三类勘察场地地裂缝活动对地铁隧道的影响

以地铁隧道穿越西安三类勘察场地的地裂缝为研究原型, 分析了地裂缝的发育特征; 运用数值模拟方法, 研究了三类场地地裂缝不同活动量值引起的地层应力场、破坏区域和位移场的变化特征, 计算了地裂缝的影响区域范围, 解析了地裂缝带活动对地铁隧道结构产生的破坏特征, 并提出了相应的工程对策。研究结果表明: 地裂缝活动造成其两侧地层的竖向应力呈近似反对称的分布形态, 地层应力的变化增量随上盘沉降的增加而增大; 通过综合分析位于地铁隧道拱顶和拱底埋深处地层的竖向应力变化特征, 得到三类场地地裂缝上盘和下盘的主要影响范围分别为0~20m和0~15m, 经对比验证, 与物理模型试验结果一致; 下盘靠近地裂缝的区域发生剪切破坏, 且破裂逐渐向上扩展, 最终形成一条与地裂缝呈18°夹角的剪切破坏包线, 其中间包含的范围为剪切破坏的集中区域; 地裂缝活动导致两侧土体发生位移突变, 形成2个类似“活动楔体”的变形区域, 且该区域范围逐渐扩大; 上、下盘隧道的差异沉降随着地裂缝错动量的增加而增大, 当地裂缝活动量达到20cm时, 造成整体式地铁隧道呈“S”破坏形态; 为适应三类场地地裂缝活动引起的大变形, 建议地铁隧道结构采用分段设置特殊变形缝加柔性接头处理等措施进行设防。     

全站仪RDM法与3D量测法量测隧道变形精度对比

根据测量学原理和误差传播定律, 分析了全站仪自由设站对边量测(RDM) 法和三维坐标(3D) 量测法, 建立了2种量测法的隧道变形精度分析模型, 利用中误差评价隧道变形量测精度, 推导了2种方法量测隧道变形的中误差计算公式, 并以某三车道公路隧道为例, 对2种方法的量测精度进行了对比和验证; RDM法通过三角高程测量原理和三角余弦定理得出任意点之间的水平距离、高差和斜距, 根据任意测点之间的三角几何关系得到隧道变形; 3D量测法从任意观测点观测若干已知点的方向和距离, 通过坐标变换计算各测点坐标, 根据各测点坐标得到隧道变形。分析结果表明: 采用RDM法和3D量测法量测隧道拱顶下沉的精度评价公式相同, 而量测隧道水平收敛的精度评价公式不同, RDM法的精度优于3D量测法, 且随着全站仪到量测断面距离的增加, 差值逐渐增大, 当距离为100 m时, 两者精度差值已增大至0.43 mm; 在三车道公路隧道中, 当距离为40~60m时, 2种方法量测隧道水平收敛的精度均为最高, RDM法可达0.61~0.68mm, 3D量测法可达0.78~0.84mm; RDM法和3D量测法量测的隧道拱顶下沉曲线平滑、圆顺, 拟合度都大于0.95, 而在量测隧道净空收敛方面, RDM法的曲线拟合度大于0.9, 3D量测法的曲线拟合度小于0.9, 因此, RDM法量测精度优于3D量测法。     

高寒冻融环境下隧道结构服役性能预测模型

为分析高寒大温差冻融环境对公路隧道衬砌结构长期服役性能的影响, 采用现场测试方法得到了姜路岭隧道洞口温度变化规律, 基于室内冻融循环试验拟合了冻融环境下衬砌混凝土力学性能劣化计算公式, 应用荷载结构法建立了高寒冻融环境下衬砌结构服役性能的时空预测模型。研究结果表明: 铺设厚度为5cm、导热系数为0.03 W·(m·℃)^-1的保温层后, 姜路岭隧道1年内经历的等效室内冻融循环次数从8下降为0.32;无保温层且混凝土饱水条件下, 5、10、15、20年后拱脚处截面安全系数相对于刚服役时分别降低了0.6%、23.7%、41.1%、69.8%, 二次衬砌服役20年后安全系数已不能满足结构承载的要求; 铺设厚度为5cm、导热系数为0.03 W·(m·℃)^-1的保温层后, 二次衬砌服役100年后安全系数仍能够满足承载要求。可见冻融循环的剧烈程度对衬砌结构长期服役性能影响显著, 保温层能有效改善混凝土的冻融环境。     

堰筑隧道结构设计关键技术探讨

分析堰筑隧道工程特点及典型案例,重点关注结构设计方面存在的问题,从减小堰筑隧道埋深的措施和高水头深埋大跨结构处理等角度,进行堰筑隧道结构断面形式比选,提出“折板拱+仰拱”的组合断面形式。以某堰筑隧道工程为例,对比分析隧道结构采用“折板拱+仰拱”组合断面形式的合理性。结论可为类似隧道结构断面设计提供参考。     

岩溶隧道施工全过程风险管控措施

岩溶隧道是高速公路建设工程中的难点.岩溶地质灾害严重影响隧道施工工期、施工质量,并极大地增加了施工安全风险.文章提出了岩溶隧道施工全过程风险管控的理念,并针对当前隧道施工安全管理存在的一些问题与不足,结合实际工程案例,从施工前、施工中、施工后三个阶段对岩溶隧道风险管控措施进行了探讨,以期为同类工程提供参考.     

