带裂缝的隧道衬砌刚度验算与加固

针对某隧道在竣工后不久出现较多衬砌裂缝的情况,对裂缝进行了详细调查,得到了裂缝的基本参数,对裂缝安全等级进行了评价.采用基于刚度退化理论的混凝土刚度折减公式,对带裂缝的衬砌结构进行了安全系数验算,对结构的安全性进行了分析.采用套拱法对隧道结构进行加固设计,并对加固后的衬砌结构进行了安全系数验算.结果表明:加固后的衬砌结构安全系数为2.69,满足<公路隧道设计规范>的要求.     

深埋三车道大断面隧道二次衬砌厚度优化分析

为了研究合理的二次衬砌支护参数,以陕西省宝鸡到汉中高速公路铁佛殿1号隧道工程为例,通过运用MIDAS软件建立数值计算模型的方法,对Ⅳ级、Ⅴ级围岩条件下的深埋三车道隧道二次衬砌进行数值模拟分析,并对不同的二次衬砌厚度进行了安全系数计算。结果表明:深埋三车道大断面隧道Ⅳ级围岩二衬厚度优化至设计值75%、Ⅴ级围岩优化至设计值80%时,隧道结构安全系数满足规范要求。可见目前的公路隧道设计规范对于二次衬砌厚度的规定偏于保守,对于一般情况的隧道设计,有必要进一步减薄优化。     

基于损伤塑性理论的隧道衬砌结构开裂破坏的数值分析

基于混凝土材料的损伤塑性理论,建立了公路隧道结构的非线性模型,并利用大型工程模拟的有限元软件ABAQUS对所建立的模型进行计算分析,较真实地揭示了运营公路隧道衬砌结构开裂破坏的机理,得到了在山体塌陷、围岩偏压作用下隧道衬砌结构损伤值、应力的分布特性和规律.     

衬砌背后矩形空洞对隧道初支应力分析

在新奥法隧道施工过程中,岩石隧道光面爆破效果不够理想,衬砌背后存在空洞的现象愈加普遍。结合工程实例,采用数值模拟手段进行三维弹塑性分析,探讨在隧道衬砌背后存在矩形空洞时,不同尺寸条件下初支的应力分布变化情况。通过引入有限元强度折减法计算存在空洞时隧道结构的整体安全系数并与健康隧道的安全系数进行对比,对初期支护的拉应力、压应力与相应的安全系数进行线性回归,综合评价隧道结构的稳定性。     

地铁区间隧道三维地震反应分析

针对地铁区间隧道结构,基于粘弹性人工边界单元,利用大型通用有限元ABAQUS软件建立了考虑土-结构动力相互作用的地铁区间隧道的三维有限元计算模型,研究地铁区间隧道衬砌结构和车站结构的地震响应及影响因素.分析区间隧道在不同地震波作用下的地震反应,比较SV及P波方式传播的影响,对比分析区间隧道衬砌结构在不同衬砌厚度、采用不同衬砌材料情况下衬砌结构的地震反应.明确了在地震作用下区间隧道容易遭受破坏的一些薄弱部位,设计时应重视这些薄弱部位的抗震设计,对薄弱部位进行加强.总结了一些区间隧道的地震响应规律,对区间隧道的抗震设计具有参考意义.     

浅埋隧道岩土体参数正交反演及衬砌工作状态评价

基于现场监控量测数据、正交设计理论、有限元理论和钢筋混凝土结构相关理论,提出合理评价隧道衬砌工作状态的新思路。即以拱项下沉和洞周收敛监测数据为依据,选取典型围岩物理力学参数,设计正交试验方案,采用有限元正交反演分析,得到岩土体计算参数;在此基础上通过有限元正分析,计算隧道衬砌内力,综合确定最危险截面;再根据钢筋混凝土结构理论计算衬砌的设计内力,提出采用衬砌结构安全度来评价隧道衬砌的安全状态,并将其工作状态分为安全、极限和危险3个状态。最后,以马鞍山隧道工程为例,对其衬砌结构的工作状态进行评价,得到其安全度为1.124,基本处于安全可靠状态,可为相关隧道的设计和施工提供借鉴和参考。     

寒区隧道衬砌结构冻胀破坏规律研究

冻胀力是造成寒区隧道冻害时常发生的主要原因。通过对寒区隧道衬砌结构冻胀力产生机理进行研究,认为冻胀力是围岩整体冻胀和局部冻胀共同作用的结果,并采用弹性力学计算方法推导了冻胀力的计算公式。利用有限元分析软件TRAS研究了青沙山隧道衬砌结构冻胀破坏规律及防治措施,研究发现:拱顶和拱脚处衬砌结构安全系数较低,容易发生冻胀破坏;增加衬砌厚度来预防冻胀力效果不明显,建议采用钢筋混凝土结构。     

