双连拱公路隧道围岩压力计算方法

连拱隧道按荷载结构模式计算分析时,围岩压力的计算仍采用现行《公路隧道设计规范》中的方法,这种计算方法存在一定的问题。探讨了连拱隧道的深浅埋界限,对常用的围岩压力理论进行了比较,找出连拱隧道采用现有围岩压力理论进行计算存在的问题,提出了建议的连拱隧道围岩压力计算方法,并对建议的计算方法进行了效果分析。结果表明,建议的计算方法对连拱隧道及大跨度隧道的设计计算是合理和偏于安全的。     

复杂公路隧道火灾风网稳态求解模型及应用

为计算火灾情况下复杂公路隧道中风流的温度与流量,分析了以质量流量为未知数、含交通风压的隧道风网稳态分风模型。基于隧道围岩与烟流的稳态换热得到隧道风温的计算式,并用平均风温计算各段隧道的热风压。给出了用网络解算与稳态换热迭代求解热风压的流程。针对此模型,编制了相应计算软件,并对50MW火灾下某平导半横向式通风隧道进行了计算,对隧道有效求援时间以及控风措施进行了分析。结果表明:隧道热风压与隧道分配到的风量存在相互依赖关系,采用迭代求解提高了风量与热风压的计算精度;依据此模型开发的软件可以方便地对任意复杂隧道、在任意位置发生火灾时的通风系统进行计算,有助于隧道设计与运营管理中对火灾应急预案的制定。     

基于松动圈理论深埋黄土隧道围岩压力计算方法

围岩压力的确定一直是隧道工程结构设计中的重点,而黄土隧道的工程特性与其他岩质隧道有着明显的区别,尤其是深埋黄土隧道的围岩压力计算。通过对深埋黄土隧道开挖后的围岩应力状态进行分析,明确了松动圈的定义,推导了松动圈的表达式,提出了基于松动圈理论的深埋黄土隧道围岩压力计算方法,并基于现场试验实测数据与既有计算方法进行了对比分析,以验证该方法的适用性。研究结果表明：松动圈为塑性区的内圈,是塑性区内切向应力小于初始地应力的部分;黄土隧道的松动圈较普通巷道和岩石隧道的松动范围大得多,更易受隧道开挖影响;基于松动圈理论的围岩压力计算方法与其他计算方法相比较,计算结果与实测值接近且存在一定的安全储备,使用该方法对深埋黄土隧道围岩压力进行计算是可行的,基于松动圈理论的围岩压力计算方法更适用于深埋黄土隧道这种有一定自稳能力的软弱土质围岩隧道。     

交叉隧道盾构施工引起既有隧道沉降的随机介质模型

交叉隧道开挖施工引起地层的位移会对埋置其中的既有隧道产生影响,甚至造成灾害。为此,提出了交叉隧道盾构施工引起既有隧道沉降计算的随机介质理论方法,分析了交叉隧道工程应用随机介质理论的原理及基本方程,从而建立了新建隧道盾构施工引起既有隧道沉降的随机介质模型,并探讨了计算参数的选取方法。工程实例分析表明:随机介质理论适用于计算交叉隧道盾构施工引起的既有隧道沉降变形,从而对交叉隧道安全施工具有一定的指导意义。     

基于弹性地基梁模型的交叠隧道衬砌变形研究

新线隧道近距离穿越既有隧道是城市地铁网开拓中的重点和难点,具有重要研究价值。根据交叠隧道的变形特点,提出了计算既有隧道衬砌变形和内力的理论模型,推导了新线隧道近距离开挖穿越时,既有隧道衬砌变形和内力的相关计算公式,并对既有隧道衬砌拱底变形槽反弯点处的沉降量和最大下沉坡度角的计算结果进行了分析。以青岛市地铁交叠隧道工程为背景,通过一系列数值仿真试验分析了理论公式计算结果的可靠性和合理性。     

高海拔严寒地区特长公路隧道温度场计算分析

寒区隧道修建的技术问题比一般地区要复杂得多,其中一个关键问题是这些地区一般要受到冻融、冻胀状态的影响。这两种状态周期性的交替变化将造成隧道结构的破坏。隧道处在何种状态可由隧道衬砌与围岩温度场的变化情况得出。通过对寒区隧道温度场的计算分析,确定隧道开挖前后围岩温度场的变化情况,为隧道采取相应的防冻技术措施提供依据。考虑相变潜热情况下对雀儿山隧道围岩瞬态温度场进行数值计算分析,确定隧道开挖前初始地温场。计算和预测隧道围岩在正常运营通风条件下的温度场变化,得出不同情况下保持隧道衬砌与围岩100年不冻的隔热层敷设厚度。     

