强震区隧道洞口段减震的振动台模型试验

就山岭隧道而言,洞口段往往是震害最严重的部位。为了研究强震区隧道洞口段设置减震层的减震效果,对隧道结构进行了振动台模型试验。分别从衬砌的应变、加速度方面进行了分析,结果表明:减震层的减震作用明显。最后,对试验中的地表地震裂缝的震害进行了描述。     

黄土隧道结构的振动台模型试验研究

为了研究黄土隧道结构在不同地震波及降雨条件下的地震响应和橡胶减震层的减震效果,按相似理论分别设计制作了缩尺比为1∶40的减震黄土隧道及非减震黄土隧道,在总降雨量50 mm,降雨强度10 mm·h^-1的条件下,分别加载近、远场地震波El-Centro波和Taft波,对比了地震波不同加速度条件下黄土隧道各测点的地震响应情况及土压力变化情况,通过减震模型和非减震模型各测点的应变变化情况分析了黄土隧道的减震效率。结果表明：在调幅和持时一致的情况下,黄土隧道结构对于不同的地震动具有明显的选择性,El-Centro地震动条件下的动力响应大于Taft地震动条件下的动力响应,说明黄土隧道结构的动力响应不仅取决于地震动的强度及持时,也与地震波的频谱特性有关,黄土隧道结构对近场地震波的响应大于远场地震波;对模型横向加载,模型各点的横向加速度和竖向加速度均有变化,横向的加速度响应大于竖向的加速度响应;拱顶位置的土压力较大,拱脚位置虽然土压力较小,但应变变化较大,应力集中现象明显;通过设置减震层可使衬砌不同部位的应变值均有所减小,且应变越大的部位减震率越高,不同工况下拱顶及拱脚的应变减震率接近50%,设置减震层不但可以减小衬砌结构的变形,而且能吸收地震能量,发挥围岩结构和衬砌结构的协同作用,减小土体的裂缝宽度及深度。     

高烈度地震区公路隧道洞口段大型振动台模型试验方案设计

以西藏嘎隆拉隧道的工程建设为背景,对嘎隆拉隧道进口段进行了大型振动台模型试验方案设计.根据本次试验的目的和特性,首先介绍了振动台模型试验的模型箱设计,并对整个模型体系模拟的范围和相似关系进行了剖析.然后,在参照已有研究成果并结合本次试验拟定的相似关系基础之上,确定了模拟模型岩层和模型衬砌的材料.同时,以嘎隆拉隧道进口段数值模拟结果为基础,选择了振动台模型试验测点的布置位置.最后,结合隧址区所处的地震环境,编制了模型试验的加载制度.     

公路隧道洞口进洞方案研究

隧道工程中,洞口施工方案的选择对于整个项目的工期及投资都非常关键,也是隧道工程中的一个重要环节。根据火凤山隧道右线出口段浅埋偏压地质条件,运用大型有限元软件MIDAS GTS对该隧道右线进洞明、暗挖2种施工方案进行数值模拟,针对不同方案建立围岩的位移场、应力场,并从风险控制、建设投资、施工工期以及环境影响4个方面对2种方案进行比较分析,得出暗挖方案优于明挖方案的结论。     

双洞隧道洞口段抗减震振动台试验

以西南高烈度地震区某拟建隧道为背景,开展了隧道洞口段抗减震振动台模型试验研究.通过对有无减震层体系的对比试验,研究了减震层的减震效果;并针对目前振动台试验普遍采用的多次加载方案产生的损伤累积问题进行了分析,同时给出了围岩和衬砌的裂纹发展过程及破坏形态.结果表明:在围岩与隧道之间设置减震层可以有效减弱围岩与结构之间的动力相互作用,从而起到减震效果;在评价结构抗震性能时需要考虑多次加载产生的损伤累积和裂纹效应的影响.研究结果可为结构在地震作用下的开裂分析提供参考.     