隧道衬砌厚度不足对衬砌结构承载力影响

目的对某城市隧道检测,探究隧道是否会因衬砌厚度不足或衬砌减薄而对结构安全及承载力造成影响.方法通过模拟实验,选取典型的衬砌断面为研究对象,用层次分析法衡量安全因素权重值,建立模型对不同程度的衬砌厚度不足情况进行承载力和变形分析.结果当实际衬砌与设计厚度比值从0.9降到0.5时,最大竖向变形值从18 mm增加到45 mm;当其比值小于0.7时,其承载力安全系数显著减小,结构安全系数降低;当比值大于0.7时,结构安全.结论衬砌厚度在不同工况下,结构承载力和安全性随着衬砌厚度与实际厚度的比值减小而减小.隧道衬砌厚度达不到设计要求会削弱结构的承载能力且影响其正常使用.     

基于荷载-结构模型对开裂二衬结构的安全性评价

以兰新高铁祁连山隧道二衬裂纹为研究对象,根据铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定,对隧道主要裂缝进行安全评价,给出安全等级;同时基于荷载-结构模型理论,应用ANSYS有限元分析软件,对开裂缺陷二衬结构进行承载力计算,得出加固补强前隧道抗压、抗裂安全系数,可为类似隧道二衬裂缝结构的安全性评价以及加固治理提供参考。     

隧道初期衬砌支护系统的可靠度分析

针对隧道初期衬砌结构,构建考虑综合安全系数的功能函数,将隧道初期喷射混凝土支护结构作为串联体系,采用区间估计的“宽界限法”对隧道衬砌结构的体系进行分析,在此基础上确定体系的失效模式.将极限位移条件下轴力和弯矩所对应的位移与施工监测中的位移进行对比;考虑材料性能参数、几何尺寸等的随机性影响,分析中采用蒙特卡罗有限元方法,...     

硬岩隧道锚喷支护施工过程非线性有限元分析

聚丙烯纤维喷混凝土作为隧道锚喷支护中的新型支护方式,具有施工便捷特点,并可以改善混凝土的性能和耐久性。文章采用非线性有限元法对东巨寺沟硬质围岩铁路隧道进行了大断面开挖-锚喷支护施工全过程分析,分析了施工过程中围岩的位移变形、应力、塑性区分布特征,验证了隧道支护后的围岩稳定性和支护效果。     

隧道二次衬砌可靠性的仿真模拟分析

由于隧道的开挖施工,使得围岩受到扰动。为了确保隧道结构体的安全性,因此需要施工衬砌,亦即衬砌,亦即一定厚度的混凝土。然而衬砌的参数往往都是通过工程类比法来确定的,很难根据具体的工程条件得出相应的合理衬砌参数,这就使得衬砌的可靠性缺乏理论依据。借助弹塑性理论,将衬砌简化成厚壁圆筒,进行可靠性试算分析;同时结合数值方法对衬砌进行仿真模拟分析,最终确定合理的衬砌参数。     

浅埋暗挖大跨盾构接收井横通道临时支撑拆除技术

北京地铁6号线二期起点至物资学院站区间盾构接收井横通道开挖跨度15.6m,采用双侧壁导坑法施工,二衬施工时,临时中隔墙支撑拆除安全风险很大。本工程采用保留部分临时工字钢支撑,在对其进行有效的防水处理的基础上进行二衬施工,减少了隧道变形和对周边环境的影响,确保隧道上方管线安全,取得了良好的效果,同时也提供了一套适用于复杂环境下地铁暗挖大断面隧道二衬施工技术。     

不同应力场软弱围岩公路连拱隧道力学特征试验

为了更全面了解不同应力场软弱围岩公路连拱隧道的力学特征,选择曲中墙连拱隧道结构形式,基于"先加载后开洞"思路,开展施工过程相似模拟试验,研究不同应力场软弱围岩连拱隧道施工应力变化特征,分析应力场对支护结构受力的影响。试验结果表明:不同应力场,在左、右洞开挖过程中,侧压力系数较小时,拱底和拱顶应力释放最为显著,侧压力系数较大时,拱腰应力释放最为显著;围岩与衬砌接触压力,除在中墙顶、底方向随侧压力系数的增大而略有减小外,其他各方向均随侧压力系数的增大而增大;中墙压应力的量值随侧压力系数的减小而增大;左、右洞衬砌结构内外侧受力不对称,且侧压力系数对衬砌结构的切向应力影响很大,即随着侧压力系数的增大,切向应力最大值位置逐渐由外侧拱腰向拱顶过渡。     

