活动断层粘滑错动条件下地铁隧道结构的受力特性分析

为探明拟建的乌鲁木齐轨道交通1号线在主城区通过九家湾断层粘滑错动条件下地铁隧道结构的受力特性,基于断层形成机制与连续介质分析方法,建立表征围岩与支护结构共同变形关系的地层结构模型,研究不同构造条件下隧道衬砌结构横向内力分布、纵向受迫影响效应,分析整体式隧道衬砌结构的内力、变形及塑性区分布规律。     

逆断层错动对公路隧道影响研究

根据依托工程某隧道相关地质资料,运用FLAC3D有限差分软件建立穿越逆断层破碎带隧道数值模型,针对不同断层错距,分析逆断层错动作用下隧道衬砌受力与变形规律,得出衬砌破坏形式。结果表明衬砌强烈变形集中在断层两侧各20m范围内,衬砌受力集中位置在断层与上盘交界处,其中拱脚处压应力集中,拱腰处剪应力集中,拱顶和仰拱受到纵向应力方向相反,衬砌结构破坏形式是拉张—挤压和剪切组合破坏,研究成果可对类似工程设计与施工提供参考。     

隧道断层破碎带对隧道施工稳定性的影响研究

采用数值分析方法,研究了隧道断层破碎带对施工期间拱顶位移、边墙主应力以及喷射混凝土内力的影响.分析结果认为,隧道开挖时,对断层带的拱顶下沉位移影响较大,但存在一定的影响范围.隧道拱顶和边墙发生塌方破坏的可能性最大,需要加强对断层带隧道施工过程的围岩变形监测,确保施工安全.     

正断层错动下山岭隧道衬砌结构力学响应分析

以某穿越断层隧道为背景,开展断层错动下高韧性水泥基复合材料(ECC)衬砌与传统钢筋混凝土(RC)衬砌的数值模拟分析,研究了断层错动量、断层倾角、断层宽度及错动形式等参数对隧道衬砌力学响应的影响规律。研究结果表明：正断层错动下,ECC和RC衬砌变形损伤规律相似,衬砌沿隧道轴向呈“S”形分布,损伤主要集中在断层破碎带及活动盘(下盘)范围内。随着错动位移的增加,衬砌损伤程度及范围迅速增大,最终以拱顶及拱肩等典型部位拉裂破坏为特征;随着正断层倾角的增大,衬砌损伤区域逐渐向断层错动面集中,衬砌所能适应的极限错动位移有所增加;随着正断层宽度的增加,衬砌极限错动位移和损伤分布范围呈现出先快速增大后趋于稳定的趋势;衬砌破坏模式和变形适用性随断层错动形式不同而异,正断层错动下表现为张拉破坏,而逆断层错动下以压溃破坏为主;与逆断层错动相比,正断层错动下衬砌所能承受的极限错动位移更小;相同断层参数下,ECC衬砌的变形适应性、抗错性能及损伤容限明显优于RC衬砌,在极端受力情况下抗错断性能更突出。     

一种模拟发震断层动力特性的隧道地震试验方法

为模拟隧道在发震断层中的近场动力响应和破坏机制,提出一种模拟长大隧道穿越活动断层动力响应的新型模型试验装置,并设计一种通过改变试验平台底部组合弹簧参数来改变模型箱振动特性的试验方法。该试验装置不仅能解决传统试验方法中受迫振动的问题,而且能模拟断层错动引起地层位移由发震断层位置向远端逐渐减小的过程,进而模拟穿越活动断层时长大隧道断层段到非断层段沿纵向的振动特性变化。该方法通过改变组合弹簧中单个弹簧单元的刚度系数和弹簧单元的个数等,可改变试验箱中断层在断层错动发生时的振动频率和错动位移,进而得到振动频率-组合弹簧刚度和错动位移-组合弹簧刚度的回归公式,可通过前期试验得到的回归公式来设置相应的组合弹簧形式,对后续试验中多种不同振动频率和错动位移的试验工况进行模拟。     

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.     

