隧道爆破荷载作用下中隔壁动力响应与破坏机理研究

中隔壁结构作为隧道初期支护体系中重要的承载构件,在隧道爆破荷载作用下极易发生损伤开裂和破坏。首先依托双向八车道的港沟高速公路隧道工程,进行爆破荷载作用下中隔壁的动力损伤破坏试验,提出中隔壁支护结构的破坏形态及类型;然后利用ANSYS/LS-DYNA建立隧道爆破与中隔壁支护结构数值模型,采用流固耦合的方法模拟岩体爆破及中隔壁支护结构的动力响应,并考虑单段装药量、爆距等不同因素,研究其对中隔壁破坏模式及形态的影响。研究结果表明：隧道爆破荷载作用下中隔壁破坏形式分为背爆侧混凝土开裂剥落、中心区域混凝土震塌成洞、钢筋网及纵向连接钢筋震坏断裂、钢拱架发生扭曲变形4种类型;中隔壁支护结构在爆破应力波的作用下处于反复拉压状态,并在岩石破碎抛掷冲击的作用下发生破坏,且中隔壁支护结构中心、顶部和底部是结构最易发生损伤的部位;单段装药量和爆距的改变会对中隔壁支护结构的破坏范围和破坏程度产生影响,且结构呈现出不同的破坏形态,与现场试验结果一致;建议隧道爆破施工时爆距控制在40 cm以上,单段药量控制在7.2 kg以下,以减少对中隔壁支护结构的破坏。     

悬浮隧道整体冲击响应模拟方法及试验验证

为研究水下悬浮隧道管体在冲击荷载下的整体动力响应,提出对应的简化模拟方法,在有限元软件ABAQUS中结合自定义幅值（UAMP）子程序进行了冲击荷载作用下考虑流体作用的悬浮隧道整体响应分析。基于Morison方程,将流体作用分为非线性阻力和附加质量力。首先,以分段线荷载的形式表示流体阻力沿管体纵向的不均匀分布。在UAMP子程序中采用FORTRAN语言编写与管体运动速度相关的流体阻力幅值计算程序。通过在ABAQUS与UAMP子程序之间管体运动速度和流体阻力幅值的交互传递,实现了荷载大小同时随时间和空间变化的非线性流体阻力加载。其次,考虑与管体加速度相关的流体附加质量力,其幅值在ABAQUS中通过定义浸没式截面自动计算。最后,进行悬浮隧道整体模型冲击试验,采用提出的模拟方法对试验典型工况进行分析,并将计算结果与试验实测值进行对比。结果表明：提出的建模方法能较好反映悬浮隧道结构动力特性;随着冲击强度的增大,冲击点处管体最大位移和加速度增大,且峰值均出现在第1个运动周期内;采用简化模拟方法分析所得的管体位移和加速度响应与试验结果基本一致;该模拟方法的计算精度与流体阻力分段线荷载的分段长度有关,当分段长度小于管体总长的1/20时,分析结果趋于稳定。因此,基于UAMP子程序的流体作用的简化数值模拟方法能较好地用于悬浮隧道整体冲击响应分析,误差在工程允许范围内。     

浅议苏州河段深层排水调蓄管道系统工程的运行维护

为有效解决上海苏州河地区的排水系统提标、内涝灾害防治和初期雨水污染控制等问题,苏州河段深层排水调蓄管道系统工程的建设已提上日程。主要从苏州河深隧的工程概况、功能定位、运行模式和维护管理等方面进行论述,并针对运行中需要注意的问题以及维护管理的关键点进行讨论。可参考借鉴国外经验,结合上海排水系统的运行现状,建立科学化、系统化、信息化的运行维护方案。     

盾构隧道施工期管片上浮机理数值模拟研究

近年来,随着各类盾构隧道的大规模兴建,管片上浮始终是施工中迫切需要解决的一大难题,为此,国内外许多学者对管片上浮机理及其处置办法进行了深入研究,形成了不少科研成果,在生产实践中也得到了良好的应用。该文借助数值分析手段,依托衡阳二环东路合江套湘江隧道工程,对盾构隧道施工期渗流场、地应力场、隧道埋深、地下水位、泥水和注浆压力等因素进行分析,明确了各因素对隧道施工的影响程度和作用机理。     

