计算隧道排水量及衬砌外水压力的一种简化方法

针对山区高水位隧道建立了研究隧道排水量及衬砌外水压力的简化模型，经过理论推导得出隧道排水量以及衬砌、注浆加固圈外水压力的解析公式，并将其应用于圆梁山隧道涌水量预测及排水量与衬砌水压关系研究．研究结果表明，随着隧道排水量的增加，衬砌水压减小，只有在考虑衬砌的排水性能即采取排水措施时才能发挥注浆加固圈对渗透水压的衰减作用，所得结论对于山区高水位隧道设计具有一定指导作用．     

基于温度比拟法的隧道衬砌水压精细化模拟分析

为验证温度比拟法在隧道衬砌水压计算中的精度与可行性,在隧道开挖未支护、施作衬砌以及围岩注浆3种工况下,将该法的计算结果与理论解析法轴对称解、流固耦合法进行对比.针对高速公路典型双车道马蹄形断面建立含有隧道防排水系统的精细化模型,研究衬砌外水压力在隧道横断面和纵断面上的分布规律.结果表明:施作衬砌后,衬砌外水压力明显增大,围岩注浆则可在围岩和衬砌之间形成水压过渡缓冲区,使衬砌外水压力减小;衬砌外水压力在纵向排水管以上呈周期性分布,在排水节间中部最大,在环向排水管处最小;横断面水压则呈现倒葫芦形,在拱脚处最小,在拱顶和仰拱处较大;在既定的计算假设下,温度比拟法与轴对称解的最大误差为0.3%,与流固耦合法的最大误差为14.8%,满足工程精度要求.      

岩石隧道衬砌渗透水的影响因素及防治措施

为分析隧道渗透水的危害,将达西定律带入能量守恒定律,导出隧道衬砌渗水压力的计算公式,从而得出影响隧道衬砌渗水压力的各个因素。以某隧道为例建立有限元模型,分析隧道衬砌应力随水位差和水头损失的变化情况,找出应力最大的位置。综合考虑应力分析结果及隧道衬砌渗水压力的影响因素,从水位差(储水量)、岩体、衬砌等方面提出防治隧道渗透水的措施。     

某公路隧道病害检测与结构安全性分析

通过对某隧道的衬砌病害专项检查和验算分析,查明隧道衬砌病害的分布及程度,并采用有限元分析方法对隧道典型断面的衬砌结构进行计算分析,验算衬砌结构的安全性。     

基于复变函数理论的非圆形隧道解析解

为了得到考虑衬砌支护的非圆形隧道衬砌和围岩应力及变形的解析解,基于复变函数理论提出了一种求解考虑衬砌的非圆形隧道衬砌和围岩应力及变形的方法.首先,为了克服非圆形隧道断面几何形状和考虑衬砌支护造成的计算困难问题,引入了保角变换,通过采取最优化解法确定映射函数中的各项系数,得到映射函数;其次,采用幂级数复变函数法克服隧道衬砌带来的多连通域问题,确定应力函数中的各项系数,建立方程求解;最后,通过Flac有限差分软件进行数值模拟证明解析解的正确性.研究发现:弹性范围内解析解与Flac有限差分软件计算得到的应力、位移解有较好的吻合性,表明弹性解析法的结果是可靠、合理的;深埋条件下,弹性解析法无需根据埋深、工况建立计算模型,只需明确边界条件和映射函数就可计算非圆形隧道应力、位移,弹性解析法克服了计算软件在计算中由于网格划分尺寸等问题造成计算结果不精确、计算慢等问题,为非圆形隧道开挖问题提出了一种快速、准确的弹性计算方法.     

基于T-S模糊故障树理论的公路隧道冻害分析方法

提出一种新的基于故障树理论的公路隧道冻害分析方法,以隧道冻害发生为初始事件,以隧道衬砌漏水结冰、路面溢水结冰、衬砌剥落掉块为后续事件,建立隧道冻害故障树,采用T-S模糊故障树计算方法对各底事件的重要度进行分析.结果表明：防水层破损、注浆堵水层失效、地下水侵入是导致隧道衬砌漏水结冰的关键问题;围岩中地下水丰富、排水设计施工不当、排水沟结冰冻胀是造成隧道路面溢水结冰的主要原因;衬砌施工质量不合格和衬砌原材料质量不合格是造成隧道衬砌剥落掉块的重要因素.因此,在寒区公路隧道设计和施工中一定要重视防排水工作,同时需要加强对衬砌材料劣化和材料耐久性的研究.     

