公路隧道缺陷检测及其对隧道结构安全性影响分析

【目的】随着我国公路事业的不断发展，大量公路隧道正在规划和建设，需要进行公路隧道缺陷检测和结构安全性影响分析。【方法】通过对大量新建公路隧道的无损检测，得到了二衬常见的质量缺陷分布规律，运用基于平面应变原理的“地层-结构”法开展数值分析，得到了缺陷状态下二衬结构的安全性状态。【结果】研究结果表明：二衬厚度不足和二衬背后脱空是最常见的衬砌缺陷。二衬厚度不足会导致缺陷部位二衬结构的安全性显著降低；二衬背后脱空易导致隧道全断面安全性降低，此时二衬易发生受拉损伤。【结论】研究成果可为公路隧道的检测和安全性分析提供参考。     

渝昆高铁某隧道洞口段穿越破碎带安全施工技术案例分析

【目的】隧道施工在穿越破碎带过程中容易出现大变形，影响结构安全。【方法】针对在建渝昆高铁华山松隧道项目的地质特征，通过现场监控测量及类似工程案例分析，采用“地质调查法+物探（TSP）+超前钻探”等综合超前探测手段，确定“中管棚+小导管”双层超前加固，拱架型号提高、大直径锁脚及短进尺开挖等施工控制手段。【结果】结果表明：隧道拱顶最大变形量仅为20 mm，有效地控制了大变形风险。【结论】本研究可为类似工程安全施工提供借鉴与参考。     

采空区长期变形对桑掌隧道影响的数值模拟研究

【目的】桑掌隧道穿越阳泉二矿采空区上覆岩层，由于采空区长期变形的影响，隧道的安全运营受到威胁。为确保隧道的安全性，必须准确预测采空区长期变形对隧道的影响。【方法】采用数值模拟方法建立桑掌隧道及围岩的小尺度模型，通过施加位移场的方式，模拟采空区对该隧道及围岩的长期变形影响。【结果】结果表明，在采空区长期变形的作用下，围岩塑性区逐渐增大，隧道围岩的破坏主要集中在隧道两端洞口处，隧道洞口处的围岩处于欠稳定状态；隧道在采空区长期变形的影响下，围岩位移逐年增加，但整体增长速率逐年减少，位移最大值为257.79 mm。【结论】为确保桑掌隧道安全运营，应密切关注采空区长期变形对围岩和衬砌的影响，并采取措施确保隧道稳定，计算结果可为桑掌隧道施工和变形处置提供技术参考。     

受酸腐蚀花岗岩反复加卸载后力学性能研究

【目的】地下工程在施工时常面临着反复加卸载和酸腐蚀的双重影响，导致岩石的物理力学性质发生劣化，对工程造成不良影响，有必要开展相关研究。【方法】为了探究水化学环境下岩石反复加卸载力学性能劣化机理，选取在不同水化学溶液浸泡后的花岗岩进行反复加卸载试验，分析破坏形式并研究pH值和腐蚀时间以及加载次数对应力、应变影响的规律。【结果】结果表明：在水化学溶液腐蚀和反复加卸载双重耦合作用下，随着腐蚀作用加强，破坏形态由剪切破坏向劈裂破坏转变，由脆性向塑性转化比较明显；轴向应变和轴向应力随加载次数的增加逐渐增大，随着水溶液pH值的减小其峰值强度没有减小，反而有小幅上升。【结论】在水化学溶液腐蚀和反复加卸载耦合的作用下，花岗岩力学性能劣化明显。研究结果可为岩体工程在酸腐蚀和循环加卸载耦合作用下的长期稳定性的评价提供试验参考和依据。     

地层纵向特性对隧道衬砌结构应力与位移的影响分析

探讨地层纵向性态变化对隧道横截面应力、位移的影响,采用midas GTS有限元分析软件,结合兰州市九州隧道实际工程,选取不同性态的土体进行数值模拟,分析对比了3种不同土体下隧道拱顶的竖向有效应力及位移.结果表明,随着土体围岩级别的提高,容重的增大,内摩擦角的减小,隧道截面竖向有效应力有所增大,且拱趾处增量最大,增长速度也最快,有效应力的增量和增长速度沿拱圈向拱顶逐渐减小,拱趾处增量是拱顶处增量的20倍以上;围岩级别提高,竖向位移有所减小,其中拱顶处位移增长最快,增量也最大,位移的增量和增长速度从拱顶沿拱圈向拱趾逐渐减小,拱顶处位移增量是拱趾处增量的1.17~1.23倍,对实际工程提供了一定的参考和建议.     