在逆断层下盘开挖时距离对隧道围岩的影响研究

基于数值模拟方法,对隧道在逆断层下盘开挖时,隧道与断层之间的距离对隧道围岩的影响进行了研究.研究发现,隧道的开挖导致了断层的活化;随着隧道边界与断层边界之间的距离L变大,围岩的最大位移和最大增量位移逐渐由隧道的向断层一侧转向隧道的顶部,且随着L的增大,围岩最大位移和最大增量位移非线性减小,最后趋于稳定值;当L较小时,隧道两侧应力不均衡,随着L的增大,隧道两侧的应力逐渐变得均衡;断层对变形和应力有屏蔽作用;隧道稳定安全系数开始时随L的增大而增大,但当L增加到一定值后安全系数就不再增大.结果表明,随着隧道离断层距离的不同,断层对隧道围岩的影响也不同;本文的研究结论可为隧道的布置和施工措施提供重要依据.     

王家山隧道断层破碎带施工技术

从工艺、措施、爆破等方面进行初步论述,就如何通过破碎围岩隧道地段提供参考经验。     

中梁山隧道通风的模型试验研究

对射流通风技术在公路隧道中的应用，从理论上进行了初步分析，应用流体运动的相似理论，探讨了射流通风系统模型度试验的相似律。通过模型试验，在动力射流的基本特性、阻力流的压降以及在分段吸出式通风系统中的射流调压等方面获得了一些基础数据，并提出了一些相应的计算方法，通过试验还对基本流动的速度分布和静压分布进行了测试，为流场分析提供了基本依据。     

衬砌背后空洞对隧道结构承载力影响的模型试验研究

在隧道的建设过程中,因地质条件、施工等因素的影响在衬砌背后留有空洞的现象是比较普遍的,为了研究这种隧道病害对衬砌结构承载力造成的影响大小及对不同病害工况条件下衬砌结构受力破坏特征,通过对重庆某高速公路隧道典型断面因施工或环境原因造成二衬背后空洞的结构缺陷．睛况,在室内采用几何比为1：25的大比例模型试验,全面研究结构在不同围岩条件下、不同空洞位置以及不同地应力场（塑性地压、偏压及围岩松弛的垂直地压）作用下,隧道产生病害的形式、规律以及承载力的大小。同时采用相同的补强形式加固隧道结构,再进行破坏试验,最终得出空洞对结构承载力的影响是明显的,相同条件下,围岩类别越高,其承载能力越大,空洞对水平应力敏感,在水平应力为主应力时,拱顶空洞的影响大于拱腰空洞的影响;竖直应力作用为主的地应力场,产生病害时对应的竖直荷载高低排序为：无缺陷时最高,中等空洞最低。     

模型隧道新型浆液抗浮试验研究

盾构法隧道掘进施工时同步注浆浆液的各项物理力学指标对隧道抗浮稳定性的关系密切,该文通过室内材料试验和力学试验及模型隧道抗浮试验,在取得与隧道上浮稳定相关的试验数据的基础上,研究了隧道结构同步注浆材料特性和隧道抗浮稳定性的变化规律,为进一步研究实际隧道掘进施工时的稳定性,隧道衬砌结构设计的合理性,以及优化隧道掘进施工参数提供了依据。     