城市公路隧道需风量计算与分析

分析了城市公路隧道内一氧化碳和烟雾的危害及容许浓度,给出了隧道需风量的计算方法及计算公式,并以杭州西湖隧道为例对需风量进行了计算与分析。     

等效荷载法在超大断面公路隧道爆破数值计算中的适用性

为了探究选取最优的计算方法研究超大断面公路隧道爆破施工对先后行隧道的影响,分别采用流固耦合法、初始体积分数法和等效荷载法建立单孔爆破有限元模型模拟单孔耦合装药情况下的爆破过程,从岩体破碎效果、计算效率等方面对比选定等效荷载法为最优的计算方法,并建立隧道数值模型应用等效荷载法计算研究后行隧道爆破对先后行隧道结构的影响,结果表明：（1）后行隧道爆破施工时先行隧道综合振速显著区域出现在隧道掘进方向上,逆隧道掘进方向隧道衬砌动力响应程度较小;（2）先行隧道受影响最大位置为迎爆侧右边墙,影响最小位置出现在背爆侧左拱脚;（3）后行隧道监测断面振速最大值出现在左拱腰位置,施工时要重点监测。     

高层建筑桩基础对邻近隧道影响的监测与分析

在高层建筑施工期间,对邻近隧道的变形进行了监测,同时对高层建筑桩基础沉降对邻近隧道可能产生的附加沉降进行了计算分析。计算桩基础对邻近隧道产生的附加沉降要小于隧道沉降的监测值,最远的观测点距离主楼达1倍桩长,可近似认为处在桩基础的影响边缘,如果以该测点为基准点,隧道附加沉降的计算值与实测值就较为接近。这表明了有其它产生附加沉降的因素存在,为此讨论了振陷和地面沉降对隧道产生附加沉降的可能性,地面下沉使长桩基础的实测沉降偏小。     

浅埋双侧偏压小净距隧道围岩压力计算与监测分析

为了研究浅埋双侧偏压小净距隧道围岩压力的大小及分布规律,针对该类型隧道的特点,建立了浅埋双侧偏压小净距围岩压力荷载计算的力学模型,并结合公路隧道设计规范中有关成果,推导出能够考虑隧道左、右洞先后施工过程的隧道围岩压力计算理论.依托忻保高速钻钱门隧道工程对双侧偏压小净距隧道围岩与初期支护间接触压力进行现场监测,获得了该类型隧道围岩压力随时间和后行洞开挖影响的变化规律.由理论计算与现场监测结果对比分析可知,隧道各关键点围岩压力监测值均小于理论值,且其分布规律与理论成果相接近,表明计算模型合理.为该类型隧道设计与衬砌荷载的计算奠定了理论基础.     

铁路隧道铺底结构破坏的力学分析

针对我国既有铁路隧道铺底病害严重的现状, 采用弹性支承法, 对铁路隧道铺底结构的受力状态进行分析. 计算中对不同的隧道铺底结构、不同的围岩抗力条件以及铺底与基岩之间不同接触条件下隧道铺底结构的受力状态进行讨论, 对作用于隧道铺底结构顶面的荷载分别考虑均匀分布和实测条件2种工况. 计算结果验证了现场铁路隧道铺底结构的实际破坏形态. 根据计算结果, 对隧道铺底结构的内力分布规律以及铺底结构破坏的原因等进行分析, 并提出在进行隧道铺底病害整治时, 应大力提高铺底结构的抗弯能力.     

隧道开挖对地表建筑物影响的随机介质分析方法

隧道开挖必然会使地表产生下沉和变形,从而对地表建筑物产生影响。应用随机介质理论,对桐油山连拱隧道开挖引起的地表移动与变形进行了分析,推导了简化计算的具体公式,根据中导洞开挖地表移动参数按比例法确定了整个连拱隧道的地表移动计算参数,据此分析预测了隧道开挖对地表建筑物的影响情况,计算结果对指导隧道的施工有一定的意义,也为其它同类结构的设计提供了参考。图9,表1,参9。     

不同埋深条件下地铁暗挖区间隧道施工对地层的扰动分析

以北京轨道交通6号线一期暗挖区间隧道为工程背景,运用数值模拟技术研究了不同埋深条件下地铁区间暗挖隧道施工对洞周地层的扰动背景,数值计算结果基本与实验实测数据吻合,计算模型很好地反映了隧道的受力特点,揭示了隧道埋深与隧道拱顶的应力变化规律,同时还发现地表深降与隧道埋深呈负相关性的规律,对同类工程有一定指导意义。     

黄土隧道围岩压力的一种极限平衡理论计算方法研究

隧道围岩压力的计算方法研究是隧道工程支护结构设计中的关键问题。本文依据黄土隧道围岩的破坏模式调查和围岩压力的现场实测结果,提出了黄土隧道破坏模式,进而按照隧道上方土体与侧面楔形体的极限平衡条件,解析得到一种适用于黄土隧道的围岩压力计算方法,并将实际黄土隧道的围岩压力计算结果,与以往土质隧道的5种常用方法计算结果进行对比。研究结果表明:该方法的计算结果介于以往围岩压力计算结果的最大值与最小值之间,且随着埋深增大存在峰值,该峰值可用于判断深浅埋临界深度,并且随黄土强度指标变化,围岩压力计算结果仍处于前述变化范围内。     

