根河地区冻土公路路基处理研究

在我国的多年冻土区修筑公路,不可避免要面对秋冻春融引起的路基病害。文章通过分析根河地区的气象水文特点,将冻土所处的时期分为冰冻期、反复冻融期和融化期,对地质、地形条件与冻土形成的关系进行了分析,并针对冻土形成的机理,根据当地不同的地质、地形条件和多年冻土上下限的埋深,提出了不同的处理措施。     

多年冻土隧道施工防融技术探讨

多年冻土隧道施工中围岩的冻融现象不仅严重威胁施工安全,而且处理不好还会留下工程质量隐患,成为冻土隧道永久性病害.文章结合青藏铁路风火山隧道的施工工序控制、洞内外温度控制及岩面封闭等防融技术的实际情况,对多年冻土隧道的防融技术及方案进行了初步探讨.     

寒区隧道工程中隔热保温层的作用分析

文章从不同类型冻土的特点出发,结合国道214线鄂拉山公路隧道工程实例,采用理论分析、数值计算等手段对寒区隧道季节冻土、多年冻土和非冻土段隔热保温层的作用进行了分析。     

基于ANSYS的公路隧道衬砌结构安全分析

文章基于大型通用软件ANSYS,以深埋条件下隧道为例,采用荷载结构法,对考虑仰拱作用的各级围岩两车道公路隧道衬砌结构进行计算,求解其强度安全系数并进行相关安全分析,所得结论可为工程人员参考。     

黄土连拱隧道支护结构力学特性现场试验

为研究黄土连拱隧道支护体系力学特性,文章以某黄土连拱隧道为依托,采用钢弦式传感器,对围岩压力、锚杆轴力、钢支撑内力以及二次衬砌受力等进行系统测试与分析。结果表明:(1)在中墙墙顶与拱部的结合处以及在墙底与仰拱的结合处,围岩压力的波动比较大,最大压力值分别为195 kPa、115 kPa。位于围岩级别过渡段的隧道仰拱中心处的压力值较大,最大值为267 kPa,隧底出现较大底鼓趋势。围岩压力整体呈"双马鞍形"分布;(2)深埋段竖向围岩压力实测值与《公路隧规》中按连拱隧道半跨计算的结果比较接近。浅埋段按不同围岩压力计算公式得到的压力值均大于实测值,采用太沙基公式得到的压力值与实测值相对接近;(3)该黄土连拱隧道的初期支护与二次衬砌的荷载分担比例为47.66%和52.34%,二次衬砌处于明显的承载状态;(4)锚杆轴力较小,呈"鱼肚形"分布。钢拱架承受的荷载较大,在钢拱架强支护的作用下,锚杆发挥的作用有限;(5)中墙扭矩的存在,验证了黄土隧道中纵向效应的存在,在设计与施工的过程中应该加以重视。     

姜路岭隧道温度场特性分析

对于青藏高原海拔4 000 m以上多年冻土区的长大公路隧道温度场特性的研究,国内尚未见文献报导。文章针对青海省G214线控制性工程姜路岭隧道出口段的围岩、支护结构及洞内外环境温度进行了为期一年的现场实测,运用数理统计的方法,分析研究了沿隧道径向、纵向一定范围内围岩和衬砌结构温度变化规律,并采用正弦函数回归法对隧址区洞内外环境气温进行了拟合分析。结果表明:(1)多年冻土区隧道洞内外气温的相互关系和隧道内围岩及衬砌结构温度的纵向分布规律两方面的变化情况是基本一致的;(2)在隧道施工中,各断面径向温度场伴随着洞外大气温度的变化而不断变化,同时在纵向方向上也发生了变化;(3)多年冻土隧道围岩温度沿径向变化幅度较大的深度约为2.7~3 m,而在季节性冻土隧道中约为10 m。     

考虑围岩冻融损伤劣化效应的隧道长期稳定性研究

寒区隧道围岩受到冻融损伤劣化作用会对隧道长期稳定性造成不利影响。文章以鄂西北十房高速公路通省隧道片岩为例,通过室内冻融循环及压缩试验,得到单轴抗压强度与冻融循环次数之间的关系。根据掌子面围岩现场工程地质调查结果,并基于Hoek-Brown准则,估算出考虑冻融损伤劣化效应的岩体力学参数。然后采用FLAC3D对冻融循环条件下隧道的长期稳定性进行数值分析,分别得到0次、4次、8次、12次、16次、20次冻融循环条件下隧道衬砌位移场及应力场变化特征。结果表明,冻融循环作用下,隧道衬砌的变形及主应力均出现了不同程度的增大。与不考虑冻融损伤劣化作用相比,经过20次冻融循环作用后,衬砌的变形、最大主应力、最小主应力分别增大了1.3%、5.3%、1.5%。在支护方案选择及支护结构设计时,有必要考虑长期冻融循环作用下围岩力学特性损伤劣化对隧道稳定性的影响。     

