输水盾构隧洞复合衬砌结构设计计算研究

软土有压输水盾构隧洞采用管片外衬和整筑预应力内衬作复合式衬砌的设计计算中,为能较好考虑内衬与外衬管片的相互作用,以及内衬预应力荷载在隧洞施工和运营各阶段对复合衬砌结构受力的影响,本文提出了一种新的实体叠合计算模型。由于确定管片纵缝接头抗弯刚度的复杂性,文中建议对用数值模拟管片纵缝接头刚度采用了一种非线性耦合弹簧＂接触对＂的模拟系统。在采用实体单元建模的条件下,由于计入管片接头刚度的力学处理困难,文中研究了一种能以模拟管片接头刚度的简化计算方法。根据内、外衬砌接触界面处理方式的不同,文中提出了5种适合不同界面条件内、外层衬砌的相互作用模型。此外,本文还研制了内衬预应力荷载的一种转化程序,以解决采用等效荷载法施加预应力时的前处理问题。上述各点创意构思已在南水北调中线一期穿黄隧洞的结构设计研究中得到了具体反映和成功应用。     

大伙房输水工程特长隧洞TBM选型及施工关键技术研究

大伙房输水工程隧洞长85.32 km,开挖洞径8.03 m,属于深埋特长隧洞.隧洞施工采用以TBM为主、钻爆法为辅的联合施工方式.隧洞穿越区域水文地质条件复杂,开挖中面临的主要工程地质问题有围岩稳定性、隧洞涌水、石英砂岩的掘进效率及岩爆等三大关键技术难题.文章通过对大量文献资料和工程实例的研究,概述了TBM近一个世纪的发展及其在隧道建设中的应用现状和主要问题.通过对大伙房特长隧洞所穿越区域的地质条件以及主要工程地质问题进行分析,并结合国内外已有的TBM施工经验,以及对特长隧洞TBM选型进行分析,决定选用锚喷支护+模筑混凝土复合衬砌结构支护系统代替管片衬砌结构,采用连续皮带机高速度出碴、TBM掘进独头长距离施工通风以及TBM洞内组装和检修等技术,对大伙房输水工程特长隧洞高速度、高标准、高质量的建成发挥了重要的保证作用,也可为今后类似工程提供参考和借鉴.     

衬砌弹性模量对圆形隧洞动力响应的影响研究

基于Biot理论,分析研究了衬砌与饱和土体弹性模量之比的变化对衬砌隧洞动力响应的影响.假定隧洞衬砌为弹性体,土体为饱和多孔介质,结合边界条件及连续条件,通过傅立叶变换得到频率-波数域中衬砌和土体的应力、位移和孔隙水压力等动力响应解答,最后用傅立叶积分逆变换得到时-空域中圆形衬砌隧洞在移动环形荷载作用下的动力响应的数值解...     

秦岭输水隧洞主要断裂带对工程的影响

超长、深埋秦岭输水隧洞穿越秦岭岭脊,其断裂构造极其发育,工程区发育有几十条断层,其中有3条区域性大断裂对工程的影响最大。文章从构造学特征、运动学特征、组构特征、几何学特征等方面探讨了主要断裂带的特征;从断层活动性、岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水、主要结构面产状、物性参数等方面分析研究了断裂带对隧洞工程的影响。结果表明,围岩构造变形的构造学特征、运动学特征、组构特征、几何学特征及其变形形成机制可为预测围岩构造变形空间分布规律提供地质依据。通过对断裂带围岩基本工程特性进行综合评价,可优化隧洞围岩分类结果和衬砌支护参数,能够有效指导隧洞设计和施工。     

大跨度混凝土斜拉桥模态与地震响应分析

文章以某大跨度混凝土斜拉桥为工程背景,采用Midas Civil程序建立了空间分析模型,并采用子空间迭代法对大桥进行模态分析,总结出了该斜拉桥的动力特性。同时通过实际地震波输入,对该结构在地震激励下的时程响应进行了计算分析,探讨了大跨度混凝土斜拉桥的地震反应特点,为大跨度混凝土斜拉桥的设计提供参考。     

混凝土衬砌台车的设计与使用

衬砌台车是隧道施工过程中二次衬砌不可或缺的非标产品。本文通过介绍隧道混凝土衬砌台车的分类、主要结构及工作原理,介绍了各类混凝土衬砌台车在设计与使用中的注意事项和关键技术。     

单层衬砌聚烯烃粗纤维喷射混凝土性能试验及工程应用

为了研究聚烯烃粗纤维混凝土喷层在隧道单层永久衬砌支护中的适用性,根据合成纤维喷射混凝土结构力学原理,首先对聚烯烃粗纤维在混凝土中的增强力学作用机理进行了分析,然后对聚烯烃粗纤维喷射混凝土的力学性能及耐久性进行了室内试验,并依托青岛地铁西镇车站工程实例,对其拱顶下沉、水平收敛、地表沉降监控量测结果进行了分析,同时采用FL...     

大直径盾构隧道双层衬砌横向抗震性能研究

为探明有无双层衬砌、双层衬砌不同施作方式（复合式、叠合式）对盾构隧道横向抗震性能的影响，以甬舟铁路金塘海底铁路隧道为工程依托，建立盾构隧道双层衬砌三维精细化模型的同时考虑了隧道材料与接触的非线性行为，采用隐式动力时程法进行了抗震性能研究。结果表明：（1）双层衬砌与管片的连接刚度越大，隧道变形越小；（2）复合式衬砌对隧道环向抗震性能提升有限，其变形、损伤及应力规律与单层衬砌基本一致；（3）叠合式衬砌能有效提升隧道抗震性能，充分利用材料力学特性，但需要重点关注隧道的损伤情况；（4）抗震设防等级要求较高的区段建议采用叠合式双层衬砌，防水、防火要求较高的特殊区段建议采用复合式双层衬砌。     

引汉济渭输水隧洞围岩构造特征对工程地质的影响

引汉济渭输水隧洞横穿秦岭山脉,是影响和控制引汉济渭整体工程进度的关键区段.而秦岭造山带复杂的岩性和构造特征对输水隧洞的施工和维护影响巨大.对输水隧洞围岩的变形构造特征进行深入的地质分析,可以为工程建设提供重要的地质依据.在野外地质工作基础上,文章结合对典型岩石样品薄片的镜下观察以及岩石力学试验,获取了南秦岭段围岩构造数...     

