强震区隧道明洞结构抗震设计研究

本文探讨了强震区域采用大偏压高填土明洞方式来减少落石对洞顶的冲击作用和堆积作用可行性,并采用有限元程序模拟大偏压高填土隧道明洞结构的受力,分析了冲击荷载作用下明洞结构承载情况,提出了明洞抗震设计重点。     

隧道明洞洞顶合理填土高度研究

为分析明洞洞顶合理填土高度，采用结构分析软件ANSYS建立荷载一结构模型，对不同填土高度下明洞衬砌结构变形、受力和安全性进行计算分析，给出了结构安全系数，得出了明洞衬砌结构的洞顶合理填土高度。     

偏压荷载对箱型明洞受力影响及设计要点

为研究偏压荷载对箱型明洞结构受力影响，为该类明洞结构的设计提供理论依据，以某道路开孔箱型明洞工程为例，采用ANSYS有限元数值模拟方法进行计算分析,综合研究结果表明： 1）偏压回填箱型明洞靠山侧墙底部和外侧墙顶部受力较大，设计配筋时需要加强； 2）靠山侧墙背回填土侧压力对明洞结构受力影响较大，改善回填材料内摩擦角大小可以有效降低明洞结构内力，当内摩擦角增大到47°时最为经济； 3）可以通过在明洞洞顶回填EPE的方式减轻洞顶冲击荷载，降低明洞内力，最优回填厚度为0.9 m。     

超厚回填土大跨明洞衬砌结构成拱效应分析

随着山区城市化进程的加速,高填方明洞作用荷载的确定成为明洞结构设计中的关键技术问题。目前,高填方作用荷载的确定及其计算方法尚不明确。为了探明超厚回填土明洞作用荷载的一般规律,通过某超厚回填土大跨明洞多断面现场试验,获得了大跨明洞作用荷载的大小和分布特征,揭示其存在"土拱效应"。在此基础上,建立了基于"落雨法"分析明洞回填的颗粒离散元细观力学模型,获得了大跨明洞竖向荷载随分层填土高度的动态变化规律。研究成果可为进一步研究超厚回填土明洞作用荷载的计算方法奠定基础。     

软基地段明洞不均匀沉降后的回填安全性及加固措施研究

为分析厦门翔安海底隧道软基地段明洞不均匀沉降后的回填安全性和加固措施,采用荷载-结构模型进行研究。综合研究结论如下:1)填土后明洞差异沉降预测值为80 mm,最小安全系数为2.11,虽然结构安全系数满足要求,但不均匀沉降将导致裂缝、错台及渗水,严重影响隧道使用功能和耐久性;2)提出采用大孔径树根桩加固明洞衬砌两侧拱脚,TSS钢花管注浆加固仰拱中央,灌浆封闭裂缝,分层对称填土的综合处理方案;3)经现场监测验证,预测沉降规律与实测吻合较好,加固措施成效良好,变形得到治理。     

隧道偏压明洞错台成因及工程对策

明洞衬砌结构对隧道工程安全运营起到至关重要的作用,衬砌发生错台会对隧道洞口结构安全产生严重影响。针对华东地区某公路隧道偏压明洞段衬砌错台等病害,采用现场调研和数值模拟相结合的方法分析其产生原因,并提出相应的对策。研究成果表明： 隧道错台主要与边坡坡体浅层土体的侧压力有关,建议对边坡进行位移监测和对边坡坡脚位置及抗偏压墙处采用反压回填法进行处治,实施效果较好,可为类似隧道病害的整治提供参考。     

基于扩展有限元的隧道偏载致裂机理及对策措施研究

偏压是导致隧道衬砌裂缝的原因之一,为了研究隧道衬砌在偏压作用的开裂机理,采用扩展有限元方法,模拟了偏压地形情况下的破坏模式,在局部偏压下的衬砌裂缝分布、位移收敛、内表面裂缝扩展以及界面偏心距特征。最后提出了针对性措施,即针对偏压地形的偏压挡墙明洞、反压护拱以及针对局部偏压的加大截面厚度和不对称配筋措施。     