低温下船用钢材弹塑性曲线研究

【目的】分析不同低温下船用钢材单向拉伸应力-应变关系，对低温下船用钢材弹塑性曲线进行研究具有深远意义。【方法】选用EH36钢作为试验材料，对试件进行三种低温下的单向拉伸试验，在对试验数据进行分析后，采用弹性-幂次强化模型本构关系进行拟合，对比不同温度下单向拉伸应力-应变曲线。【结果】对EH36钢在不同低温下的单向拉伸应力-应变曲线进行分析，发现屈服强度和塑性应变随温度的降低而提高。【结论】EH36钢塑性强化参数采用有效塑性应变，计算得出预加应变时逆向加载的一维应力-应变关系，为此材料力学特性的研究提供参考。     

含纳米二氧化硅的聚乙烯改性沥青混合料疲劳和力学性能研究

【目的】通过制备不同纳米二氧化硅掺量的复合改性沥青来研究纳米二氧化硅对聚乙烯改性沥青混合料性能的影响。【方法】通过四点弯曲疲劳试验、劲度模量试验、间接拉伸强度试验来分析纳米二氧化硅复合改性沥青混合料的性能。【结果】试验结果表明：当纳米二氧化硅掺量从1%增加到4%时,混合料的疲劳寿命、劲度模量和间接拉伸强度先增大后减小;当纳米二氧化硅掺量为3%时,混合料在20℃和30℃时的疲劳性能均最优;当纳米二氧化硅掺量为2%时,劲度模量和间接拉伸强度最优,且短期老化后的间接拉伸强度降幅最小。【结论】综合考虑各项性能指标,纳米二氧化硅的最佳掺量为2%～3%,此时复合改性沥青混合料疲劳和力学性能可提高40%以上。     

焊点尺度对微互连的热疲劳可靠性影响

【目的】研究焊点尺度对微互连的热疲劳可靠性的影响，【方法】采用有限元模拟法结合试验来研究不同尺度焊点在热循环载荷下的可靠性。【结果】模拟结果表明，同位置小尺寸焊点封装体的位移和焊点的累积塑性应变能密度均高于大尺度焊点，且最外侧焊点的数值最高，为最容易失效的关键焊点。关键焊点上累积的塑性应变能密度集中在焊盘和钎料接触界面的边角处，向内会逐渐减小，表明裂缝会在边角处出现并向内延伸，与试验结果吻合。【结论】根据Darveaux寿命模型，大尺度焊点的寿命要高于小尺度焊点。     

海水侵蚀作用对水泥土抗拉强度劣化影响研究

【目的】探究海水侵蚀环境下水泥土所表现出的抗拉强度劣化特性。【方法】选用镍铁渣粉和矿渣作为复合外掺料，通过开展劈裂间接抗拉试验，研究不同镍铁渣粉掺量、不同养护环境（清水与海水）对水泥土的抗拉强度、表观侵蚀以及破坏性状的影响。【结果】清水环境和海水环境水泥土中掺入镍铁渣粉，可提升其抗拉强度，其抗拉强度随掺量增加先增大后减小，最优镍铁渣粉掺量为45%，且两种养护条件下均表现为脆性破坏。【结论】研究成果可为沿海地区软基处理工程提供技术参考。     

近断层轴向速度地震效应对RC柱抗剪性能的影响分析

研究近断层轴向速度脉冲地震效应对钢筋混凝土(RC)柱抗剪性能的影响.以竖向和水平向恒定振动周期的单个RC柱为分析对象,采用台湾集集地震中3组断层距18条速度脉冲型地震动记录,通过非线性动力时程分析方法,研究断层距、竖向与水平加速度谱值比、柱初始轴压比和剪跨比对RC柱抗剪性能的影响规律.结果表明:轴向速度脉冲地震效应对RC柱的抗剪性能有很大影响;抗剪性能系数随反应谱比值增大而减小,中等初始轴压比与断层距,以及剪跨比与近断层距(0～10km)对柱抗剪性能有交互影响.     

基于MIDAS的地铁隧道开挖对邻近建筑物的变形影响分析

地铁隧道规划往往会经过城市的繁华地段，不可避免的对邻近既有建筑物造成影响，如何有效控制地铁开挖过程中引起的建筑物变形沉降问题一直是研究的重难点。以南京地铁7号线为例，采用MIDAS数值模拟软件建立三维地质模型，首先分析地铁隧道开挖对既有建筑物的影响，后依次对三台阶法和交叉中隔墙(CRD)法开挖引起围岩变形进行研究，最后对隧道完工后的监测点曲线进行变形分析。结果表明：地铁隧道开挖穿越邻近建筑物这一过程，离隧道近的建筑物基础点沉降量很大，而离隧道远的建筑物基础点沉降量相对较小，由沉降差可知为不均匀性沉降；相比于CRD法，采用三台阶开挖法能有效降低隧道开挖处的拱顶沉降，提高隧道围岩的安全稳定性。由于隧道开挖导致围岩应力迅速释放以及初期支护效果的滞后性，相比于隧道周边收敛点变形而言，拱顶处的变形幅度则更大。     