单层衬砌若干关键问题的设计

在国内单层衬砌应用较少,对于单程衬砌设计的研究就更少,因此有必要对单层衬砌的关键问题,如结构设计、防排水和主要的建筑材料等进行设计,以利于国内的推广应用.单层衬砌相对于复合式衬砌,具有工序简化、施工快速、经济合理等多方面的优点,在设计过程中应贯彻以下设计理念:①取消防水板,结构与围岩共同受力;②单层衬砌自身满足防水要求,达到二级防水标准;③单层衬砌作为永久结构,应满足耐久性要求.     

高地震烈度下超大直径海底盾构隧道地震响应分析

文章运用FLAC3D软件,采用动力有限元法,对高地震烈度下超大直径海底隧道地震响应进行了分析。分析结果表明:与单纯自重应力场作用下相比,地震作用会造成结构内力的增大,拱顶及拱腰为其受力薄弱部位;在重力及地震共同作用下,衬砌结构的拉应力主要出现在拱顶附近,最大拉应力超过C60混凝土的抗拉强度设计值,拱顶的衬砌管片可能出现局部脱落;衬砌结构的最大受力和位移一般发生在地震2~6 s的时间段;各关键点位置的位移、弯矩、剪力、轴力时程曲线具有相似的变化规律;隧道衬砌最大水平位移为3.6 cm,最大竖向位移为3.7 cm。     

基于等效渗透系数计算衬砌水压力方法研究

对于设置防水板和排导系统的复合式衬砌,由于防水板的隔水作用,围岩渗水主要通过防水板背后的盲管、反滤层及二次衬砌边墙底部排水孔排入隧道底部排水沟.这种地下水排导系统的设置,使得衬砌水压力的计算很难通过简化的解析方法求得.文章从工程实用化角度出发,提出了复合式衬砌等效渗透系数的概念和确定方法,其主要是通过引入虚拟的二次衬砌等效渗透系数“k1”,将设置防水板和排导系统的复合式衬砌的透水能力用等效渗透系数“k1”来表示.在复合式衬砌等效渗透系数的基础上,可以利用整体式衬砌结构的水压力计算方法估算衬砌水压力,等效渗透系数“k1”为复合式衬砌水压力的简化计算提供了有利条件.最后,通过算例验证了这种方法的合理性、有效性.     

非规则梁式桥地震响应分析

文章以百色巴明非规则梁式高架桥为研究对象,通过建立有限元模型,探讨了该桥的自振特性,并利用反应谱法和时程分析法,计算分析了不同工况下桥梁的地震响应情况。     

盾构空推拼管片过矿山法隧道渗漏水控制

文章通过深圳地铁2号线2222标侨-香区间盾构空推拼管片过矿山法隧道段的施工,从空推拼管片渗漏水机理分析入手,分析其渗漏水的控制难点,有针对性地提出了解决办法。在施工实践中,本标段的渗漏水点、堵漏次数均得到有效地控制,收到了良好的效果。     

探地雷达在隧道检测中里程偏差修正方法探讨

文章针对探地雷达在隧道质量检测中由于天线行走速度不一或检测人员打标记不及时产生的里程偏差,建立了检测里程与实际里程之间关系的数学模型,利用该模型对检测里程进行修正,可使检测结果回归到真实的里程.     

海底隧道涌水量的预测及其应用研究

文章采用理论分析方法,推导了均质围岩中海底隧道注浆圈外表面、衬砌外水压力及涌水量的理论解析公式,并分析了涌水量与各量值之间的关系。通过对地下水渗流场数学模型研究,采用等效连续介质模型用数值方法分析了隧道渗流场的分布,计算出海底隧道的每延米涌水量,并与理论解析解进行了对比分析。结果表明,海底隧道的涌水量不仅与围岩和注浆圈的渗透系数的比值关系密切,而且还与隧道的半径、远场水压力、注浆圈的半径有关;数值计算所得结果与理论解析公式计算得到的涌水量基本一致;为了确保海底隧道施工及运营的安全,应采取"以堵为主,限量排放"的治水方案。     

沉管隧道地震响应分析

文章采用田村重四郎和冈本舜三提出的沉埋隧道地震响应分析的数学模型,对南京长江越江隧道(沉管段)方案进行了地震响应的纵向受力分析。分析中采用了隧址处100年超越概率为2%的人工合成地震加速度,考虑了不同管段的联结方式和不同的计算参数,对初步设计中沉管段结构的安全性进行了论证,所提供的数据曾为设计单位所采纳[1]。     

断层破碎带隧道衬砌静力稳定性分析

结合一实际工程,选取包括断层破碎带和断层影响带在内的沿隧道纵向300m的计算区域,用八节点六面块体单元将计算区域离散化,采用三维弹塑性静力有限元法模拟分析隧道各个施工阶段,以及建成后围岩和衬砌的受力与变形状态。通过分析比较可知:(1)断层破碎带处的坑道变形和围岩塑性区均明显比非断层破碎带处要大;(2)由于断层破碎带的影响,初期支护、二次衬砌内力的增加幅度约为10%～30%。