黄土地区隧道衬砌背后空洞对结构影响模拟分析

通过对黄土隧道现场调研,测试和资料收集,得到隧道衬砌背后空洞的大小、位置及混凝土衬砌的强度等参数,采用ANSYS软件建立数学模型对隧道衬砌背后有空洞部位进行模拟分析,通过有无空洞的对比,研究空洞大小及所处位置对隧道衬砌受力及变形的影响程度,找出空洞的临界大小及最不利位置.     

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。     

隧道衬砌结构裂损机理及定量评估

隧道衬砌裂损影响衬砌结构的整体稳定性,并易引起渗漏水病害、基床病害和复合型病害等隧道病害,降低衬砌结构的耐久性和安全性.基于衬砌裂损的力学机理分析,将隧道衬砌混凝土裂缝发展过程分为6个阶段,给出每个阶段的状态描述,并针对引起衬砌裂损的隧道衬砌厚度不足及衬砌背后空洞两个影响因素进行深入研究,分别利用隧道衬砌的拉、剪应力集中系数进行计算,明确不同围岩条件下隧道衬砌厚度不足或衬砌背后空洞等因素与衬砌内部应力集中程度之间的内在联系,为进一步建立依据隧道衬砌检测结果进行隧道衬砌状态评估的评估体系提供了量化基础.     

地质雷达在隧道健康诊断中的应用

为了诊断运营隧道病害的程度，评价隧道的安全状况，分析了造成隧道衬砌背部存在缺陷的原因。阐述了采用地质雷达对隧道衬砌质量进行无损检测的原理及方法，井对某公路隧道进行了健康诊断。地质雷达探测结果表明：隧道衬砌背后出现的空洞都是孤立的，拱顶和拱腰的空洞总长占隧道总长的9％，隧道除拱顶衬砌厚度有4％小于设计值外，其余各部位衬砌厚度均大于设计值。对地质雷达探测结果采用钻孔法进行验证，其结果相吻合。利用检测结果评价该隧道衬砌结构安全等级，结果为B级。     

拱顶背后空洞影响下非对称连拱隧道结构裂损规律

通过数值模拟和模型试验,研究非对称连拱隧道拱顶背后空洞对衬砌结构裂损规律的影响。研究结果表明:1)中墙墙脚外侧是非对称连拱隧道的薄弱位置,无论空洞是否存在,衬砌结构均首先于中墙墙脚外侧发生开裂;2)拱顶背后空洞的存在导致结构裂损规律更加复杂,空洞附近产生多处开裂,并呈现出明显的非对称性,无空洞侧隧道裂损情况加剧,尤其是拱顶以及拱顶与中墙连接带;3)空洞位于大洞径一侧隧道拱顶时,对两侧隧道裂损情况均有较大影响,而空洞位于小洞径一侧时,对无空洞侧隧道裂损情况影响较小;4)空洞范围越大,对非对称连拱隧道结构裂损规律影响越显著,同等荷载条件下结构的裂损程度也更加严重;5)拱顶空洞改变了衬砌表面围岩压力的分布形式,导致拱顶附近区域产生应力集中现象,与结构裂损情况密切相关。     

基于近场动力学的隧道衬砌结构渐进裂损数值模拟分析

隧道衬砌的开裂问题一直是隧道施工运营中的重要问题。基于应变能密度等效的原则,将近场动力学理论和有限元思想结合起来,利用ABAQUS建立数值模型对衬砌裂缝的渐进开裂过程进行分析,通过与原型试验进行对比分析,验证了此方法的可行性。在此基础上分析了局部偏压、背后空洞和衬砌厚度不足三种因素对隧道衬砌开裂的影响,分析在此过程中裂缝分布和扩展规律,并分析由于开裂产生的衬砌位移和应变能释放的时程变化趋势。为现役运营隧道衬砌裂缝的防治提供一定的参考。     