龙塘隧道出口段二次衬砌开裂原因探究

针对复杂地质条件隧道二衬结构在多因素作用下的开裂损伤,以龙塘隧道左洞二衬开裂为研究背景,通过分析左洞ZK58+795断面的变形监测数据并进行有限元数值模拟,结合理论与实测数据得到如下结论:隧道左洞围岩塑性圈厚度约2m,左洞二次衬砌所受的最大弯矩(1.159 73tonf·m)(1tonf=10kN)出现于拱顶位置,最大轴力(1 118.690tonf)出现于左侧拱腰.出洞口段地形和地质条件的不对称使得支护结构在偏压荷载作用下产生局部应力集中,致使衬砌实际应力超过允许强度,是隧道衬砌开裂的主因,而施工过程中混凝土捣实质量欠缺与后期保养不力也为开裂提供了生长条件,最终造成龙塘隧道左洞二衬混凝土受拉屈服破坏.     

地铁区间隧道下穿邻近高架桥桩基础变形分析

【目的】隧道侧穿或下穿高架桥的施工情况及相关研究越来越多,但是对于双隧道下穿临近高架桥且以粉土为主要成分地质条件的案例研究较少。【方法】本研究以深圳地铁7号线西丽～珠光（DK2+420～DK5+190）段盾构区间下穿高速高架桥为背景,建立三维数值计算模型对墩顶位移和离隧道最近桩节点位移变化进行分析研究。【结果】研究表明：墩顶横向位移在先行隧道贯通前逐渐增大,但随着后行隧道的开挖,桩基两侧的土体产生的土压力逐渐平衡,墩顶横向位移逐渐减小,向初始位置靠近;墩顶纵向位移随着隧道开挖逐渐增大,位移方向同盾构掘进方向相反;墩顶竖向位移随着盾构掘进逐渐增大;双隧道两侧桥桩横向位移随着隧道的开挖和墩顶力的共同作用,位移逐渐增大,左右线贯通后达到最大值,但双隧道中间桥桩随着右侧隧道掘进,由于两侧土体产生的土压力逐渐平衡,横向位移逐渐减小,向初始位置靠近。【结论】下穿邻近高架桥的粉土地层的地铁隧道,应根据其工程变形规律,避免对既有工程造成影响,本研究对于同类型工程设计和研究具有一定参考。     

水泥和碱渣固化含铅重金属污染土特性试验研究

【目的】改良重金属污染土修复工程中常用的水泥固化/稳定法技术。【方法】以“氨碱法”制碱工艺的碱渣作为添加剂,通过室内试验研究水泥固化含铅重金属污染土的无侧限抗压强度及毒性浸出特性。【结果】固化土强度随养护龄期的增大逐渐提高,随铅离子含量的增大逐渐减小;与单一水泥固化含铅重金属污染土相比,碱渣的掺入使水泥固化土早期强度提高10%～25%,长期强度降低20%～30%,固化土对铅离子的吸附性能得到提高,不同浸出方法中浸出液铅离子浓度随碱渣掺入量的增大逐渐降低。【结论】碱渣的掺入提高了固化剂对铅离子的吸附性能,与等量单一水泥相比,其浸出液中铅离子浓度大幅度降低。     

新建隧道对既有隧道变形影响的模拟及实例研究

【目的】为了缓解地面交通拥挤的现状，地下交通设施的建设愈发频繁和密集，在工程中不可避免地面临在邻近的既有隧道附近开挖隧道的情况。新建隧道开挖会引起地应力场的改变，从而影响既有隧道围岩的受力状态，使之发生变形。【方法】为了研究岩质地层中新建隧道对既有隧道变形的影响，采用数值模拟的方法，模拟在既有隧道周围不同方位，不同距离开挖隧道。通过监测既有隧道的位移来反映其变形情况。【结果】研究结果表明：既有隧道的变形随着与新建隧道净距的增加逐渐减小，新建隧道与既有隧道位于同一埋深时，既有隧道的变形最小，新建隧道下穿既有隧道时，新建隧道对既有隧道的影响较大。【结论】本研究可以为类似工程施工和设计提供参考。     

