逆断层黏滑错动下隧道抗错断力学机制研究

研究目的:由于断裂活动的复杂性和工程示范样本的缺失性,逆断层黏滑错动过程隧道抗错断力学机制尚未清晰揭示。因此,本文以某交通隧道逆断层黏滑错动段为原型,采取强制位移法开展1∶30抗错断模型试验,对逆断层黏滑错动下隧道衬砌结构应变、受力进行对比分析,以揭示逆断层黏滑错动条件下隧道抗错断力学机制。研究结论:(1)逆断层黏滑错动具有显著区域性特征,黏滑错动过程主要影响Ⅱ-Ⅱ～Ⅴ-Ⅴ断面范围内,远离错动面衬砌结构受错动影响较小;(2)隧道衬砌结构纵向主要为压应变超限受损,最大纵向压应变位于固定盘侧Ⅴ-Ⅴ断面;活动盘侧环向压应变超限位于Ⅲ-Ⅲ断面的拱顶,固定盘侧环向拉应变超限位于Ⅳ-Ⅳ和Ⅴ-Ⅴ的拱顶、环向压应变超限位于仰拱;(3)活动盘侧最大接触压力位于Ⅱ-Ⅱ断面仰拱,错动前后相差近2倍;固定盘侧最大接触压力位于Ⅴ-Ⅴ断面拱顶,错动前后相差1. 1倍;黏滑错动对活动盘侧围岩压力影响近似为固定侧1倍;(4)本研究成果可为逆断层黏滑错动地质地段隧道抗错断设计和施工提供理论依据。     

断层与平行隧道空间位置关系对涌水量的影响研究

作为渗流影响边界,断层是制约富水断层区隧道设计及施工的重要影响因素,研究断层对隧道涌水的影响具有重要的理论意义和工程应用价值.为分析断层与隧道空间位置关系对隧道涌水量的影响,将断层视为定水头边界,利用反映法将有界含水层用映射原理转化为无界问题,构建含断层的深埋平行隧道涌水简化计算模型.利用地下水力学理论、达西定律及线性...     

错缝拼装及土层刚度对盾构隧道横向刚度有效率的影响研究

针对盾构隧道横向刚度有效率取值及其影响因素,借助有限元软件建立三维壳-弹簧模型,计算综合考虑错缝拼装与地层抗力作用下的横向刚度有效率,探讨不同错缝拼装角度和地层抗力系数对隧道横向刚度有效率的影响。结果表明:典型珠三角地区错缝拼装时的横向刚度有效率为0.75,较通缝拼装0.65增加了15%。横向刚度有效率随着错缝角度的增大而增大,当错缝角度超过45°时,刚度有效率的变化趋于稳定。横向刚度有效率随着地基反力系数的增大,呈现线性增长趋势。     

软土错缝拼装盾构隧道横断面变形控制限值研究

部分软土地区的盾构隧道结构出现过大的变形与严重的病害,这些带病服役的盾构隧道结构仍将长时间服役,且其后续服役期内也将面临各类不利的服役环境。因此,有必要提出盾构隧道结构变形控制限值,在隧道结构变形进一步发展时,为结构的养护运维及时提供判断、决策依据。以南京某3个地铁区间为背景,分别以实测数据分析、三维精细化有限元模拟为手段,探究错缝拼装盾构隧道结构横断面的收敛变形与各类病害之间的相关关系。通过两种手段相互验证与补充发现:收敛变形小于30 mm时,隧道结构的服役性能良好;30～60 mm,出现渗漏水、裂缝,且螺栓开始屈服;60～80 mm,病害加剧,出现管片破损;80～100 mm,首个螺栓到达抗拉极限状态,安全性受到极大威胁;大于100mm,整环结构濒临屈服。据此得到结构性能的衰退特性,进一步提出盾构隧道横断面变形控制限值。     

铁路隧道防灾通风射流风机安装位置对通风效果的影响

采用网络通风算法,确定铁路隧道紧急出口及隧道口救援站内防灾通风工况下的射流风机型号及数量;采用三维数值方法,研究紧急出口辅助坑道内及隧道口救援站平行导洞内射流风机安装位置对防灾通风效果的影响,提出射流风机安装位置与防护门及隧道口救援站最外侧联络通道之间的距离建议值.结果表明:对于单车道辅助坑道紧急出口,射流风机安装位置...     