圆形隧道的围岩流变压力研究

文将隧道围岩和衬砌材料分别视为粘弹性流体和弹性体,、研究了圆形隧道的围岩压力随时间 的变化规律,弃给出了理论公式。为了对理论结果进行验证,选择了流变性较显著的相似材料 做了模拟实验。本文的成果对于软岩隧道衬砌的设计,以及寻求运营隧道衬砌开裂的对策,提 供了又一理论模拟。      

考虑水压力作用下隧道衬砌厚度的探讨

在软岩富水段中,隧道衬砌所承受的力应为围岩压力与水压力之和。以永吉高速公路六月田隧道为工程实例,通过公式计算出围岩压力与水压力,采用荷载结构法对二次衬砌进行了计算,不考虑水压力情况下,45 cm厚的二次衬砌最大应力值为10.8 MPa,能满足规范要求,而考虑水压力的情况下,衬砌应力最大值为13.1 MPa,不能满足规范要求;在考虑水压力情况下,当二次衬砌厚度增大到55 cm时,二次衬砌最大应力值为10.6 MPa,能满足规范要求。对类似的工程有一定的借鉴意义。     

樟树岭隧道结构的分析与计算

根据樟树岭隧道穿过地层的地质特征及围岩物理力学参数,采用弹性支承法和有限元数值分析方法,对隧道支护结构进行计算分析,对围岩衬砌结构进行安全性验算和偏心距验算,计算结果对我省连拱隧道设计具有一定的参考价值。     

SV波入射下衬砌尺寸对引水隧道动力响应的影响

采用波函数的Fourier-Bessel级数展开方法,得到了SV波入射时,大型引水隧道平面地震响应的解析解,并对建立的场地模型进行数值计算.计算结果表明：SV波入射时,引水隧道衬砌的径向动应力随隧道内径的增大而增大,径向动应力的最大值与隧道内径呈线性关系,SV波入射引起的引水隧道衬砌的切向动应力随隧道内径的增大而增大.当入射角小于临界角时,切向动应力受隧道内径变化的影响很大.此外,引水隧道衬砌的径向动应力随衬砌厚度的增大而增大,切向动应力则随衬砌厚度的增大而减小.     

不同水位下隧道排水管结晶堵塞引起的衬砌应力分析

为研究不同水位下隧道排水管结晶堵塞引起的衬砌应力变化规律,通过"以板代孔"法对排水管堵塞进行模拟,研究了5种堵塞工况与4种地下水位工况下隧道衬砌应力变化规律。结果表明:不同堵塞工况与不同水位工况下隧道衬砌应力变化规律是一致的;在同一堵塞程度下,随着原始地下水位的升高,隧道衬砌应力随之增加,隧道左右拱脚处衬砌最大主应力差值随之增加,最小主应力差值随之减小;在同一水位工况下,堵塞程度75%是隧道衬砌受力变化的转折点。由此可见,由于排水管的堵塞,衬砌应力明显增加,当地下水位由于排水系统堵塞升高时,衬砌受力更为不利。因而在隧道建设过程中应重视排水系统有效排水,保障衬砌结构安全。     

衬砌背后空洞对隧道结构安全影响的模型试验研究

隧道衬砌背后空洞现象是隧道建设与运营中主要病害之一,这会改变隧道衬砌与围岩的相互作用关系,引起隧道结构应力集中而破坏。采用物理模型试验方法,模拟了隧道衬砌背后无空洞、单空洞、多空洞等3种工况。通过对比分析这3种工况在上覆荷载的作用下围岩压力、衬砌轴力及弯矩变化规律,获得了以下主要结论:①隧道无空洞时,衬砌与围岩接触良好,围岩压力、衬砌轴力及弯矩均随上覆荷载的增加而增大;②隧道衬砌背后存在空洞时,空洞范围内围岩压力无法传递到衬砌结构上,导致围岩压力、衬砌轴力及弯矩均随上覆荷载增加而减小,但衬砌结构因偏心距增大容易发生开裂破坏;③衬砌背后空洞对衬砌拱顶安全系数的影响最大,空洞数量越多安全系数降低越明显,但未改变安全系数在隧道横断面内的分布规律。     