沉管隧道管节接头剪切破坏试验

为了研究沉管隧道最薄弱的环节-接头的受力特点和破坏机制,根据实际沉管隧道接头形式开展了1：4大比例尺的沉管隧道接头低周往复加载拟静力试验。试验模型由2节钢筋混凝土管节组成,接头主要由钢筋混凝土剪力键和橡胶填塞垫构成,为贴近实际工程结构反应,试验模型采用与实际工程相同强度的钢筋和商品混凝土。利用顶杆位移计和拉线位移计等传感器得到了试验模型在循环剪切荷载作用下的接头破坏机理,并分别从沉管隧道试验模型的荷载-位移滞回曲线、接头抗剪承载力、接头与管段刚度比3个方面对试验结构进行了分析。试验结果表明：橡胶填充垫对沉管隧道接头具有缓冲保护作用;低周往复荷载下沉管隧道接头主要经历橡胶垫弹性变形、橡胶垫与剪力键协同作用及剪力键塑性变形3个阶段;接头总抗剪承载力为674 kN（3个单键的抗剪承载力分别为417,320,417 kN）,接头抗剪能力并不是单个剪力键承载力的线性叠加,需考虑剪力键之间的协同作用;接头与管节的剪切刚度有效比为1/960~1/672,接头是抗震的薄弱环节,在受到地震荷载时,变形主要集中在接头部位,并主要由接头处剪力键承担;接头的破坏模式主要体现在剪力键凸榫的端部剪裂及其失效后接头的不可恢复性变形。     

洋流作用下悬浮隧道动力学行为试验研究

为测试悬浮隧道在洋流作用下的动力学行为,根据流场相似准则和弹性相似准则以及试验条件恰当地进行模型试验设计.考虑到实际流场洋流方向的不确定性,以圆形截面悬浮隧道进行试验,通过测试洋流作用下悬浮隧道管段的应变情况获得悬浮隧道的力学行为.试验模拟测试了在各种不同流速条件下,单节悬浮隧道管段在分别布置2组锚索支撑和布置3组锚索支撑时,悬浮隧道管体结构环向应变和轴向应变及张力腿锚索的轴力.试验表明:(1)管段外侧环向应变较内侧大,内外侧轴向应变相差不大;迎流面环向应变较背流面大,迎流面轴向应变较背流面小;外侧顶面环向应变与底面环向应变相差不大,外侧顶面轴向应变与底面轴向应变也相差不大;(2)增加支撑锚索数量能减小管段结构和锚索的受力;随着流速增加,管段上相同测点的轴向应变、环向应变都随流速的增大呈线性关系变化;(3)管段相同侧锚索轴力随时间的变化趋势基本一致,但受力变化并不均匀,迎流面侧锚索所受拉力随流速增大而线性增大,背流面位置处锚索所受拉力随流速增大呈线性减小后变为压力.     

某断层破碎带致灾滑坡的变形机理分析与治理探讨

随着越来越多的高速公路在山区的建设,不可避免遇到大量的不良地质,尤其在受区域性的褶断带改造的岩体中开挖边坡,极易诱发工程滑坡,滑坡产生的速度快、规模大。以在某高速公路建设的边坡施工中修建便道及清表时,触发某边坡产生较大规模的滑坡为例,通过地质调查、钻探、物探等工作,查明滑坡区的地质构造、岩土特征等。对较易通过室内剪切试验获得抗剪强度指标的岩土层采用Mohr-Coulomb破坏准则;对不易通过剪切试验获得其抗剪强度指标的岩土层,则采用Hoek-Brown破坏准则对滑坡体开展数值分析。并与现场监测数据、地表滑移特征进行对比,分析滑坡产生破坏变形的机理及主要诱发因素,验证岩土层采用Hoek-Brown破坏准则进行判别的可靠性。并利用反分析的结果,结合路基开挖,通过数据模拟分别采用放坡、排水或加固进行滑坡处治方案的评估,以达到最优的处治目的。     

TGP技术在隧道断层破碎带超前预报中的应用研究

为解决某隧道断层破碎带地层易出现拱顶塌方、掉块、涌水的问题,通过现场掌子面调查结合TGP技术等手段,研究了TGP技术在断层破碎带中的应用情况。结果表明,当反馈数据显示围岩反射界面较密集,纵波速度连续下降时,表明掌子面前方围岩破碎,裂隙水较发育;TGP技术对断层破碎带地层岩性可进行较准确地预测与划分,对于地下水丰富地层隧道应同时配合其他检测手段进行隧道涌水量的预报。     