深基坑开挖对邻近住宅楼的变形影响分析

【目的】深基坑工程中土体的开挖卸荷会导致土体位移变形，可能引起周围建筑物变形，因此有必要对深基坑开挖对邻近宅楼的变形影响进行分析。【方法】本研究以郑州某深基坑工程为例，在采取上部土钉墙、下部桩锚支护的联合支护方式下，使用FLAC3D对基坑的开挖过程进行数值模拟，探究不同工况下基坑开挖对周边土体和邻近建筑物的影响。【结果】研究发现：沉降量随着距基坑边缘距离的增加而减小，最终降低为零；沉降量和围护体的水平位移随着基坑开挖深度的增加而增大；邻近建筑物的沉降随着基坑开挖的加深而增大，随着距基坑边缘距离的增大而减小。【结论】本研究验证了该支护方式的可行性。     

渝昆高铁华山松隧道穿越凝灰岩段施工工法分析

【目的】凝灰岩地层容易遇水软化,自稳能力差,隧道穿越时极易发生溜塌、大变形等灾害,这就需要研究在破碎凝灰岩段隧道采用两台阶与三台阶工法下,围岩、支护结构受力及变形规律,为施工提供理论指导。【方法】以在建渝昆高铁华山松隧道为背景,通过数值模拟手段进行计算分析。【结果】研究结果表明：采用三台阶开挖时,变形情况较两台阶有一定程度的改善,其中整体最大沉降量降低14%,特征断面沉降量降低9%;在支护结构受力方面,三台阶法要比两台阶法稍有优势。隧道开挖后,为避免隧道两侧边墙部位出现压应力集中,施工中应注意观察边墙初支是否有开裂、鼓包等现象,必要时施作临时横撑,以保证施工安全。【结论】研究成果可为今后类似工程提供参考。     

赣深铁路同乐山隧道穿越采空区探测及处置技术

【目的】隧道在穿越采空区施工时容易出现由于开挖扰动造成的大变形、塌方等灾害，因此有必要对采空区地质灾害的探测及处置技术进行研究。【方法】本研究以赣深铁路同乐山三号隧道为背景，对施工中出现的问题进行归纳总结。【结果】研究表明：在采空区地段采用“地面调查法+高密度电阻率法+钻探法”为主的综合探测手段，可以取得很好的效果；地表矿洞采用回填注浆封堵，洞内采用超前支护+径向注浆处理，可以保证隧道安全顺利地通过不良地质段。【结论】本研究成果可为今后类似工程提供施工参考。     

基于FLAC3D原理模拟斜井支护效果研究

【目的】斜井介于平港和竖井之间,结构受力具有一定的复杂性,因此研究斜井硐室开挖和支护的有效性和可行性尤为重要,有必要对斜井支护效果展开研究。【方法】采用FLAC^3D对斜井围岩变形及支护技术方案的应力场、位移场和塑性区的分布变化情况进行数值模拟分析。【结果】在斜井开挖过程中,未支护工况下城门型斜井拱腰、拱顶、拱脚及底板等三处是开挖围岩最不稳定区域。支护后的围岩应力场、位移场和塑性区的分布减少了较多,其中,拱顶下沉位移量从57 mm降至5.3 mm;拱腰处水平位移量从26.7 mm降至15.7 mm;底板水平位移量从11.3 mm降至7.14 mm。【结论】在支护工况下的围岩应力场、位移场和塑性区的分布得到了较好改善,对斜井围岩的位移变形、塑性区范围起到了显著的控制作用。     

深埋地下洞室柱状节理围岩变形特征分析

【目的】金沙江白鹤滩水电站输水系统中的尾水调压室规模巨大，洞室埋深大，穹顶柱状节理玄武岩发育，地质条件复杂，为了降低围岩变形破坏的风险，保证工程安全，节约生产成本，需对深埋地下洞室柱状节理围岩变形特征进行分析。【方法】依托右岸深埋地下洞室8#尾水调压室，结合现场工程地质资料及施工过程，运用非连续介质力学的数值计算方法，得出无支护条件下穹顶在柱状节理岩体及完整岩体两种情况下围岩的应力应变分布，继而分析评价两种情况下围岩可能出现的变形特征。【结果】结果表明，柱状节理的发育使穹顶开挖面附近浅层围岩强度降低、应力集中区与开挖面的距离增大，围岩塑性区深度显著增大；受初始最大主应力方向及柱状节理各向异性影响，穹顶S侧翼围岩变形值及N/S两侧翼变形值的差异均有所增大，层间错动带C5在N侧法向应力有所减弱，在S侧的松弛变形有所增大。【结论】分析方法及结果符合地下工程设计施工的一般规律，为围岩稳定、设计方案和支护安全评价提供了有力支撑，具有可靠的工程指导价值。