浅埋大跨径连拱隧道施工工序对比优化分析

朝阳沟浅埋大跨径连拱隧道地处低山区,地形稍有起伏。针对隧道顶板距离地面为4.5~11 m,隧道顶板微风化岩层的厚度为0~5 m,并且隧道穿过公路和厂房,对顶板围岩的稳定性要求高的情况,该文根据Ⅳ级围岩和Ⅲ级围岩情况对施工方法、施工工序进行了对比分析,提出了施工过程中应当注意的问题,并展开了深入研究,为隧道安全施工奠定基础。     

宛坪高速公路大跨度连拱隧道开挖方式探讨

根据宛坪(南阳-西坪)高速公路双向六车道连拱隧道大跨度、围岩条件差和施工难度大的特点,该文按照实际隧道设计和进洞施工情况,采用数值分析方法对"中导洞开挖、中隔墙浇筑完成后,再开挖左右正洞"和"中导洞、左右洞侧导坑同时开挖"两种不同的开挖方式进行模拟,分析两种开挖方式下大跨度连拱隧道的施工效果,并建议中导洞与左右侧导坑同时进行开挖以加快隧道的施工进度,在宛坪高速公路隧道施工中获得应用。     

朱家岩隧道特大型溶洞处治方案探讨

隧道穿过可溶性岩层,溶洞的出现会为施工带来困难。该文以在建的朱家岩隧道(沪蓉国道主干线湖北省宜昌至恩施高速公路上的长隧道)YK52 563.5~YK52 540和ZK52 463~ZK52 496段特大型溶洞处治为例,揭露该溶洞发育情况及分析成因,立足于合理安排施工工艺和工序、减少工程隐患,从设计、施工和运营等方面综合考虑,提出桥、托梁和衬砌共同跨越的合理处治措施,既保证隧道顺利施工,又确保运营期间隧道安全。     

公路隧道开挖渗流场的有限差分法分析

由于隧道的开挖,使地下水的排泄有了新的通道,破坏了原有的补给循环系统,也加剧了地下水对围岩岩体的作用效果。该文结合江西省景婺黄(常)高速公路新建隧道工程,根据隧道现场的工程地质条件与隧道的设计参数建立模型,利用有限差分软件FLAC3D流固耦合模块对隧道开挖进行研究,分析在饱水状况下隧道开挖过程中渗流场的分布、围岩稳定性以及围岩变形情况,模拟计算结果对于裂隙发育、富水地层隧道稳定性设计、防排水设计与施工具有一定的指导意义。     

某隧道高地应力近水平岩层白云岩三轴试验研究

依托某高地应力近水平岩层硬脆围岩隧道,通过现场钻孔取芯进行岩芯三轴压缩试验。研究表明：白云岩在低围压下发生张拉劈裂和剪切破坏,在高围压下主要发生剪切破坏。通过三轴试验,得到高（30、35 MPa）低（10、15 MPa）不同围压下白云岩的应力-应变关系,通过绘制应力莫尔圆获得白云岩的强度参数：弹模E=31.91 GPa,黏聚力c=22 MPa,内摩擦角φ=47°,并得到白云岩的强度表达式,可为原岩应力的获取提供依据。     

红层段地下水侵蚀性及岩层中石膏对某山区铁路的影响分析

结合某山区铁路红层区域地质勘探调查结果,对该段石膏盐岩层分布状况、环境水侵蚀性进行了统计分析、评价。结果表明：石膏盐岩层为层状分布,厚度以毫米计,地下水侵蚀性作用等级较低;石膏岩盐层并未带来硫酸根侵蚀性的显著增加;由于地下水通道的差别,侏罗系地层侵蚀性强于白垩系地层。根据施工揭示：该红层内薄层石膏的膨胀性对工程影响很小;堵塞排水管道的结晶物并非石膏;石膏层岩体的切割作用对隧道围岩整体稳定性影响很大,小进尺开挖、及时初喷初支可以很好地解决该问题。