大断面黄土隧道洞口段地震动力特性研究

黄土山岭地区的隧道开挖破坏了原有边坡内部的平衡状态。在地震动荷载作用下,隧道洞口段及边坡都可能受到严重破坏,也会反映出不同的动力特性和变形特征。首先通过大型振动台对边坡坡度为60°坡脚进洞工况进行试验,然后利用Midas-GTS有限元软件对边坡坡度为60°不同高程进洞的工况进行了数值模拟分析。结果表明:坡顶加速度随着进洞高程的增大而增大,同种波形和输入方向,输入峰值加速度增大,加速度放大效应减小,出现放大效应趋于饱和现象;隧道洞口段最大主应力先增大后减小,仰拱大于拱顶,一般在距洞口15 m达到峰值,50 m后趋于平稳;试验中坡顶出现拉剪破坏,隧道衬砌与上部土体自振频率不同导致的错动形成竖向裂缝,两侧坡脚处出现横向裂缝且发展速度较快,坡面整体发生破坏,震陷滑塌现象很明显且大块土体整体滑落,有隧道一侧滑塌破坏程度大于纯边坡一侧;应力最大值断面距洞口42 cm,是2.33倍的隧道最大跨径,最大加速度多出现在距洞口约3.89~4.06倍隧道跨径处;由于临空面的存在,洞口段具有明显的动力放大效应,各监测点位移都有一个略微增大再减小的过程,最大值出现在距洞口60 m处,因此大断面黄土隧道的抗震设防长度取5倍隧道洞径较为合适;相较于振动台试验,数值模拟数结果偏大,但是可以较好地反映出加速度和土压力的基本变化规律。     

隧道振动台模型试验相似材料研究

结合隧道结构的振动台模型试验研究,对隧道衬砌模筑混凝土的相似材料进行了试验,选用石膏、重晶石粉和石英砂为模拟材料,通过大量的室内试验研究了不同配合比下材料的力学性能,找到了合适的配合比;同时研究了不同的养护方式对试件强度的影响规律;最后得到的试验结果与隧道震害基本一致,验证了相似材料配合比的正确性.     

黄土隧道洞口浅埋偏压段关键施工技术研究

结合郑西铁路客运专线潼洛川隧道出口工程实例,介绍了大断面黄土隧道洞口浅埋偏压段的关键施工技术:长管棚加导向墙与超前小导管预支护,CRD施工方法,及利用监控量测反馈信息指导施工,实践证明,所采取的措施对控制施工变形量、防止隧道塌方是有效的,为类似工程提供了有益的借鉴和指导。     

黄土隧道洞口段支护结构的力学特性分析

为了解浅埋偏压黄土隧道洞口段支护结构的受力状况,对刘家坪2^#隧道洞口段围岩压力、钢架应力、喷射混凝土应力、纵向连接筋应力、锚杆轴力及拱部下沉进行施工监测,并采用有限元法对隧道支护结构进行计算分析。结果表明：在浅埋偏压条件下,黄土隧道拱部发生了平面偏移,拱顶下沉量大于净空收敛量;围岩压力分布呈不对称猫耳状;钢拱架左侧轴力大于右侧轴力,总体受力很大,在支护体系中作用很明显;拱部和边墙喷射混凝土处于受压状态,而底部多为拉应力;拱部系统锚杆对结构的稳定性作用不大,而锁脚锚杆对结构的稳定性有一定的作用;纵向连接筋受力非常大,对隧道整体的稳定性很有利;应取消黄土隧道洞口段系统锚杆,采用由钢拱架、钢筋网、锁脚锚杆、喷射混凝土、纵向连接筋组合形成的初期支护结构。     

隧道洞口段地震响应研究

采用FLAC3D软件,从土-结构相互作用模型出发,运用数值分析方法对某隧道洞口段进行了三维弹塑性分析,并对结果进行了分析,得到洞口是抗减震的薄弱环节,采用减震层的减震效果很好,有很好的应用前景.     

偏压洞口段黄土隧道滑塌原因及处治措施分析

文章以某高速公路偏压洞口段黄土隧道滑塌为工程背景,分析了滑塌发生的原因。综合采用洞外反压回填和洞内临时横撑相结合的处治方法,在超前小导管预加固作用下,通过采用短台阶弧形导坑法施工,成功通过洞口滑塌段并实现了安全进洞。工程实践表明,反压回填和加强临时支护及时封闭成环是处治偏压洞口段黄土隧道滑塌的有效措施。     

隧道洞口段滑坡体处治技术研究

白龙庵隧道出口段处在滑坡体中,采用了锚索框架梁及抗滑桩对滑坡体进行处治,并用Midas数值计算软件对隧道开挖进行三维数值模拟,结果显示山体和隧道衬砌、抗滑桩等都是安全的,表明处治效果良好,对类似工程有一定的借鉴意义。     

