存在衬砌背后空洞的隧道计算模型研究及应用

本文根据公路隧道衬砌背后空洞病害特征，在病害成因、病害形成过程与机理分析的基础上，利用接触方法建立了包含衬砌背后空洞的隧道计算模型，并初步分析了空洞形状参数对衬砌结构围岩压力和安全系数的影响。     

矿山法隧道拱部装配式衬砌结构设计研究

为解决矿山法铁路隧道施工拱部常出现的衬砌背后脱空、二次衬砌厚度及强度不足等质量缺陷问题，提出矿山法隧道拱部采用装配式预制管片结构的新思路，并基于时速350 km双线铁路隧道，采用数值计算分析研究拱部装配式衬砌结构的系列设计参数。主要研究结论有： 1）提出拱部装配式衬砌环向不分块的整体预制形式，综合考虑理论计算结果、行车安全分析、机械设备运输及拼装能力、拱部衬砌承载能力等，确定拱部管片环向弦长8.6 m、纵向幅宽2 m、衬砌厚度50 cm的结构尺寸及配筋设计参数； 2）提出拱部预制管片之间环缝采用螺栓连接、拱部预制管片与现浇边墙采用“L”型榫接头的接头形式及其设计参数； 3）为保证拱部管片的顺利安装，“L”型榫接头应考虑一定的施工误差，同时拱部预制管片与初期支护间应预留安装空间，后期通过管片背后纵向注浆填充密实。隧道拱部装配式衬砌技术成功应用于重庆胡家沟隧道，总体实施效果较好。     

公路隧道衬砌背后空洞成因及规律研究

衬砌背后空洞是常见的公路隧道质量缺陷之一。衬砌背后空洞不但会恶化支护与围岩间的相互作用关系,还会给隧道结构带来巨大的安全隐患,是导致隧道衬砌结构产生病害主要原因。本文首先从设计、施工和养护3个方面系统地分析了衬砌背后空洞产生的主要原因,然后结合宁波地区11座公路隧道的无损检测数据对公路隧道衬砌背后空洞的变换规律进行了深入研究,研究成果可为国内外相关工程提供借鉴。     

衬砌背后空洞对连拱隧道结构受力和破坏的影响研究

为研究衬砌背后空洞而诱发的连拱隧道结构破坏机制及解决维修整治难题,以衬砌背后存在空洞时的连拱隧道为研究对象,通过相似模型试验和有限元数值模拟,研究空洞位置及尺寸变化时连拱隧道围岩压力分布、结构安全状态及破坏演化规律。结果表明： 1）因为衬砌背后空洞的存在,连拱隧道内侧拱肩的土压力大于外侧拱肩,雁形区承受较大的围岩荷载; 2）空洞位置发生变化时,空洞同侧隧道拱顶、拱腰裂缝的形态及传播规律差距显著,空洞对侧隧道以及连拱隧道底部的影响相对较小; 3）当空洞位于中墙顶部时,拱顶安全系数比空洞位于其他位置时更小,而裂缝尺寸更大,且拱顶裂缝最早出现; 4）随左洞拱顶空洞尺寸的增加,中墙与右洞拱部交接处越容易产生裂缝,连拱隧道破坏程度越严重,空洞角度比空洞深度对连拱隧道结构破坏影响更明显,空洞角度的增加使得空洞区域内、空洞左侧边缘及左拱脚的裂缝更早出现。研究揭示了空洞位置及尺寸变化时的连拱隧道裂缝分布规律及扩展过程,建议对连拱隧道衬砌背后形成大尺寸的空洞及时进行注浆充填。     

马富隧道病害整治技术措施

文章通过对马富隧道病害整治技术措施分析,介绍了衬砌强度不足、仰拱回填不密实、衬砌背后空洞的成因及整治方案,为类似的隧道病害整治提供借鉴。     

隧道衬砌混凝土施工常见病害的防治探讨

了解决隧道衬砌混凝土背后空洞、渗水及裂缝病害,综合国内各种同类文献和隧道施工及补修技术,并在此基础上,在合福铁路客专闽赣V标段的南岸村隧道、吴源隧道、芦岭隧道、葫芦山一号隧道及蔡墩二号隧道,从源头上探讨分析了其产生的原因和危害,采取并发展相关理念和技术措施,有针对性地提出衬砌防水板和初期支护间空洞的治理措施(这是一个创新),消除了隧道衬砌背后空洞、渗水及裂缝病害隐患。     

漫谈矿山法隧道技术第八讲——中流动性衬砌混凝土的应用

针对目前我国隧道衬砌出现的充填不密实、背后存在空洞、局部厚度不足、存在潜在的初期开裂等问题,而有关衬砌混凝土的研究文献几乎没有,大家好像习以为常。介绍日本采用的中流动性衬砌混凝土,介绍其基本观点、特征、决定其配比的基准、设计基准强度、施工、现场试验、现场应用及应用效果等,以引起大家的关注。提出对传统的方法要针对问题逐步改善,也要结合隧道衬砌混凝土的特点,研究开发适用于隧道衬砌性能、能够消除可能存在潜在缺陷的衬砌混凝土。     