隧道二衬裂缝允许灌浆压力的力学模型分析

通过简单的ANSYS断裂力学模型,计算隧道二衬裂缝在不同灌浆压力作用下的缝端应力强度因子,并依据裂缝扩展准则的判据,分析不同灌浆长度时的允许灌浆压力,给压力灌浆修补隧道二次衬砌裂缝方面提供科学、合理的理论支撑。     

循环高温环境下隧道结构的弹塑性有限元分析

采用杂交／混合有限元方法对循环高温环境下的隧道结构进行了弹塑性分析。首先对隧道开挖和加衬进行了数值计算分析;然后根据不稳定传热理论,对隧道局部衬砌进行了在循环高温环境下的有限元分析。分析 结果表明,在常温下隧道内部应力分布合理;在常温下隧道内部应力分布合理;在循环高温环境下,衬砌表层处于塑性屈服状态,长期不进行处理会造成衬砌表层剥落。     

新建隧道穿越既有车行通道的安全性分析

新建隧道穿越既有地下车行通道,且车行通道衬砌与新建隧道之间的距离仅为2.5 m,为了保证车行通道正常行车安全,对新建隧道衬砌进行了设计,采用双侧壁导坑法对隧道进行开挖,并采用midas数值计算软件进行计算,得出了隧道开挖之后车行通道衬砌的竖向位移及应力,以此来评价车行通道在隧道开挖完之后的稳定性。     

某二级路上跨既有隧道的衬砌结构稳定性探讨

某二级路上跨既有高速公路白山隧道,上跨区域内隧道埋深浅且围岩较差,隧道顶部二级路车辆荷载对隧道结构不利。分别采用地层结构法、荷载结构法对隧道衬砌进行计算,得出隧道衬砌的应力、安全系数,结果表明隧道衬砌应力在安全范围之内,衬砌安全系数也比规范值大,说明隧道衬砌结构是稳定的,对类似工程有一定的借鉴意义。     

既有隧道扩建工程及衬砌稳定性研究

以当风凹隧道为工程研究背景,采用二维弹塑性有限差分分析方法,研究既有隧道扩建过程中的力学特征及其支护强度;分析并得出既有隧道扩挖与假设新建一座隧道在力学上的主要差异：采用同种施工方法时,因为已有衬砌的作用,在旧洞基础上扩挖将避免对围岩的大面积扰动,且能充分发挥围岩承载力;结合公路隧道设计规范给定的极限状态方程,计算出隧道衬砌的强度安全系数;从位移、应力和安全系数等方面分析并证明了隧道的稳定性,研究成果为类似的隧道设计施工提供参考．     

砂卵石地层下伏膨胀岩土盾构隧道结构内力特征

成都地铁二号线区间盾构隧道局部穿过砂卵石下伏膨胀岩土地层,为获得下伏地层膨胀荷载对盾构隧道衬砌结构内力的影响规律,采用数值方法分析了下伏地层在不同范围发生局部膨胀时对衬砌结构外侧压力的影响.通过现场测试得到了盾尾注浆时和隧道贯通后衬砌结构荷载及内力的分布规律,并与不同膨胀荷载下结构内力的计算结果进行了比较.研究表明:膨胀圈厚度及范围对膨胀后压力增量的影响较小,膨胀力对压力增量的影响较大;局部膨胀荷载的存在将增大管片结构弯矩,对结构受力不利,负弯矩是下伏膨胀岩土地层盾构隧道结构设计的控制因素.计算砂卵石下伏膨胀岩土地层中盾构隧道结构内力时,应考虑膨胀荷载的影响,膨胀荷载可采用数值分析等手段确定.      

基于ANSYS的隧道衬砌可靠度指标程序化计算方法

针对采用蒙特卡洛方法进行隧道衬砌可靠度指标校准工作所面临的工作量大、计算时间长、重复性工作多的问题,基于AutoCAD和ANSYS软件平台进行了二次程序开发,实现了快速建立ANSYS计算模型和批量化计算铁路隧道衬砌可靠度指标的功能,显著提高了工作效率,并在最大程度上减少了人为错误,为隧道衬砌可靠度指标的校准及采用极限状态法进行隧道衬砌设计奠定了良好基础。     

沉管隧道在地震与静荷载共同作用下横向受力分析

以南京长江越江隧道沉管段为例,采用二维平面应变有限单元法分别计算沉管隧道在地震与静荷载（土压力和静水压力）作用下所产生的内力和变形．并进行叠加以得到隧道衬砌的总内力．计算结果可供沉管隧道设计参考．