公路隧道衬砌后空洞对结构安全的影响

基于公路隧道衬砌后空洞对结构安全影响的模型试验,利用ANSYS软件进行数值分析,研究隧道在不同的应力场中,空洞位于不同位置以及空洞被回填前后,衬砌结构的力学性状,并结合模型试验结果,综合评价隧道结构的安全性。分析结果表明:空洞存在于拱顶上方或右边墙背后,病害分别集中于隧道衬砌上半部区域或右半部区域;当空洞被回填后,病害多集中于衬砌拱圈的下半部或左半部,且随着侧压力系数的增大,这种情况越明显;空洞回填一般能使其结构安全性能提高10%～30%;结构性能提升最明显的区域是,在水平压力为主的应力场中,拱顶空洞回填后,承受弯矩减少达76%,在竖向压力为主的应力场中,右侧边墙空洞回填后,承受弯矩减少达71%。     

围岩空洞分布对隧道衬砌结构力学性能影响研究

既有调研表明相当比例隧道存在超挖且回填不密实、空洞缺陷等质量问题.隧道围岩空洞易引起衬砌结构出现变形开裂等损伤,需要深入研究围岩空洞病害对隧道结构的影响机制.采用有限元数值模拟,分析隧道围岩空洞位置变化对隧道结构力学状态影响,进而评价存在围岩空洞的隧道结构安全性,得到结果:无围岩空洞情形的衬砌结构均处于受压状态,存在围岩空洞情形衬砌结构的空洞处截面出现拉应力,致使衬砌结构出现损伤;围岩空洞位于左右拱肩情形对隧道结构破坏作用大于空洞位于拱顶及拱肩情形,且两种情形衬砌出现最大拉应力位置均存在空洞,表明围岩空洞对隧道衬砌结构力学性能存在较大影响.     

隧道衬砌空洞的探地雷达图谱特征研究

探地雷达作为一种高效、先进的无损检测设备,能够对隧道衬砌实施连续扫描,获得形象直观的探测图像,在公路隧道衬砌空洞检测中获得了广泛的应用.然而,由于探地雷达在我国的应用时间还非常短暂以及雷达图谱的复杂性,因此探地雷达空洞图谱的辨识还存在一定的问题.据此,通过空洞模型实验和隧道衬砌空洞现场实验,研究了模型空洞和公路隧道衬砌实测空洞的探地雷达图谱特征.在对实验数据及图像进行全面分析和对比之后,得到空洞探地雷达图谱的特征,据此提高隧道衬砌空洞探地雷达图谱的判读精度.     

黄土隧道施工质量缺陷分析与处理探索

通过对陕北地区黄土隧道施工管理的工程实践,对黄土隧道施工中常出现的初期支护入侵二次衬砌断面导致二次衬砌厚度不足、初期支护施工出现钢拱架间距过大、下导坑拱架底部没有伸入仰拱且有黄土夹层、二次衬砌错台、仰拱厚度不足、衬砌背后有空洞等质量缺陷进行了分析,并总结了处理方案和预防措施,最终提出施工管理措施,以便更好地管理黄土隧道的施工,保证工程施工质量.     

公路隧道裂缝处治技术

裂缝是公路隧道衬砌结构中最常见的病害之一,严重影响隧道安全使用和衬砌承载力。对运营公路隧道随机衬砌裂缝进行统计,得出不同部位裂缝分布规律。本文分析了武都隧道裂缝形成原因,重点介绍了裂缝处治技术——封闭裂缝注胶,然后粘贴碳纤维布。最后,对该技术在公路隧道裂缝病害处治中的应用前景做出展望。     

黄土公路隧道衬砌开裂分析

衬砌开裂是黄土公路隧道普遍存在的病害。为了预防和处治衬砌开裂,保证黄土隧道结构的长期稳定性,针对甘肃省榆中县新庄岭黄土公路隧道衬砌开裂的病害特征,运用数值仿真、实测等手段分析了病害产生的机理和原因。结果表明,黄土浸水导致土体强度降低、变形增大,从而增大了围岩塑性区范围和变形压力,恶化了衬砌结构受力状况,使衬砌结构拱顶内侧及拱脚外侧被拉裂,进而使拱脚内侧被压裂。根据隧道病害状况,提出了采用环氧树脂嵌补及凿槽嵌入钢拱架法处治衬砌开裂的建议,为分析和处治黄土公路隧道衬砌开裂提供了依据。     

