高地温隧道隔热层方案优化设计及应用——以尼格隧道为例

为优化高地温隧道隔热层的设计及应用方案,以红河州建(个)元高速公路尼格隧道为工程背景,采用正交试验及数值模拟相结合的方法,研究了隧道风速、导温系数、围岩温度和隔热层的厚度对隧道内环境温度的影响。结果表明：夹心式硬质聚氨酯泡沫塑料隔热层对降低高地温隧道内环境温度有显著的作用,影响隧道内环境因素的顺序为隧道内风速、围岩温度、导温系数和隔热层的厚度;导温系数为0.02 W/(m·K)、厚度为5 cm的隔热层敷设方案,可将尼格隧道内的环境温度控制在31.45℃以下。该研究结果可为优化高地温隧道的隔热层设计提供参考。     

高岩温铁路隧道隔热效果研究

由于西部山区地质复杂,隧道在修建时都会不同程度地受到地质灾害的影响,其中高岩温便是比较显著的一种地质灾害.高岩温不仅对衬砌结构存在安全隐患,而且恶化隧道施工环境,甚至严重影响隧道施工人员和机具的正常作业.本论述以拉日线上的吉沃希嘎隧道工程为依托,通过现场实测、结合传热学理论,采用ANSYS有限元软件进行数值计算,通过在隧道初支和二次衬砌之间设置隔热层,研究了隔热层对二次衬砌温度场分布的影响.由ANSYS有限元软件数值模拟计算结果可知,无隔热层时,衬砌施做5d后的最大温度为45.976℃,分布在衬砌外边缘,最小温度分布在仰拱处,为28.342℃.在初支和二次衬砌之间设置了10 cm厚的隔热层,加载5d后,衬砌的最大温度为30.226℃,同样分布在衬砌外边缘,最小温度为28.024℃,分布在仰拱处.由此可见,隔热材料在很大程度上可以抑制围岩的高温向隧道内传递.     

桑珠岭特长隧道初始地应力场反演分析

桑珠岭隧道是拉萨-林芝铁路的控制性工程,工程区地质条件复杂,面临着深埋隧道高地应力灾害问题。因此,对其展开初始地应力场分析为保障隧道安全施工及优化结构设计具有重要意义。以现场勘察工作为基础,综合分析工程区地质资料,利用工程类比法和Anderson理论估算了隧址区主应力方向与量值范围;结合现场地应力实测数据,利用多元线性回归分析方法,进行了隧道工程区地应力场的三维反演计算分析。结果表明:测点地应力反演值与实测值在量值与方向上存在较好拟合关系;且同区域构造背景相一致,说明计算结果具有一定的合理性与可靠性。最后,通过分析桑珠岭隧道沿轴向的地应力分布规律,对隧道沿线的易发岩爆段及岩爆等级进行了初步预测,为后期隧道开挖及支护结构设计提供依据。     

盾构施工对黄土地层的扰动及管片衬砌受荷特征

为探明黄土地层中地铁盾构隧道施工对地层的扰动以及管片衬砌结构承受荷载的特征,依托西安地铁2号线穿越黄土地层盾构隧道工程,采用颗粒离散元方法从细观层面对盾构施工引起的地层应力变化及开挖面失稳形态进行模拟分析,同时对实际作用在管片衬砌结构上的土压力和主体结构内力(轴力、弯矩)进行现场动态跟踪测试,分析盾构动态施工过程及后期稳定后的土压力对管片衬砌结构受力的影响.研究结果表明:临空面的产生导致隧道拱顶及两侧部分水平应力和垂直应力发生显著变化.管片衬砌结构内力受施工参数影响明显,尤其是千斤顶推力和注浆压力.     