大直径土压平衡盾构下穿既有线U型槽结构变形

为确保盾构安全顺利地下穿地铁运营U形槽线路,避免下穿过程中引起U形槽结构过量沉降,影响运营安全,以北京新机场线2、3号风井盾构区间大直径土压平衡盾构下穿既有大兴线U形槽为工程背景,研究了砂卵石地层盾构隧道开挖对U形槽变形影响。通过对U形槽结构竖向位移、横向位移、轨道竖向位移、轨距等大量监测数据进行分析,得出盾构隧道开挖过程中既有结构的变形规律。结果表明:下方隧道开挖会造成U形槽和轨道结构产生不均匀隆起、沉降变形,竖向变形在2. 0 mm以内;隧道横向变形表现为不规则波动,变形在±0. 5 mm以内;轨距变化在±1 mm以内。既有U形槽结构竖向位移与盾构掘进参数关系密切;通过严格控制盾构施工参数,采用二次注浆、深孔注浆方式对管片背后进行填充,可大幅减少结构沉降。研究结果可为控制U形槽结构变形,确保既有线运行的安全提供借鉴。     

基于渗流-应力耦合分析隧道双层衬砌力学特性

城市地铁盾构隧道支护结构主要为单层衬砌。为满足支护结构承载、防渗、开裂等要求,双层衬砌结构设计日益成熟。为揭示双层衬砌力学特性,首先通过推导渗流-应力耦合方程组,揭示地下土体应力、渗流相互耦合方程;基于渗流-应力耦合原理,利用ABAQUS软件,考虑围岩压力、隧道埋深等工况,计算、比较单层衬砌、双层衬砌的承载力特性,得到以下结论:(1)初衬、二衬在支护作用下均承载,但是初衬应力为二衬3倍左右,为主要承载结构;(2)在渗透系数减小的情况下,初衬应力增加、二衬应力减小,二衬的作用主要为防渗和安全储备。     

某水电站导流隧洞开挖与衬砌过程数值模拟研究

利用大型通用有限元软件ANSYS对潘口水电站导流隧洞开挖与衬砌过程进行数值模拟.隧洞开挖与衬砌采用ANSYS软件中的生死单元来实现,开挖与衬砌过程中的每一步荷载的施加均采用存储应力的方法来实现.衬砌跟进时间分别采用两种极端情况:(1)将隧洞部分岩体开挖后,待变形稳定后再加衬砌;(2)隧洞岩体开挖后,不允许变形,立即衬砌,也即边开挖边衬砌.这两种极端情况下的计算结果前者偏于安全、后者偏于危险,实际工程中隧洞开挖后的最佳支护时间应介于二者之间.故在两种计算结果的基础上结合工程实际情况和经验,对潘口水电站导流洞洞身段围岩及衬砌稳定进行评价,以期为实际隧洞工程设计提供依据.     

高应力炭质板岩隧道开挖支护结构受力评价研究

为探究高应力下炭质板岩隧道开挖过程中围岩位移、支护结构内力变化规律，依托渭武高速木寨岭公路隧道，采用有限差分软件FLAC3D建立三台阶七步开挖法下炭质板岩隧道的数值模型，提出强、中、弱三种支护方案；分析开挖距离对围岩位移、支护结构内力等因素的影响，并对支护设计参数合理性评价。研究结果表明：开挖过程中围岩累计沉降和收敛变形量比较：强支护＜中支护＜弱支护；开挖相同距离下，随着支护强度上升，支护提供的弹性抗力越强，围岩沉降和收敛变形减小；以强支护为例，支护结构轴力呈现先增大后减小的趋势，最终轴力不断上升但趋势变缓的特征，开挖距离50m趋于稳定；支护设计参数评价时，开挖距离（50m）结束，强、中、弱三种方案钢架受压安全系数最小值分别为3.903、3.718、3.264，#1拱顶处强支护钢架较喷射混凝土先破坏，混凝土安全系数最小值分别为3.491、2.987、2.666，#2左拱腰处喷射混凝土较钢架先破坏，故选择中支护方案，材料I25b×C25、初衬厚度26cm、钢架距离0.8m。研究结果可为类似软岩隧道开挖和支护结构的设计提供一定参考。     

对称曲率条件下导洞宽度变化对隧道的影响分析

作为特大断面公路隧道常用的开挖手段，双侧壁导坑法可以把大断面隧道划分为若干个小断面进行开挖，从而保证开挖过程围岩的稳定性。但是目前为止双侧壁导坑法导洞断面形式的设计标准还不够完善，为进一步优化其断面设计，以唐山市某隧道为依托，通过对软弱破碎围岩条件下采用对称曲率方式设计的侧导洞进行有限元模拟，对不同宽度侧导洞的洞顶沉降、围岩核心土应力及塑性区变化和临时支护受力情况进行分析。结果表明导洞宽度过大，容易引起衬砌结构内力过大，同时也不利于核心土的稳定性；导洞宽度过小，则会造成围岩应力集中程度过大，也会引起核心土上部分开挖时洞顶沉降过大而引起坍塌，此外导洞过小还会造成工作面狭窄，对施工造成不便，所以导洞宽度设计为7.2 m时较为合理。可见导洞宽度为整个断面宽度的三分之一时，将更有利于洞室稳定和施工安全。