隧道洞口部边坡动力响应特性振动台试验研究

我国西南地区建有大量的公路、铁路隧道工程,地震条件下隧道洞口部边坡的动力响应特性不仅控制边坡的变形破坏机制,而且也是隧道洞口部边坡动力支护设计的依据。采用大型振动台模型试验,对隧道洞口部边坡加速度及位移动力响应特性进行研究,并对比分析不同地震波波形的输入对边坡动力特性的影响。结果表明:与一般公路及建筑边坡不同,隧道洞口部边坡坡面的响应加速度具有先增大再减小再增大的特性;边坡动力支护设计采用单一峰值是偏于危险的,应综合考虑多种波形的影响。位移监测结果表明:地震波较小时边坡坡顶变形比较明显,但随着地震波幅值的增加,隧道洞口部边坡坡脚的变形急剧增加且超过了坡顶变形,因此应增强边坡坡脚的支护强度。     

山岭隧道振动台模型试验研究的现状与展望

山岭隧道在地震作用下的动力响应与抗震性能,是近10年来国内外工程界及学术界的一个研究热点。采用振动台模型试验,直接模拟与再现地震作用下围岩与隧道结构的动力响应,是研究其动力特性和抗震性能的一种重要手段。针对山岭隧道的振动台模型试验研究,从对象与目的、相似理论、相似材料、模型制作、地震波选取等5个方面,系统地论述国内外山岭隧道振动台模型试验的研究现状,同时也对其今后的发展趋势进行了展望。     

浅埋偏压型隧道洞口进洞技术与应用

以贵州省大山隧道施工为背景,通过FL AC3D建立三维仿真地质模型,利用数值计算对其洞口段的失稳机制进行分析和研究,并依据研究结论提出先施做钢筋混凝土不对称套拱作为施做管棚前的预加固措施,然后采用预留核心土三台阶法进洞开挖的施工工艺.施工监测表明本方案有效地保证了浅埋偏压隧道进洞施工的安全性.     

浅埋偏压错动带洞口的隧道进洞方案

针对湖南省新溆(新化-溆浦)高速公路伍家村隧道右洞现场实际情况与设计图纸相差很大的情况,经过现场调查,确定了该洞口段集浅埋、偏压、错动带及山体冲沟于一体的隧道进洞方案,以该方案的成功实施证明了前期现场调查的重要性.     

隧道洞口段的抗震设防长度

运用Newmark隐式时间积分有限元法并采用粘-弹性人工边界,进行了隧道三维地震反应分析。在不同的围岩材料、衬砌类型情况下,分析了隧道洞口段衬砌应力和位移沿隧道轴线方向的变化规律以及采取注浆加固围岩方法的减震效果。计算结果表明:抗震设防长度主要与洞口段围岩性质有关,洞口段松软、破碎的围岩越长,隧道的设防长度就越长;隧道的断面形式以及洞口段临空面的存在与隧道的设防长度关系不大;在地震荷载作用下,洞口段隧道衬砌产生了很大的轴向应力;可采用注浆加固洞口段围岩的方法减小洞口段衬砌的应力和位移。     

隧道洞口段驾驶人眼滞后特性研究

为探究在隧道洞口段驾驶员出现视觉滞后对行车安全的影响,在大量调研的基础上建立室内试验模型,开展驾驶人在隧道行车过程中的视觉滞后试验,通过T检验分析数据增量的差异性,提出出现滞后的条件,并分析出现的原因。结果表明： 1）进入隧道,当亮度变化速率S趋于350 cd/m2·s时出现“认知滞后”,增加到约为400 cd/m2·s时出现“调节滞后”; 驶出隧道,当S趋于400 cd/m2·s时出现“认知滞后”,增加到约为500 cd/m2·s时出现“调节滞后”。2）出现“认知滞后”时,对行车安全有一定影响;出现“调节滞后”时,对行车安全的影响更大。3）可采用通过减光设施延长驾驶人视觉适应时间、细化照明分级、无极调光等方法减缓亮度变化速率,来有效抑制滞后现象,提高行车安全。     

软弱围岩段隧道进洞施工技术

瓦房沟隧道右线隧道出口处于堆积体地质中,洞口覆盖层浅,按常规方法很难成洞,通过采取地表注浆、锚固松散体、施作超前大管棚等成洞方法,成功地展开进洞作业,保证了工期和安全.