砌石衬砌背后双空洞对隧道结构安全性影响

为深入研究砌石隧道衬砌背后不同规模空洞的存在对隧道结构安全性及力学特性的影响规律,保障隧道运营的安全性,针对砌石隧道衬砌背后双空洞分布空间和规模进行安全性影响分析。基于成渝线某砌石隧道的现场检测结果,统计分析砌石衬砌背后空洞深度和宽度分布特征,获得相适应的正态分布规律以及概率性分布区间,利用ANSYS有限元软件建立平面应变模型,对衬砌结构整体应力、典型截面的结构安全系数及灰缝截面的抗拉抗剪验算进行研究,揭示不同规模空洞病害下衬砌结构安全性的变化规律。研究结果表明:拱顶及拱腰双空洞和左右拱腰双空洞出现频率最高,且砌石衬砌背后空洞分布的宽度及深度特征呈现正态分布;衬砌空洞深度近似服从N(24.88,6.67)正态分布,空洞深度主要为20~30 cm;衬砌空洞宽度近似服从N(1.39,0.46)正态分布,空洞宽度大多分布于1.0~2.0 m之间;两空洞间衬砌截面安全系数低于其他截面,需作为砌石衬砌安全性评价及空洞病害整治的重点;左右拱腰双空洞比拱腰及拱顶双空洞对衬砌结构安全性危害更大;空洞宽度2.0 m是影响砌石隧道结构安全性的临界空洞宽度,建议将空洞宽度控制在2.0 m以内。     

既有裂损隧道复合式套拱加固方法的研究

复合式套拱加固方法在隧道衬砌加固、病害处治工程中应用较少,通过依托G312线六盘山隧道加固改造工程,对该方法进行了介绍,并给出了套拱加固施工工序,在此基础上对钢管注浆锁脚、衬砌背后空洞回填、衬砌背后虚渣处治、衬砌局部置换、衬砌裂缝处治和衬砌内轮廓修整等工序在工程中的应用进行了说明。工程实例验证和数值计算结果表明,采用复合式套拱加固方法对裂损隧道衬砌加固是可行的,计算后衬砌安全系数满足规范要求,为今后类似隧道的加固补强提供了新的方法思路和重要依据。     

公路隧道衬砌背后空洞对围岩压力分布影响的研究

地质雷达检测结果表明,衬砌背后存在空洞是隧道施工质量典型缺陷之一,在缺陷段衬砌易出现开裂。尽管实际施工中对空洞进行了注浆处治,但仍常常发现衬砌裂损病害。在隧道安全评估计算中,当采用荷载结构法时,计算模型仅仅只对空洞处不施加荷载及约束条件,其它条件与没有空洞缺陷部位相同,这种计算结果与现场病害出现部位不符。介绍以数值试验为主要手段,通过地层结构法对不同部位及宽度的空洞衬砌进行分析,以期找出衬砌背后空洞对围岩压力分布影响的规律,对以往荷栽结构计算模型进行修正,为隧道衬砌结构病害评估、处治及养护措施提供理论依据。     

海底隧道长距离全-强风化地层CRD施工方法研究

 厦门翔安隧道陆域端存在800～1000m的全风化土层和全—强风化的岩土互层地层,隧道埋深6～30m,其中6～17m占80％以上,属于浅埋-超浅埋隧道,全部位于地下水位以下,并受厦门地区强降雨的影响,隧道地下水非常丰富,土层遇水即崩解坍塌。隧道采用CRD工法进行施工,主要就上述地层该工法的施工步序、初支参数、施工步长、设备配置等应用结合工程实例进行了论述,并得出了类似地层的施工参数。     

CD法开挖隧道的顶板破坏机理分析

在隧道修建过程中，CD法被广泛用于软弱围岩隧道和大断面隧道的修建。工程经验表明，CD法比全断面法更能够减少对隧道的扰动，降低顶部围岩塌陷的可能性，但目前对该经验的认识仍缺乏足够深入的了解。比如，CD法隧道顶部的塌陷机理，相比全断面法的定量优势比较等。为此，提出了一种预测CD法开挖隧道顶板破坏机理的运动学方法。推导了确定塌块形状的理论解。所提出的方法与全开挖方法进行了比较，证明了方法的合理性和CD法开挖的优越性。研究发现，与全断面开挖的结果相比，CD法开挖可以显著降低顶板坍塌的高度，提高顶板稳定性的安全系数。     

高密度电法3D解译于道路塌陷的应用研究

研究高密度电法三维解译方法,为城市道路塌陷应急抢险及治理方案提供科学依据,具有一定社会经济效益.首先阐述了高密度电法探测地下空洞的理论基础,然后通过某城市道路因地铁开挖而导致路面塌陷的案例,应用高密度电法三维解译方法,准确探测出道路塌陷区域地下空洞的分布位置及范围.探测结果表明,空洞分布范围覆盖了路中间绿化带地面塌陷区...     