隧道特殊段衬砌碗扣支架法施工技术

宜万铁路W17标合同段白岩洞隧道为预留双线电气化隧道,隧道全长410m,属典型的中短隧道。受线路地形制约,白岩洞隧道进口段为下锚加宽加高段,为满足该段二次衬砌大体积混凝土浇筑,确保衬砌施工质量,采用了双线隧道下锚段衬砌碗扣支架法,对隧道特殊地段的衬砌支架组合台车的设计和受力进行了分析,此方法可供同类工程应用和借鉴。     

铁路大断面黄土隧道初期支护作用效果

以兰渝铁路胡麻岭隧道为工程背景,通过三维数值模拟结合典型断面现场监测,对铁路大断面黄土隧道初期支护的受力与变形特性进行综合研究,通过数值模拟得到黄土隧道在开挖扰动后初期支护的受力状态,将数值模拟结果和现场监控量测数据进行对比,获得典型断面围岩与锚杆轴力的变化规律,并对初期支护作用效果进行评价,找出施工过程中的薄弱环节,提出相应的优化措施.结果表明,数值计算与现场实测结果基本吻合,黄土地区隧道施工应坚持"及时支护、及早封闭"原则,确保开挖后围岩变形的稳定.     

海底隧道施工过程中初期支护受力特征试验研究

以厦门翔安海底隧道为依托工程,采用相似模型试验方式,研究在海水渗流场和围岩应力场共同作用下,隧道施工过程和变水头过程中,衬砌背后水压力的分布规律及受力特征.研究结果表明,隧道施工期间,在水土压共同作用下,隧道开挖对前方土体的影响范围约为2倍洞径,隧道开挖过后约1倍洞径,初期支护背后水压及应力趋于稳定;在变水头过程中,控制水的排放量对调整初期支护背后水压,保证隧道结构的安全起至关重要作用.试验所得结论与现场情况基本一致.     

上软下硬地层隧道下穿建筑物矿山法施工风险控制

以青岛地区某区间隧道穿越建筑物工程为例,该地铁隧道因地质条件及周边环境的复杂性、不确定性等特点,采用矿山法施工,施工风险较高.本文结合该区间隧道工程地质及水文地质条件和周边环境特点,进行了数值模拟,结果表明,在上软下硬地层中采用矿山法分上下台阶施工安全、经济、快速,可以有效控制地表和拱顶沉降以及衬砌和支撑结构受力,确保施工过程的安全,并提出了具体的风险控制措施,从而确保该工程的顺利进行.对将来隧道在上软下硬地层中下穿既有线或建构筑物的施工具有一定参考价值.     

运营隧道裂损衬砌置换后新结构受力特性测试

为了分析衬砌置换的适用性,依托某二级公路隧道治理工程,对裂损二次衬砌置换后的结构受力特性进行了现场测试.测试结果表明:原初期支护与新施作的衬砌间接触压力较小,其值低于围岩松动压力计算值,且其分布呈现较为明显的非对称性;二次衬砌内力分布规律与接触压力分布规律类似,其轴力及弯矩值整体较小,表明衬砌置换后并未发挥明显承载作用,反映出依托工程采用衬砌置换手段并不合理.结合现场测试结果及衬砌置换施工实际情况,对衬砌置换的适用性进行了讨论,并给出了衬砌置换的适用条件及施工时的注意事项.     

超大断面浅埋隧道施工方法的数值模拟

以西成铁路客运专线得利隧道为工程背景,为合理选择超大断面隧道施工方案,使用ANSYS软件对该隧道B型断面进行了二维分步开挖模拟,分析了不同施工方法下隧道围岩及衬砌的应力和变形情况。根据西成铁路客运专线得利隧道的工程地质条件,分别探讨了台阶法施工和双侧壁导坑法施工工况下隧道衬砌的受力和变形情况。分析表明双侧壁导坑法施工引起的地层沉降小于台阶法施工引起的地层沉降,因而双侧壁导坑法施工的安全性高于台阶法施工。其中台阶法开挖的关键是上部开挖,双侧壁导坑法开挖的关键是核心土上部开挖。在隧道具体施工过程中,必须对这些重点部位加强监控量测,及时支护,确保隧道安全施工。     

高温养护混凝土及衬砌结构力学特征研究现状与分析

随着深部矿井和深长隧道的建设需要,混凝土结构面临着更加复杂的高地温环境。高温养护混凝土水化动力过程和力学特征规律与常温养护存在较大差异。概述了深部矿井和深长隧洞结构面临的高地温环境,分析了高温养护条件下混凝土水化动力过程,对高温养护混凝土力学性能演化机制和改善方法进行了综述;总结了不同高地温环境对衬砌结构黏结性能、温度场分布规律和受力特性的影响规律以及支护体系优化方法。认为高温养护混凝土水化反应机制不明确、温-湿条件耦合影响的非线性、工程研究领域和性能指标的单一性是高温养护混凝土性能演化表征及优化改性研究存在的主要问题。应加强高温养护条件下混凝土水化动力学模型的研究,建立温-湿度耦合养护条件下混凝土性能预测模型,拓展高温养护混凝土应用领域和强度等级的研究,以便更好地为高地温环境深地工程混凝土结构设计和应用提供指导。     