拱形双排隔离桩位置对既有隧道的影响分析

以杭州市某房建地下室基坑工程为背景,利用ABAQUS有限元软件建立三维模型,研究不同隔离桩位置下隧道的位移和受力以及拱形双排隔离桩受力后的位移。研究结果表明:拱形双排隔离桩设在距基坑约10 m处,并将弧形排桩设在隧道一侧,隧道衬砌位移最小;拱形双排隔离桩设在距基坑12 m处,隔离桩的位移和应力值最小;隧道衬砌各个度数下的应力值均呈现先减小后增大的趋势;弧形排桩桩尾位移小于直线形排桩,弧形排桩桩头位移大于直线形排桩;隔离桩靠近基坑时,拱形排桩位移比直线形排桩大,隔离桩靠近隧道时,反之。     

正断层错动对海底盾构隧道管片及环缝接头影响分析

活动断层是海底隧道建设中经常遇到的不良地质条件,位于断层破碎带区域隧道会遭到不同程度的结构破坏.为探明断层错动对海底盾构隧道管片及环间接头受力的影响,依托青岛胶州湾第二海底隧道工程,建立穿越正断层盾构隧道三维数值模型,并设置不同接头螺栓(直螺栓、斜螺栓)及管片幅宽(1.5,1.8,2.0 m)共6种工况进行分析.结果表...     

强震区跨导热断层隧道不同断层温度对结构安全性的影响

为提升强震区跨导热断层隧道的安全性,本文利用有限差分软件Flac3D对强震区跨导热断层不同断层温度对隧道结构安全性的影响进行了分析。结果表明：(1)断层温度为30℃时,隧道最大主应力最大值和最小主应力最大值分别为55.61 MPa与-55.29 MPa,拱顶处x、y、z方向的位移分别为57.30 mm、38.58 mm与88.34 mm;(2)随着断层温度逐级升高至110℃,最大、最小主应力受其影响分别增加了1.60%～9.39%与2.28%～10.54%,拱顶x、y、z方向的位移也随之增加,但增加幅度较不明显。研究结果可为强震区跨导热断层的工程设计提供参考。     

类矩形盾构隧道错缝管片环间传力性能研究

针对类矩形错缝拼装盾构隧道,通过三环拼装管片进行环间传力性能试验研究,并与纵缝压弯试验进行对比分析,分析环缝间产生的剪力对纵缝变形的限制作用,明确弯矩传递机制。相同弯矩作用下,随着纵向力的增大,弯矩传递系数呈增大趋势;相同纵向力但不同弯矩作用下的环间传力性能有所变化。研究指出该类型接头的环间作用力的局限性,明确类矩形错缝拼装接缝附近的薄弱环节,对新型地铁衬砌设计和施工提供试验依据和技术支持。     

防止隧道整体台车模板跑模引起接头错缝的研究

在隧道二次衬砌混凝土的施工中 ,如出现台车模板跑模 ,产生的接头错缝既影响施工进度 ,又增加投资。文章提出了整体模板台车跑模的整治措施。     

减震层对跨断层隧道抗错断效果的模型试验研究

为了研究跨断层隧道设置减震层时的抗错断效果以及跨断层隧道衬砌的破坏特征,以敦(敦煌)格(格尔木)铁路阔克萨隧道为依托,采用室内模型试验的方法,研究减震层对跨断层隧道在断层错动时的受力特征以及对跨断层隧道的减错效果,结果表明:不论是否设置减震层,跨越断层隧道节段以及与之相连的节段在断层错动时的受力较大、破坏较严重,是跨断层隧道抗错断的重点设防部位;设置减震层后衬砌应变和接触压力均有所减小,但减震层对接触压力的减小幅度要大于对应变的减小幅度;设置减震层后,断层错动引起衬砌环向应变的增大倍数在4.8～14.2,最大降低11.7%,接触压力增大倍数在1.4～5.6,最大降低11.9%,跨断层节段以及与之相连节段衬砌的破坏情况明显减弱,对跨断层隧道衬砌防错断具有较好的效果。     