浅埋隧道全断面开挖适应性研究

由于IV级围岩开挖易发生松散变形、V级围岩自稳定性差等特点,选择正确的围岩开挖方法是影响浅埋隧道开挖稳定性、施工安全和工程进度的关键。本文以胜利隧道为依托,利用FLAC3D建立三维有限元模型进行围岩开挖适应性分析。研究结果表明：全断面法开挖完成后拱脚周边最大主应力达到10.79 MPa,相比台阶法提升了26%;隧道初支受力最大处位于拱腰,全断面法相比台阶法从8.56 MPa增长到了10.79 MPa,衬砌受力有所增长,但未达到混凝土C25和钢拱架的极限强度。胜利隧道赋存条件简单、埋深较浅,IV级围岩具备全断面开挖的基本条件,采用全断面开挖机械化程度大大提高,可加快施工进度,节约工期和成本,同时全断面法会减少开挖对围岩扰动次数,这更符合相对完整IV级围岩的开挖方式,有利于施工安全。     

高速公路隧道防水板切割衬砌检测和处治

针对铜仁至宣威高速公路隧道拱部衬砌掉块、防水板外露问题,通过现场调查、缺陷检测手段分析缺陷特征,明确掉块区域为防水板切割衬砌混凝土缺陷。从施工工艺、材料方面探讨缺陷产生的原因,防水板自身质量、防水板背面平整程度、防水板张挂施工、浇筑混凝土等因素是引起防水板切割衬砌混凝土缺陷的主要影响因素。提出“交通组织+衬砌结构拆换”的处治措施,现场处治施工结果表明该处治措施施工效果较好,希望此次研究可为类似工程提供参考。     

超长隧道应急救援方案研究

以国内在建最长湖底隧道——太湖隧道为例,针对太湖隧道线路长、空间有限、环境特殊、发生事故后救援难度大、疏散困难等特点,为降低隧道事故发生后,造成的损失及人员伤亡,应用列举分析法,研究针对太湖隧道发生单点事故和两点事故的应急救援方案.当太湖隧道发生不同类型的交通事故后,采取有针对性的隧道设备控制和交通疏导措施,可有效疏导...     

隧道地热发育特征分析及地温预测

隧道高地温热害是一种典型的不良地质现象,是铁路综合选线设计的难点,直接关系到隧道工程建设的安全性、技术性及经济性。通过地质调查、地质勘探、水化学分析、地温测试及理论计算等方法,研究三百山隧道地质条件、地热特征及地热发育特征。研究结果表明：三百山隧道隧址区整体在三百山地区中生代以来火山盆地中穿越,受区域内多期次的构造运动以及岩浆活动、火山活动的共同影响,从下而上形成火山岩与火山沉积岩三元地质结构。深部岩浆热源距离地表相对较近,为地热水的形成提供了有利的热源条件。地热水以SO₄·HCO₃-K+Na型为主,HCO₃-K+Na和HCO₃·SO₄-K+Na型为次。地热水普遍含有氟、氯、镁、铀等多种微量元素。钻孔实测温泉温度32～78℃,总流量8.704 L/s,地温梯度在1.65～2.34℃/100 m内变化,平均值为2.06℃/100 m,总体上,地温随着深度的增大而递增。采用二氧化硅温标方法开展热储温度估算,利用热储温度和通过钻孔资料得到的地温资料,对区域地热的热储深度进行估算。计算...     

气候变暖条件下寒区隧道可靠性分析全文替换

气候变暖将对寒区隧道长期稳定性和可靠性产生显著影响,也对寒区隧道工程防灾减灾提出了新课题。为探究气候变暖条件下寒区隧道可靠性的演变规律,以巴哈达坂隧道为对象,建立热力耦合数值模型,研究未来50年青藏高原气温升高2.6℃,3.0℃和4.0℃时,围岩温度场和变形场等的时效变化特点。采用蒙特卡罗法研究隧道可靠性及敏感性的变化规律,并提出增强隧道可靠度的技术措施。研究结果表明：当二次衬砌和保温层厚度分别为5 cm和40 cm时,50年后气温升高2.6℃和4.0℃时隧道可靠度分别为87.5%和82.2%;如果要将50年后隧道的可靠度确保在90%以上,气温升高2.6℃时二次衬砌和保温层的最小厚度为42.3 cm和7 cm,比现有设计提高了6%和40%;而气温升高4.0℃时二次衬砌和保温层最小厚度达到45.2 cm和9 cm,比现有设计分别提高了13%和80%。根据IPCC结论,如果未来50年能将第三极升温控制在3.0℃内,当保温层厚度为8 cm,二次衬砌厚度不小于42.7 cm时,隧道可靠度即可达90%以上。