隧道衬砌裂损渗漏病害整治

本文以新济公路石匣隧道为研究对象,针对隧道衬砌出现的开裂、变形、渗漏水现象,采取衬砌背后注浆、无压半管排水和喷锚加固等先进技术对隧道进行了加固处理,取得了良好效果。     

不同位置空洞条件下隧道的破坏模式试验研究

隧道空洞是影响隧道稳定性的重要原因之一,因此开展了空洞在拱肩、边墙、拱脚及拱底等位置的模型试验,总结出存在不同位置的空洞隧道的破坏形式和破坏顺序.试验结果表明:拱肩空洞模型在空洞的边界位置和拱脚处现受压破坏,底板出现开裂;边墙空洞模型在空洞位置相应的衬砌出现压溃及拱顶产生开裂;拱脚空洞模型是拱脚位置衬砌受压破坏以及拱顶产生开裂;底部空洞模型是在底板衬砌位置及相应拱肩衬砌受压破坏以及拱顶出现开裂,研究结果为隧道的顺利施工和后期维护提供参考依据.     

空洞对隧道结构的影响计算

通过进行隧道数值模拟计算,了解模注混凝土衬砌中空洞对结构的影响。通过对山东博山～莱芜隧道Ⅴ级围岩深埋情况隧道整体结构随空洞大小变化的研究,了解空洞对隧道整体结构中拱顶的危害最大,得出定性的结论,指导隧道后期运营。     

岩溶隧道衬砌水压力分布规律研究

长期以来隧道衬砌水压力问题，一直是人们争论的焦点。依托宜万铁路岩溶隧道工程，对不同防排水方式（即全封堵、堵排结合及排放方式）的隧道衬砌水压力分布规律进行研究，研究方法主要采用模型试验及现场测试方法，模型试验的比例尺为1∶16，试验台架可同时施加土压和水压。通过模型试验得出水压力分布规律：全封堵条件下衬砌背后水压力不能折减，注浆圈也不能有效减小水压力；隧道内排水后衬砌背后水压力明显减小，并随着排水量的增加，水压力基本成直线下降；相同排水量时，注浆效果越好，衬砌背后水压力减小越明显；隧道采用全排导方式时，衬砌仍承受一定的水压。由模型试验得出的水压分布规律的部分结论，在现场水压力测试中得到了验证。     

基于灰色关联的隧道衬砌裂缝致灾通道分析

统计分析了109条含有衬砌裂缝的隧道,获得了衬砌裂缝分布的特征规律和可能导致衬砌裂缝的底事件及其统计概率,建立了衬砌裂缝故障树模型.运用灰色关联分析法,确定了造成衬砌裂缝的主要致灾通道.为了获得可靠的底事件概率,提出了将统计概率与专家调查所得概率相结合的方法.结果表明:偏压、背后空洞、渗漏水、松弛地压和不均匀沉降等为衬砌裂缝的主要致灾通道.     

地质雷达在大别山隧道衬砌质量检测中的应用

应用地质雷达大别山隧道衬砌质量进行了无损检测。介绍了地质雷达工作原理和检测方法,提出了不同衬砌质量问题的识别方法与典型雷达图像,得到了衬砌厚度、空洞、充填不实、积水等情况,为隧道质量评定提供了可靠的依据。     

关于隧道渗漏水处理的研究

根据康西公路地形特点,参照沿线石料钻探及石质试验数据,对隧道不同开挖方式进行了分析,对隧道漏水的处治进行了研究和探讨,提出了“先治水,后进行衬砌”的处理办法,并对洞内涌水、排水及衬砌的全过程进行了详细陈述。     

探地雷达新技术在隧道病害无损检测中的应用

针对达成铁路部分隧道边墙及拱顶背后不同程度存在空洞的情况,为消除安全隐患,应用雷达探测新技术,对重点隧道进行了无损检测 本文主要介绍了雷达探测的原理、检测方法及检测效果