盾构隧道管片弯矩分布特性数值模拟分析

为了研究盾构隧道衬砌内力分布规律,对盾构隧道设计中常用的三种衬砌内力计算方法进行了归纳和分析。基于土力学理论土压力的计算方法,提出了计算管片内力分布新的荷载-结构模型。以沈阳地铁盾构隧道为例,比较分析了惯用法、有限元法以及荷载-结构计算方法的区别。计算结果表明,不同的计算方法得到的弯矩分布特性存在一定的差异。采用有限元数值模拟方法,分析了土体泊松比对盾构隧道管片弯矩的影响。研究表明,随着土体泊松比的增加,管片最大弯矩值减小。     

潮汐荷载引起沉管隧道沉降计算方法

根据潮汐荷载的特点和沉管隧道的实际情况 ,建立了双层土地基和单层土地基的隧道沉降计算方程 ,并利用Laplace变换求得了沉降分布和量值计算的解析表达式 .通过对沉管隧道工程实例的计算分析以及与实例的数据比较 ,探讨了所提出的计算方法在沉管隧道设计、施工以及管理维护中的应用可行性     

正交体系下隧道与滑带相交力学模型与加固研究

在山区修建高速铁路或公路时,为了保证线路的顺直性,选线难以对所有滑坡都进行避绕,导致隧道穿越大型滑坡的情况经常发生。在修建以及线路运营过程中,时常发生隧道拱顶开裂、隧道支护鼓胀、隧道变形严重侵限等问题。结合三个典型隧道-滑坡正交体系的具体实例,通过其施工监测变形,剖析了正交体系下隧道-滑坡在单滑面的变形特征,并分析了其受力模式。结合数值模拟和受力模式,提出了一体化加固方式,并以实例分析了其加固效果。研究结论:①在单滑面情况下,总结了滑带与隧道相互作用下的变形特征:当滑带作用于隧道边墙,其破坏类型为剪切破坏;当滑带作用于拱顶时,隧道破坏类型为挤压剪切破坏,隧道以拱部变形为主;②简化了滑带作用于隧道边墙的受力计算模型,利用数值计算验证了计算模型简化的合理性;③对滑带作用于隧道边墙的相互作用模式,提出了合理的加固方式,并通过计算表明隧道的变形得到了较好的控制。     

大跨度公路隧道围岩竖向压力分布特征探讨

结合龙头山大跨度隧道围岩压力监测,探讨了竖向压力与隧道埋深、围岩级别的关系;并采用深、浅埋隧道法、普氏系数法以及别尔巴乌麦尔法分别对不同的监测断面计算其围岩压力,对于高级别围岩Ⅳ、Ⅴ,普氏系数法计算结果和实测值较为吻合,而深、浅埋隧道法和别尔巴乌麦尔法计算结果比较一致,但是均大于实测值;对于Ⅱ、Ⅲ围岩,深、浅埋隧道法与实测值较为吻合,普氏系数法要小于实测值,而别尔巴乌麦尔法则大于实测值;从围岩压力与埋深的关系可以看出,深、浅埋隧道法、别尔巴乌麦尔法与实测值的变化趋势基本一致,但比实测值偏大,普氏系数法则比较接近于实测压力的平均值.根据不同的计算方法讨论了不同计算方法对大跨度隧道的适用性,为大跨度隧道围岩压力的设计计算提供有意义的参考.     

铁路隧道火灾烟气逆流的计算模型

通过理论分析结合经验公式,构建铁路隧道火灾烟气逆流距离的计算模型。建立长为52.5 m、内径为1.1 m、缩尺寸(1:9)的实验模型隧道。设定了7个隧道坡度、4个纵向风速,用以模拟实际隧道火灾场景,获得不同坡度和不同通风情况下烟气逆流距离的变化。实验结果表明:隧道坡度及通风速度对烟气逆流距离具有明显影响。通过模型隧道火灾实验的测量结果与计算模型的预测结果的对比,验证了计算模型的有效性,可为铁路隧道防灾通风设计提供依据。     

秦巴山区某软岩公路隧道合理施工方法研究

以秦巴山区某软岩公路隧道为工程背景,采用FLAC数值模拟和现场监测相结合的方法对该隧道合理施工方法进行了研究。建立3种不同施工方法下的计算模型,数值计算结果显示,相比于台阶法施工和单侧导坑法,采用留核心土法施工引起的隧道围岩变形较小,能够满足设计要求,从经济和施工工期角度来看,留核心土法是该地区软岩隧道最为合理的施工方法。为了验证数值计算结果的可行性,在隧道周围设置了变形监测点,实测结果表明,采用留核心土法施工后,隧道最大周边收敛14.81 mm,最大拱顶沉降值为27.11 mm,隧道变形在允许范围之内。隧道围岩变形的实测值与预测值变化趋势基本一致,表明FLAC数值模拟可在隧道施工前对隧道施工方法的合理性做出评价,具有超前指导意义。