隧道岩溶填充物松散围岩压力计算方法

文章基于普氏平衡拱理论、经验统计公式以及公路行业对浅埋松散围岩压力的处理方法,结合广西岩溶地区公路隧道建设经验,提出了公路隧道岩溶填充物段松散围岩压力的计算方法,并在此基础上推导了隧道两侧为岩体、拱部为岩溶填充物时的深埋、浅埋松散围岩压力计算公式,便于分析处治岩溶不良地质,以供同行参考。     

浅谈片、块石通风路基在多年冻土地区路基中的应用

多年冻土区修筑公路等建筑物后,改变了多年冻土地表的冻土水热条件,造成多年冻土融化,路基失稳,导致一系列的公路病害。片、块石利用多孔介质自然对流传热和热屏蔽特性,有利于保护冻土,保持路基稳定性。片、块石路基有效改善了多年冻土区路基下热状况,是一种有效保护多年冻土的工程措施。     

黄土公路隧道结构设计与施工中的若干问题

针对黄土公路隧道结构设计和施工中的理论研究滞后于工程实践的现实情况,结合白虎山隧道、新庄岭隧道、土家湾隧道三座黄土公路隧道衬砌结构力学性状研究成果,提出了以黄土公路隧道拱顶中心线侧压力系数为判据的深、浅埋界定的新方法,指出应结合黄土特性及埋置深度进行隧道衬砌设计,不宜按计算摩擦角或围岩类别确定隧道的围岩压力;设计时除进行荷载计算外,还应根据工程地质条件,经工程类比及综合研究后确定衬砌结构。应根据不同的地质条件确定设计原则和施工方法,例如,地质条件较差地段应采用微台阶或分区微台阶法施工,而不采用侧壁导洞法或双侧壁导洞法;在取得同等支护效果的条件下应加强初期支护;在湿陷性黄土地区应特别注意水的处理。     

季节性冻土隧道冻害机理分析及防冻探索

在季节性冻土地区,新建隧道受温度、水、空隙等外界条件的影响,会在衬砌与围岩之间形成冻融圈。随着季节的变化,冻融圈在衬砌与围岩的约束下产生冻胀力,造成衬砌受损开裂,进而引发冻害。虽然我国学者针对冻胀机理与冻害影响因素进行了多年研究,完善了3种冻胀学说,并从微观和宏观层面提出多种防冻措施,但冻害问题仍然层出不穷。文章通过总结国内外季节性冻土地区隧道冻害现象、冻害机理及防冻措施,从温度、水、空隙等冻害必要条件出发,提出寒区隧道防冻减灾建议,以期对日后季节性冻土地区隧道的建设提供帮助。     

多年冻土隧道工程中的隔热层参数优化设计研究

隔热层经常被用于多年冻土隧道中,来防止隧道结构的冻融破坏。文章根据多年冻土特点及优化理论,推导了多年冻土隧道隔热层的数学优化模型;并以风火山隧道为例进行求解,分析研究了隔热层用于多年冻土隧道的合理性和经济性。结果表明,该多年冻土隧道隔热层的数学优化模型是合理的,求解方法是可行的;对于多年冻土隧道,地表温度对隧道围岩影响深度是有限的,因此多年冻土隧道隔热层应根据隧道埋深、年平均温度以及年较差分段设计,才能达到既合理又经济的目的。     

对隧道衬砌结构计算问题的思考

隧道设计规范中依据围岩不加约束,自由坍塌岩土体重量计算围岩压力的条文完全不符合依照新奥法理念修建的现代隧道工程的实际。在对衬砌荷载的认识拘泥于塌方统计公式的情况下,要在隧道设计中按可靠度理论采用概率极限状态法进行设计是难以设想的。建议在规范中多强调些工程类比的实际经验,删减结构计算方面的内容,将数值方法更多地用于围岩稳定性分析,据以定性地指导设计。     

隧道-洞口滑坡平行体系受力变形模式与计算方法研究北大核心CSCD

我国目前对隧道-滑坡工程的设计尚无可供参照的行业标准,尤其是滑坡洞口段隧道缺少相应的计算理论。文章首先以平行体系中隧道-洞口滑坡为研究对象,通过归纳总结滑坡地段隧道衬砌的病害特征,构建了相应的工程地质模型;然后将剩余滑坡推力视为导致隧道变形破坏的直接原因,通过荷载传递规律得到作用于隧道结构上的附加荷载,将其与围岩压力叠加推导出了隧道外荷载的计算公式;接着采用弹性地基梁理论,推导出滑坡推力作用下的隧道内力计算方法,从而得到隧道-洞口滑坡的受力变形模式及计算理论;最后通过模型试验对其合理性进行了验证分析,结果表明该方法与实际工程相符,能够为滑坡地段洞口隧道的设计提供参考。     

