耐久性评价及科学养护的基础.以建立能考虑工程不确定性的钢筋混凝土管片概率承载能力劣化模型为目标,考虑隧道运营环境的主要侵蚀因子及管片衬砌的压弯受力特性,建立碳化侵蚀与氯离子侵蚀下管片主筋的锈蚀模型;考虑锈蚀管片中钢筋的截面面积损失以及钢筋[混凝土黏结滑移,以钢筋锈蚀率为媒...     

二次衬砌结构拱肩存在空洞的力学行为分析

公路隧道施工缝周边隧道衬砌不密实,会使衬砌结构发生物理与力学性能的改变。本文采用ANSYS有限元软件,对隧道拱肩处存在空洞时二次衬砌结构的受力状态进行了模拟分析。通过模拟分析得知拱肩处的空洞将显著改变衬砌结构的受力状态,增大二次衬砌结构受压或受拉破坏的可能性,不利于衬砌结构继续承担荷载。因此,拱肩部位出现空洞后,要加强对隧道的持续监控,同时应及时采取维护和加固措施。     

六甲洞隧道病害衬砌结构的安全性评价

隧道衬砌出现病害时,衬砌结构的承载能力和安全性能会发生较大改变。根据相关的病害检测资料,利用带病害的隧道衬砌结构计算模型,计算分析了六甲洞隧道病害断面在加固前和加固后的断面衬砌结构的承载性能,并对隧道整体结构的安全性能做出了评价。     

拟建明挖隧道对下部既有隧道稳定性影响分析

如何评价拟建隧道对既有隧道安全的影响,成了项目中的难题。以拟建重庆市两江大桥隧道工程为背景,对比了目前隧道结构设计与评价中经常采用的荷载结构法和地层结构的主要特点。根据两江大桥隧道与既有轨道隧道的空间关系特点,提出二次荷载-结构法,分析了拟建明挖隧道对下部既有隧道的影响。研究结果表明:上部明挖隧道施工前后,既有隧道衬砌受力变化较大,但上部明挖隧道修建后,既有隧道衬砌安全系数仍大于规范值,满足承载能力和正常使用要求。此法可为类似工程设计和研究提供参考。     

复合式曲中墙连拱隧道衬砌结构内力测试

以常吉(常德—吉首)高速公路土江冲隧道为依托,采用应变计对初期支护钢支撑内力和喷射砼应力、二次衬砌结构的内力进行现场测试,分析了复合式曲中墙连拱隧道衬砌结构的力学特征,并对隧道二次衬砌的安全性进行了评价。     

运营隧道衬砌结构病害检测及成因分析

隧道衬砌结构病害将影响隧道的承载能力和运营安全,为了加深对隧道病害的认识,更好地指导运营隧道衬砌结构病害整治,有效预防新建隧道病害,文中结合工程实例,对运营期隧道村砌结构病害检测方法进行了论迷,分析了隧道衬砌的变形特征及其病害产生的原因.     

青藏铁路昆仑山隧道防冻胀结构研究

结合青藏铁路昆仑山隧道,分析了多年冻土地区隧道冻胀产生的原因,提出了“一次衬砌+防水隔热层+二次衬砌”的新型防冻胀结构型式。通过对昆仑山隧道现场气温、地温和洞内围岩温度、冻胀力、初期支护和二次衬砌应力等一系列的测试表明,该结构安全可靠,昆仑山隧道的建成使多年冻土隧道的修建技术取得了长足的进步.     

公路隧道模注混凝土二次衬砌的设计

阐述了公路隧道复合衬砌中二次衬砌中二次衬砌的重要性，介绍了采用结构矩阵法和有限元法计算二次衬砌方法，计算图式，简化模式，提出了实际设计中的注意要点。