山岭隧道塌方风险的集对分析方法

为了改进传统的隧道塌方风险分析方法,首先在深入研究山岭隧道塌方风险影响因素基础上确定出主要影响因素,并建立了隧道塌方风险的二级综合评价模型;然后针对各评价指标确定与不确定性信息并存的特点,引入集对分析理论,建立联系度评价矩阵,从同一、差异和对立3个方面全面刻画被评价指标与各风险等级的同一、对立程度;最后,考虑到各评价指标重要程度的不确定性、专家认知的局限性以及专家评价结果可信度的差异性,基于群组决策不确定型层次分析方法确定权重,进而建立山岭隧道塌方风险的集对分析方法。工程实例分析和计算表明：所建立的山岭隧道塌方风险集对分析方法可行、合理。     

城市道路管廊周边塌陷处理方法设计研究

近年来随着国家经济的快速发展,城市基础设施建设突飞猛进,城市综合管廊的建设迎来了新的建设高潮,经过几年急速的管廊建设,呈现出管廊建设层次不齐,管廊建设与周边工程建设时序错差,造成管廊外侧工程病害频发。本文对综合管廊两侧虚填造成道路塌陷的处理方案进行研究,通过压力注浆法、强夯法、开挖分层填筑法三种处理方案比选,总结三种方案的适用性和经济性,针对管廊道路塌陷的处理提供了有益的参考。     

岩溶天坑垮塌对下穿鸡冠山隧道结构安全影响研究

为深入了解下穿隧道结构安全受岩溶天坑垮塌的影响，以鸡冠山隧道K72+220~+340段工程为背景，结合现场勘察成果及下伏溶腔位置大小推测岩溶天坑侧壁垮塌规模，通过PFC3D数值模拟预测岩溶天坑的垮塌堆积形态。基于模拟结果，选择典型剖面构建岩溶天坑侧壁垮塌前后的二维有限差分模型，分析岩溶天坑垮塌对下穿鸡冠山隧道衬砌结构安全的影响。结果表明： 1）天坑垮塌后将主要堆积于天坑下伏溶腔的顶部，垮塌体量约为16 000 m3，垮塌体的冲击力约为9.0×107 N； 2）岩溶天坑垮塌将造成溶腔顶部最大变形达16 mm，并导致左线左边墙及拱脚部位衬砌结构安全系数可能小于1.7，但整体平均安全系数仍大于控制标准，天坑垮塌对隧道安全影响有限。     

上伏溶洞下深埋隧道塌落破坏的上限分析

为了预测上伏溶洞下深埋岩溶隧道塌落范围及上伏溶洞与隧道的临界高度,构建上伏溶洞下深埋岩溶隧道的横、纵断面上的塌落机制,结合非线性Hoek-Brow n强度准则和极限分析上限法,并考虑孔隙水压力的作用下对上伏溶洞下深埋隧道的塌落范围进行研究,将孔隙水压力当作外力进行做功且根据虚功率方程和变分法原理推导出上伏溶洞下深埋隧道...     

大断面铁路隧道塌方处理过程中初期支护结构安全评估

为评估隧道塌方处理过程中初期支护结构的安全稳定性,首先对某大断面铁路隧道Ⅳ级围岩塌方处理方案进行描述,通过涌入隧道内的塌方量预估隧道上方坍塌空腔高度,并初步探测出塌体位于隧道上方的高度,加上混凝土填充高度,同时考虑一定的安全系数,计算松散体岩土柱作用于隧道初期支护结构上的垂直荷载强度;然后采用荷载-结构模型,运用ANSYS软件对处理后的初期支护结构进行承载内力模拟,同时结合《铁路隧道设计规范》对其进行安全性评估,为施工方案的确定提供理论依据和决策支持;最后在安全评估的基础上,选择合理的初期支护结构,确保后续隧道施工安全及结构稳定,同时给出塌方段施工安全措施。     

典型道路塌陷探测方法应用及原因分析

我国城市化快速扩张，道路塌陷事故呈多发、频发、复发态势，严重威胁社会安全，造成不良社会影响。在建设韧性城市大背景下，预防道路塌陷，已成为城市建设管理的重要任务。因此，确定有效地进行道路塌陷的探测方法、分析典型道路塌陷的原因具有重要的现实意义。通过对某一典型区域产生空洞前后的物探数据对比，确定探测方法的适用性;通过管道内窥检测、道路沉降监测对塌陷发展过程进行分析，并提出相关建议，为道路塌陷防治提供基础依据。     

遵毕高速尖山岩溶隧道坍塌数值模拟与施工控制

以遵义至毕节高速公路段尖山Ⅰ号隧道Zk1745＋061岩溶坍塌为工程实例开展了深入的研究;通过超前地质预报、超前水平钻孔、地质测绘手段,首先查明溶洞发育规模及空间形态分布;数值模拟了岩溶隧道坍塌的机理,认识了隧道顶板溶洞块、碎石土的塌陷破坏,以及引起地面出现塌坑的过程;为确保隧道施工及运营安全,采用大管棚辅以小导管超前支护、洞内加强支护结构、三台阶七部法施工措施;隧道强支护处治措施后,隧道安全、顺利地穿越了岩溶发育区段,处治过程中未出现二次坍塌等事故。成功处理了该岩溶坍塌问题,为类似隧道溶洞块石土填充坍塌的处治提供了借鉴。