基于对TBM隧道施工影响的断层带初步分级

断层作为TBM掘进过程中经常遇到的一种不利地质条件,不仅可能导致TBM掘进作业时间降低,甚至有可能导致TBM长时间卡机.为研究不同规模断层对TBM施工的影响,基于吉林引松供水工程四标段TBM施工段和引汉济渭引水隧洞岭北TBM施工段及收集到的大规模断层TBM施工案例,建立了TBM施工数据库.分析了断层宽度和断层与隧道轴线...     

双断层错动作用下马蹄形隧道结构破坏影响分析

我国地铁建设飞速发展,由于地层结构的复杂性,特定情况下地铁线路不可避免地穿越断层构造.针对双断层错动影响下地铁隧道力学响应,从断层面接触关系和衬砌-围岩接触关系入手,结合混凝土应力应变关系以及破坏准则,建立考虑双断层共同作用的地铁隧道三维有限元模型.着重研究双断层错动下(不同错距、间距以及倾角)的隧道位移响应规律、剪应...     

穿越活动断层隧道组合抗震缝定量设置的计算公式及试验验证

针对穿越活动断层隧道抗位错的要求,根据断层错动时隧道衬砌节段的几何变形特征,推导基于活动断层倾角、宽度和位错量等参数的隧道组合抗震缝设置数量的计算公式。以穿越龙门山中央活动断层的成兰铁路柿子园隧道工程为背景,按照1∶30的相似比建立室内试验模型,分别针对普通衬砌与按照本文计算结果设置抗位错组合抗震缝衬砌的2种工况进行逆断层位错室内模型试验。结果表明:在活动断层破碎带及其两侧设置抗位错组合抗震缝的隧道与普通隧道相比,衬砌结构的最大纵向应变大幅降低,最大环向应变有不同程度的降低,与围岩间最大接触压力有所降低,且变化范围有所减小,在试验终止时,并未沿隧道纵向出现大规模的横向及纵向裂纹、衬砌剥落和衬砌坍塌等破坏现象。试验结果验证了组合抗震缝定量设置计算公式的正确性和有效性。     

非充填型溶洞发育位置及大小对隧道施工的影响分析

为研究非充填型溶洞发育位置及大小对铁路隧道施工的影响,本文对长昆客运专线岩溶隧道周边不同发育位置及大小的非充填型溶洞进行了二维数值模拟分析。分析结果表明:非充填型溶洞将引起隧道周边位移、塑性区增大;不同位置的溶洞对围岩应力影响不同,相交溶洞的存在对隧道结构最为不利。     

不同岩性分界面位置对隧道初期支护的影响

银(川)西(安)高速铁路贾塬隧道三次长距离穿越不同岩性接触带,严重影响施工进度。本文建立三维数值计算模型,并结合现场监测数据,分析红黏土与砂岩夹泥岩分界面位于隧道不同位置时支护结构的位移及应力变化规律。研究结果表明:随着分界面从隧道顶部下移至隧道底部,拱顶沉降和拱腰水平收敛均逐渐增加,仰拱处初期支护应力逐渐增大;初期支护薄弱点在中上台阶。     

隧道施工通风中射流风机位置对风量的影响

本文详细地介绍了隧道施工射流通风中进入隧洞风量的计算方法,并结合具体算例分析研究了射流风机位置及局扇对进洞风量的影响等问题。