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.     

隧道围岩与支护结构间的相互作用

结合某高速公路隧道施工,利用黏弹性理论,对隧道-初期支护与二次衬砌之间的相互作用进行了研究,并对载荷释放与围岩-支护结构受力进行了计算分析.首先,利用线性黏弹性理论,导出了圆形隧道施工中隧道-初期支护和二次衬砌中应力和位移解析表达式.然后,利用变形协调条件,导出了隧道-初期支护和二次衬砌间相互作用力和释放荷载分担系数.结果表明,若将流体模型模拟围岩,二次衬砌要承担所有围岩压力,若用固体模型模拟围岩,二次衬砌只要承担部分围岩压力.最后,将围岩视为Poyting-Thomson三参数固体,二次衬砌视为弹性体,对载荷释放与围岩-支护结构的变形与受力进行了计算分析,给出了不同荷载分担比下二次衬砌的变形与受力,为隧道施工与设计提供参考.     

基于ANSYS的严寒地区公路隧道二次衬砌纵向变形特性分析

严寒地区温度变化较大,隧道二次衬砌结构会发生较大的纵向变形,从而产生开裂。研究严寒地区二次衬砌纵向变形,可以对今后严寒地区公路隧道的变形设计研究和隧道的开裂养护工作提供一定的参考,具有实际的研究价值和意义。采用ANSYS数值模拟分析方法,对在严寒地区温度场中某隧道二次衬砌结构与防水材料之间接触时发生的变形特性进行了研究。研究结果表明:严寒地区隧道二次衬砌的纵向变形受温度的影响十分明显,温差越大,其变形和应力也越大,当温差为-44℃时,二次衬砌结构内产生的应力值为2.03 MPa,超过了限定的抗拉强度2.01 MPa,就会出现开裂。     

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。     

泉太隧道围岩破碎带施工方法可行性研究

以泉太隧道为依托工程,通过Midas/GTS数值模拟软件对围岩破碎带处采用台阶法和CD法2种开挖方法进行三维数值模拟,并与现场监测数据进行了对比分析。研究结果表明:在采用台阶法或CD法开挖时,均表现为在隧道拱脚、拱腰部位围岩应力集中、水平位移最大,拱顶和仰拱处竖直位移最大。相比于台阶法,CD法开挖条件下围岩应力、衬砌受力、围岩变形更小,但2种开挖方法均能满足隧道受力及变形要求。综合考虑施工难度、施工成本、施工工期等因素,可优先采用台阶法进行开挖,若实际开挖过程中发现隧道变形过大时,应及时换用CD法开挖。现场监测的水平收敛位移和拱顶沉降变化规律与数值模拟结果趋势相同,但变形稍大于模拟值,在施工过程中应加强监测。     

茶镇隧道二次衬砌施作时机的确定

针对隧道工程二次衬砌施作时机的问题,依托茶镇隧道工程,选取4个断面为研究对象,对拱顶沉降、支抗内力的监测数据利用MATLAB进行回归分析,分别依据"变形速率准则"、"极限位移准则"、"支护抗力最小"的原则,确定应用不同准则下二次衬砌施作时机,并通过对比分析,确定最佳支护时机.研究结果表明:拱顶有效应力能够替代支护抗力研究隧道衬砌;二次衬砌最佳支护时机建议取初期支护后21~23d,距掌子面距离47~54m.     

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。     

不同地震动输入下山岭隧道洞口段抗震性能研究

为研究不同方向地震动输入下山岭隧道洞口段的抗震性能,通过建立有限元数值模型分析隧道洞口段的动力响应特征及二次衬砌的安全性能。结果表明:最大位移在Y向地震动输入时最大,Z向次之,X向最小,最大值出现在拱顶处,最大加速度和最大主应力在X向最大,Y向次之,Z向最小;在不同地震动输入下,隧道洞口处最大主应力变化幅度最大,说明隧道洞口段受地震影响较大,是抗震的薄弱环节;隧道洞口段各部位的轴力分布较均匀,整个隧道处于受拉状态,安全系数满足规范要求,但在拱顶和左、右拱脚处安全系数已接近限值,需要在隧道施工中采取一定的加固措施,以保证隧道的稳定性。     

隐伏溶土洞对地铁盾构隧道影响的技术研究

溶土洞的存在改变了隧道施工围岩支护系统的受力变形特征,不同空间分布的溶洞对隧道施工的力学行为影响不同。根据地质勘查资料可知,溶土洞位于基层的炭质石灰岩中,主要位于隧道底部,部分位于隧道之间。而本工程溶洞基本上与隧道底部相距较远,土洞与隧道底部相距较近。为此,本文就溶土洞的大小和距离隧道底部距离变化对盾构隧道受力、变形及围岩受力、变形特征的影响进行分析。     

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。     

深部巷道锚杆与衬砌支护的数值模拟研究

采用大型有限元数值模拟软件ANSYS,对深部巷道锚杆与混凝土衬砌支护前后围岩变形规律进行了数值模拟,对不同支护后围岩位移及塑性区的变化情况进行了系统分析.结果表明,混凝土衬砌支护显著提高了围岩的强度和承载能力,可有效地控制深部巷道的损伤变形.     