喷射混凝土对多年冻土区公路隧道围岩冻融圈的影响规律研究

在多年冻土区隧道施工过程中,围岩温度场和冻融圈的控制是保证隧道围岩稳定性和结构安全性的关键因素。文章建立了考虑水泥水化放热的隧道围岩二维非稳态温度场的传热模型,在此基础上分析了喷射混凝土前后围岩温度场的变化规律,以及喷混凝土的施作时机与厚度对围岩冻融圈的影响规律,并与现场实测结果进行了对比分析。研究结果表明,计算结果的整体趋势与现场实测值吻合,距离洞壁0.5 m以外的围岩温度,二者误差不超过0.5℃。在喷射混凝土之前,各深度的围岩温度呈现缓慢增长趋势。喷混凝土施工完成后,由于水泥水化热影响,距洞壁深度1.0 m以内的围岩温度呈现陡升—下降—趋于稳定的规律,且当喷混凝土施工每延迟1 d,或其厚度每增加5cm时,围岩冻融圈深度增加约10 cm。     

季冻区隧道砂岩三轴压缩力学特性及损伤本构模型研究

为研究季冻区围岩强度及变形规律,文章以辽宁地区公路隧道为工程背景,采用MTS815.02三轴试验系统对经历不同冻融循环次数后的砂岩试样进行三轴压缩试验,研究岩石力学参数随冻融循环次数的变化规律,并基于Weibull分布函数和D-P屈服准则建立考虑冻融作用的岩石统计损伤本构模型,结合试验数据对模型进行验证,结果表明:砂岩的力学特性受冻融影响显著,峰值强度、弹性模量随冻融循环次数增加呈指数递减,泊松比随冻融循环次数增加呈指数递增,峰值强度、弹性模量随围压的增大而逐渐增大,泊松比随围压的增大而逐渐减小;基于Weibull分布建立的考虑冻融作用的统计损伤本构模型与试验结果吻合度良好,验证了该模型的准确性与合理性;Weibull分布参数F_0、m均随冻融循环次数的增加而逐渐减小,且二者的改变均对模型理论曲线产生显著影响。     

山岭隧道膨胀压力解析解基本问题研究

膨胀性围岩具有吸水膨胀的特性,不仅使隧道支护结构的受力和变形显著表现在施工阶段,其"后荷效应"还长期呈现在运营阶段,从而有别于一般的隧道。文章采用弹性力学原理,研究推导了隧道围岩在不同膨胀条件下,隧道支护结构所受压力及变形的解析解;从理论上,分析判明了在随围岩膨胀率变化、结构支护刚度变化和围岩膨胀压力变化的情况下,隧道支护结构受力与变形关系及分布规律;结合工程实例,采用有限元方法进行了验证。计算结果表明该解析解具有一定的可靠性,能为该类隧道的设计和施工提供依据,对建成后的结构长期安全性评价,也有重要意义。     

公路隧道围岩分级中存在问题的探讨

采用了国标的围岩分级方法进行隧道围岩分级.新规范实施后,很多建设业主反应采用新规范的隧道围岩分级普遍偏高,致使工程造价普遍增加.文章对围岩分级和原围岩分类进行了比较,对围岩分级的定性与定量数据进行了对比分析,阐明了出现这一现象的原因,提出了准确使用新规范围岩分级方法的几点建议.     

岩溶隧道土质围岩段地表沉降估算方法研究

岩溶隧道土质围岩段在渗水条件下易产生地表下沉。为此,文章考虑掌子面渗水导致水位下降而引起的地表沉降,提出了一种潜水稳定渗流下的地表沉降估算方法。文章基于渗流和固结理论分析了渗水条件下围岩中土体单元的自重有效应力和渗流有效应力的变化,并以降水漏斗曲线为界线对围岩沉降区域进行划分;基于开挖横断面建立了二维平面并通过二重积分分析推导了在渗水条件下由渗流作用引起的隧道地表沉降估算公式。文章以广西壮族自治区六寨—河池高速公路瑶寨隧道为依托,分别采用现场实测与估算的方法对土质围岩段地表沉降进行预测,结果表明:两种方法所得结果整体上较为接近,但在距离开挖面3 m的水平开挖径向范围内,实测值大于估算值。研究内容可为渗水条件下岩溶隧道土质围岩段的地表沉降估算提供参考。     

对形变压力的认识——隧道围岩挤压性变形问题探讨

在高地应力背景下,隧道开挖造成岩体应力大幅度变化,软弱围岩松弛阶段的变形将达到很大的量级,这就是挤压性大变形的本质所在。国际隧协曾归纳总结的隧道结构设计模型中的"收敛-约束"模型可以十分贴切地说明支护和围岩在松弛变形发展过程中的相互作用。支护在同围岩共同变形中承受的荷载有别于隧道设计规范中规定的由离散岩体重量产生的"离散压力",可以称为"形变压力"。囿于对离散压力荷载的认识,很难找到处治挤压性大变形的合理途径。文章从形变压力的特性出发,对挤压性围岩隧道工程中的若干问题进行探讨,着重论述通过围岩变形的适度释放来缓解形变压力的处治理念以及与之相应的可让型支护和岩体锚固技术。