山岭隧道断层破碎带富水段开挖方法的对比分析

以小北山1号隧道为研究对象,采用FLAC3D有限元模拟分部开挖的几种工法,对隧道穿越F3断层破碎带处的开挖过程进行了模拟。针对4种不同施工工法情况下竖向位移、围岩应力以及塑性区进行了对比分析,结果表明,采用预留核心土法时得到的底部隆起、拱顶沉降量和拱脚最大主应力是四种工法中最小的;尽量减小对围岩体的扰动可以对隧道顶部的沉降控制起到一定的作用;拱肩处出现的受拉塑性区在施工过程中容易造成洞室的整体失稳,需及时支护。     

砂土围岩隧道掌子面破坏模式及影响因素研究

通过16组模型试验,研究砂土围岩隧道开挖中掌子面的变形破坏形态,分析掌子面破坏的模式和影响因素,最后总结出未支护段破坏、掌子面破坏、掌子面和未支护段均破坏等三种破坏模式。文中指出围岩物理力学参数是影响掌子面稳定性的首要因素,并与掌子面稳定性成正相关关系。埋深比、进尺与掌子面稳定性成负相关关系,但对砂土掌子面破坏规律还需进一步研究。     

水下盾构隧道弹性密封垫防水失效数值模拟研究

结合某水下盾构隧道工程的防水设计,采用大型有限元软件ABAQUS对弹性密封垫的防水失效机理进行数值模拟研究。将本文有限元模型与前人简化模型进行了对比分析,并对接缝张开及接缝错开情况下的密封垫防水失效机理进行了分析。研究表明,在接缝张开的情况下,渗漏主要发生在密封垫间的接触面上;接缝错开的情况下,随错缝位移的增大,渗漏将由发生在密封垫接触面上而转变为发生在密封垫与混凝土间的接触面上。     

考虑衬砌渗透性的盾构下穿既有隧道纵向结构错台变形研究

目前针对盾构开挖下穿既有隧道的解析理论研究一般基于Winkler地基模型,且未考虑既有隧道衬砌渗透特性,常常忽视地基剪切变形和既有隧道渗漏水的影响。基于体现土体剪切特性的Pasternak地基模型,首先计算了既有隧道渗漏水影响下盾构开挖在既有隧道轴线处产生的附加荷载。在此基础上,通过能量变分法建立由抗拉弹簧及剪切弹簧共同连接相邻管片环的既有隧道变形模型,获取隧道纵向结构剪切错台响应规律。选取多个工程实例,将理论解析结果与现场实测数据进行对比后发现,考虑地基剪切变形及既有隧道渗漏影响的理论解析结果更加贴近实测数据。此外,针对既有隧道异常渗漏区间渗漏程度、异常渗漏范围、异常渗漏位置进行了影响因素分析,并依据环间错台量及环间转角对既有隧道进行安全等级评估。通过参数分析发现：随着异常渗漏区间衬砌渗漏程度的增大,既有隧道纵向结构变形显著增大,当异常渗漏区间衬砌-土体相对渗透系数为0.1时,已有小范围环间错台量及转角被纳入安全评估等级Ⅲ;随着异常渗漏范围的扩大,既有隧道纵向结构变形增大,更大范围的环间错台量及转角达到安全评估等级Ⅲ;异常渗漏位置向远离新建隧道中心轴线方向发生偏移,既有隧道纵向变形逐渐减小,纵向结构变形峰值沿异常渗漏位置偏移方向发生偏移。     

关山隧道断层破碎带三维有限元地震动力响应

以华庄公路关山隧道为研究对象,通过建立大型三维有限元模型,采用一种人工构成的短时间正弦扫描Johnson/Epstein地震记录进行地震动力分析.该记录具有在较短时程内包含较大的实际地震频率范围的特点,从而减小计算分析的持续时间.通过对3种工况(不设置抗震缝、设置2条和3条抗震缝)计算,结果表明:关山隧道衬砌结构的动力...