偏压隧道明洞地震动力反应分析

结合具体工程,用动力有限元法研究了偏压隧道明洞在水平地震力作用下的全时程动力反应,得到了衬砌结构各控制点的位移、加速度及内力响应规律;对比分析了采取加固桩措施对隧道结构的动力响应的影响。结果表明:在人工地震波作用下,衬砌墙脚、拱肩为抗震薄弱位置;需要采取措施提高偏压隧道洞口横向边坡的稳定性;这些结果对类似工程设计具有现实指导意义。     

高填矩形、拱形截面明洞土压力差异性规律研究

为了得到矩形、拱形截面明洞土压力随填土高度的变化规律,采用模型试验与数值模拟相结合的方法进行研究,得到以下结果： 1）截面形式对明洞土压力大小影响很大,且基础刚度不同,差异性明显。拱形截面明洞洞顶轴线处竖向土压力大于矩形截面明洞。2）刚性基础拱形截面明洞洞顶同一平面竖向土压力变化呈减小-平缓的趋势,而柔性基础呈减小-增大-平缓的趋势; 矩形截面明洞呈增大-减小-平缓的趋势。3）刚性基础明洞洞顶同一平面水平土压力分布形式呈现出2个拱形,而柔性基础明洞仅在洞顶上方出现1个拱形。4）刚性基础拱形、矩形截面明洞洞顶至0.6倍洞高范围内土体位移分别呈“W”、“双V”形分布,0.6～3倍洞高内均呈“V”形分布,3倍洞高以上无相对沉降,而柔性基础明洞土体位移在0～3倍洞高内均为“V”形,3倍洞高以上无相对沉降。     

合川车站超大跨双联拱明洞设计

合川车站超大跨双联拱明洞位于遂渝铁路合川车站站场填方内，明洞全长71.5m，洞门为斜切式，单孔内轮廓净宽17.32m，双联拱结构最大宽度达45.2m，拱顶填土高约9m，为大跨度高填方公路与铁路立交明洞，主要介绍该明洞主体结构设计。     

落石冲击下隧道明洞耗能措施研究

以成都至兰州铁路某隧道洞口落石防护工程为背景,提出采用聚苯乙烯泡沫(EPS)轻质混合土代替砂垫层作为明洞回填材料。为研究EPS轻质土的耗能减振效果,采用动力有限元方法对落石冲击过程进行数值模拟。结果表明:与传统的砂垫层相比,EPS轻质土能够有效减少明洞上方填土压力,显著降低落石冲击力和衬砌动应力;采用较小的垫层厚度即可取得很好的消能效果,是一种优良的落石防护垫层材料。     

山岭公路隧道偏压洞口段加固设计验算及加固效果

通过某山岭公路隧道偏压洞口段加固设计验算,提出偏压洞口段上下内外平衡围岩压力、加固提高洞口段结构强度、接长外延明洞、完善排水设施等综合治理措施,增强洞口段整体抵抗围岩偏压的能力。工程加固过程加强位移变形监控,加固后,经实践检验,加固效果良好。     

永连公路楠木源滑坡处治

通过对地质资料的分析 ,剖析了滑坡产生的原因及过程 ,采用偏压明洞及预应力锚索方案进行整治 ,达到了彻底根治的目的     

永连公路楠木源滑坡处治

通过对地质资料的分析,剖析了滑坡产生的原因及过程,采用偏压明洞及预应力锚索方案进行整治,达到了彻底根治的目的.     