浅埋偏压隧道变形特征及施工方案优化

为研究隧道洞口浅埋偏压段的变形特征,采取现场隧道变形监测和围岩室内三轴率敏性试验相结合,建立隧道围岩的弹黏塑性本构模型.通过有限元软件ABAQUS的UMAT子程序开展了隧道变形三维弹黏塑性数值分析,探讨了隧道在三种开挖工法下的拱顶沉降、水平收敛位移、围岩最小主应力及围岩塑性区分布规律,以此确立合理有效的施工工法.研究结果表明:预留核心土法、三台阶法以及上下台阶法这三种施工工法引起的地表沉降,其深埋侧分别是浅埋侧的2.01,1.48,1.83倍,边墙两侧最小主应力则分别相差0.11,0.29,0.05 MPa,表明偏压隧道的应力场和位移场在开挖支护过程中呈现出不对称分布的特点;选出适宜的施工工法为上下台阶法,采用此工法可以使拱顶沉降及地表沉降减少11.7%~22.1%,而且在施工过程中支护结构受力最为合理,有利于偏压隧道的长期稳定.     

俄罗斯族成人的皮褶厚度及其年龄变化

测量了336例(男186例,女150例)俄罗斯族成人的6项皮褶(面颊部、三头肌位、二头肌位、肩胛下位、髂前上棘位及腓肠肌位)厚度值,分析了俄罗斯族成人皮褶厚度随年龄变化的趋势.结果表明:(1)俄罗斯族成人躯干部皮下脂肪厚于四肢部位,以背部最突出;(2)6项皮褶厚度的性差均极显著(p<0.001);(3)男性40岁后皮褶厚度下降,但到50岁以后又回升;女性40岁后肩胛下皮褶厚度下降,其余在50岁后下降;(4)女性20～岁组和30～岁组的髂前上棘位皮褶厚度有显著的组间差异;(5)男女全身各部皮褶厚度均呈正相关;(6)俄罗斯族成人皮褶厚度发育劣于北京、大连等大城市汉族.     

城市公路隧道衬砌结构碳化寿命可靠度预测模型

影响城市隧道衬砌结构耐久性的因素复杂,保护层厚度、温湿度、CO2浓度以及混凝土强度等因素对衬砌结构服役寿命有着显著的影响。分析城市隧道衬砌结构耐久性服役寿命影响因素的概率分布特征,提出基于碳化经验公式的耐久寿命概率预测方法。根据可靠度理论,基于结构的可靠指标提出了结构的服役寿命预测方法,该方法弥补了现有模型在参数取值方面的不足,并且能够满足对结构整体寿命预测的要求。建立可靠指标与时间的关系,预测衬砌结构的失效时间,以此作为结构的耐久寿命,完善了混凝土结构的寿命预测方法。     

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。     

羊头山隧道开挖围岩稳定性监测分析

台州市域铁路S1线羊头山隧道为车辆段驶离后进入市区的首座隧道,根据地质岩土力学情况,设计为单洞双线转双洞双线掘进。为了掌握施工中围岩稳定程度与支护受力、变形的力学信息,判断设计、施工的安全性,实际作业过程中采用预埋监测点的方式监测围岩位移。根据羊头山地质力学特征以及隧道围岩等级进行数值建模和实际监控量测,定量分析围岩变形和隧道稳定性,通过综合分析模拟和实际观测矿山法隧道的围岩位移情况,掌握围岩和支护的变化信息,分析、评估和预测出围岩的变形趋势。     

三台顶隧道围岩动态监控量测数据分析

目前，新奥法在隧道设计和施工中已得到广泛应用，监控量测技术是现代隧道新奥法施工的重要组成部分，是监控围岩与结构稳定性的重要手段。采用新奥法进行隧道施工时，对于Ⅳ级以上围岩隧道，施工监控量测是必不可少的，它是确保初期支护安全，合理确定二次衬砌施作时间的关键工序，     

大断面硐室钢模台车混凝土衬砌施工技术应用

煤矿井下大断面硐室在锚网喷支护后进行二次混凝土衬砌施工,但对于水泵房、主运输通道等断面较大、跨度较长的硐室,如果采用传统的混凝土衬砌方式,就需要搭建脚手架和作业平台,操作复杂且工期较长,而使用钢模台车施工作业方便,混凝土衬砌结构牢固。本文介绍了大断面硐室混凝土衬砌常规施工方案,并且阐述了钢模台车浇筑、衬砌施工技术,旨在营造安全的井下作业环境。     

隧道施工控制要点及处理措施

<正>一、拱墙、仰拱施工1.施工控制要点。(1)拱墙、仰拱环向施工缝处采用中埋式、外贴式、橡胶止水带、遇水膨胀止水胶等。纵向施工缝处采用混凝土界面剂及遇水膨胀止水胶等。(2)止水带埋设时用勾槽卡紧,接口处一定要粘贴牢固,防止浇筑砼时止使水带变形,起不到止水作用。(3)环向施工缝端面应预留浅槽。槽应平直,槽宽比止水带     

大断面公路隧道扁平率及围岩状况受力分析

利用有限元软件MIDAS-GTS,建立地层结构模型,分析3种围岩、3种扁平率组合下的大断面扁平隧道受力情况,比较控制点的锚杆轴力、喷混轴力、喷混弯矩及衬砌的位移.研究表明:当三类围岩扁平率为0.588,四、五类围岩扁平率为0.625时,既能保证横断面受力最小,又能维持良好的稳定性,为最优断面.