温州浃底隧道明洞段基础分析

浃底隧道出口明洞段洞顶回填厚度较大,而基础土体软弱。因此,采用了桩筏基础的形式以避免过大沉降带来的不利影响。对明洞及下部结构建立了三维有限元模型,并考虑了土体与结构的共同作用。计算结果表明,在软弱地基条件下采用桩筏基础能有效地控制不对称恒载作用下结构产生的不均匀沉降。     

浅埋偏压小净距三洞并行隧道合理开挖顺序、工法与明洞施工研究

为研究浅埋偏压小净距三洞并行隧道的合理开挖顺序、施工工法及明洞施工影响，基于甬舟公铁路中公路涨茨隧道与铁路洋山隧道并行段，建立三维偏压山体与三洞并行模型，对不同开挖顺序与工法下围岩、支护结构受力变形展开比选研究，并对明洞施工的作用效果及合适施作时机展开研究。(1)铁路隧道与公路左线拱底隆起区、与公路右线拱顶沉降区产生贯通，且公路隧道塑性区集中于近铁路隧道中下侧；隧道开挖导致自身洞周变形加速，相邻隧道拱顶、地表隆起，近侧拱腰扩张、对侧拱腰收敛。(2)公路左线拱顶、地表在相邻隧道施工时会出现隆起，且先开挖左线隆起时间最短，先开挖左线的工法中顺序3(公路左线-公路右线-铁路隧道)在围岩支护体系受力变形最优。(3)考虑施工速度及减小偏压隧道工法导致围岩扰动，提出三洞采用CD-二台阶-反向CD的新工法。该工法能进一步减小结构受力变形，并对铁路隧道拱腰收敛改善效果显著。(4)左线明洞施工回填土处未发生塑性破坏，且可以改善支护结构受力数值及不均匀(初支在左拱腰、二衬在右拱脚受力较大)的情况；左线明洞-左线暗洞-右线为最佳明洞施作时机，减小了支护体系的受力变形以及铁路隧道与右线的拱底隆起，并对右线左拱...     

浃底隧道明洞段基础土体共同作用分析

浃底隧道出口明洞段回填厚度较大而基础土体软弱，因此采用了桩一筏基础的形式以避免过大沉降带来的不利影响。本文对明洞及下部结构建立了三维有限元模型，并考虑了土体与结构的共同作用。计算结果表明在软弱地基条件下采用桩—筏基础能有效地控制不对称恒载作用下结构产生的不均匀沉降。     

跨中受落石冲击的拱形护桥明洞力学响应

为了解落石冲击下拱形护桥明洞的力学响应特征,以高铁双线拱形护桥明洞为研究对象,采用动力有限元方法,分析质量为2 000 kg的球形落石,从50 m垂直高度处沿不同方向冲击结构顶部跨中时结构的力学响应。研究表明： 冲击过程中结构的受力不利部位与冲击前自重作用下相同,上部结构的拱顶、拱脚内侧、边墙墙脚外侧和下部结构桩基的柱顶内侧和柱脚外侧等部位是受力不利部位,且桩基的外侧立柱受力要大于内侧立柱; 冲击过程中结构荷载效应变化率以垂直冲击最大,沿结构纵向45°次之,沿结构侧向45°最小; 在本次计算范围内,所设计的拱形护桥明洞结构最大应变率小于1×10-3 s-1,属准静态力学范围,落石最大侵彻缓冲层深度为0.9 m,而设计的缓冲层厚度为2 m,同时最大、最小应变值均在材料极限应变范围内,说明结构可以承受本次分析工况下的落石冲击; 经缓冲层将落石冲击力传递到结构顶部的冲击荷载主要集中在拱顶中部,宽度占结构顶部总宽度的16.7%,拱顶中部承受了整个冲击荷载的44.9%。     

V型冲沟落石防护结构设计

为了解决危岩落石对山区高铁运营的威胁,并改善乘车的舒适度,以宝兰客运专线南马棕山隧道和千家沟隧道之间的大水沟落石防护结构设计为背景,提出锚索(锚杆)框架梁边坡防护与拱形明洞相结合的综合防护设计方法;根据地形、地质情况,结合受力分析,拱形明洞防护结构独立于桥设计,其基础采用纵梁+墩、钻孔桩;应用有限元对落石的运动轨迹、冲击能量及拱形明洞结构进行数值模拟,验证了结构布置的合理性及安全性。     

长管棚配合明洞进洞技术

介绍常张高速关口垭隧道张家界端洞口地质松散,隧道浅埋,存在偏压,采用长管棚配合明洞较快安全进洞的施工技术.