超大跨公路隧道开挖与支护稳定性分析

结合沈大高速公路改扩建工程中韩家岭单洞四车道隧道工程实例,对超大跨隧道施工中各个阶段的力学行为进行了数值分析,判断围岩与支护衬砌结构在各个阶段的安全性与稳定性。通过与室内模型实验、现场监控量测的有关结论进行比较,验证了数值分析结论的正确性,从而判断超大跨隧道支护衬砌参数是否合理、施工开挖方法是否可行。实践证明,该隧道的支护衬砌参数与开挖方法是可行的,为类似隧道的设计与施工提供了借鉴。     

浅谈铁路隧道防排水施工技术应用

隧道施工的质量控制要点之一是隧道复合式衬砌的防水施工,针对成昆铁路峨眉至米易段功能改造工程沈家坝2号隧道防、排水施工的控制要点进行了探讨。在铁路施工过程中,隧道防水直接影响到铁路的施工安全和后期运营安全,技术人员根据施工区域的地址地形、水文条件,做好隧道防水施工技术管理,从而保证隧道施工结构的安全,针对铁路隧道防水施工过程中存在的问题,从隧道排水工程、防渗水处理措施和做好铁路隧道防水工程施工管理工作等几个方面进行了探讨。     

列车动载作用下复杂岩溶隧道受力特性分析

论述了隧道衬砌-围岩系统动力分析的理论及计算方法,采用激振函数模拟列车竖向移动荷载,建立岩溶段连拱隧道的三维有限差分计算模型,分析了拱梁和直梁两种不同溶腔跨越方案中隧道结构变形和受力特性的差异.计算结果表明,两种不同跨越方式下隧道衬砌结构受力变形均满足规范要求.就跨越梁结构本身的受力特性而言,拱梁结构略有优势;但从施工安全性和经济性角度综合考虑,推荐采用直梁跨越方案.     

富水隧道衬砌结构受力特性与合理参数分析

随着控制排放的隧道防排水技术的广泛应用,抗水压衬砌结构的设计问题愈发突出。以峨汉高速豹狸岗隧道工程为依托,基于对现场实测数据的分析,结合数值模拟,研究了富水隧道二次衬砌结构的受力特性,拟合出衬砌结构及仰拱的水压力计算公式,确定了高水压下二次衬砌结构的合理设计参数。研究结果表明：试验断面水压力呈典型的“灯泡型”分布;基于实测数据拟合,获得二衬水压折减系数为0.31,仰拱水压折减系数为0.86;考虑围岩荷载和水荷载共同作用时,二衬结构墙脚部位承受最大的轴力和弯矩,为结构最不利位置;当水头高度≥50 m时,墙脚部位的安全系数小于2.0,说明原设计结构不能承受50 m及以上水头高度的水压。     

大断面黄土隧道初期支护合理施作时机

支护结构的合理设计是大断面黄土隧道设计的关键环节,结合在建铁路黄土隧道,采用数值模拟,分析大断面黄土隧道在不同初期支护时机情况下,支护结构、围岩受力状态和力学行为的变化情况.以控制围岩变形为核心,对大断面黄土隧道施工中,初支施作时机的选择给出了合理的建议.通过现场监测手段,得到了黄土隧道初期支护受力规律:黄土具有明显的流变特性,支护结构的受力很大一部分来自围岩流变产生的附加荷载;支护结构受力在空间分布上并不均匀对称,这些在设计中都应加以考虑.     

双层衬砌输水盾构隧道鲁棒性设计方法

双层衬砌输水盾构隧道设计需要考虑其施工过程及受力特性,同时地层的不确定性也影响结构的安全性能. 为此结合双层衬砌输水隧道的受力特点,基于极限状态设计原则,采用两阶段法分别计算外衬单独承担外压及内外衬共同承担内外压两种受力状态,对截面受力、收敛变形及最大裂缝宽度均加以安全性约束,建立了双层衬砌输水盾构隧道横断面鲁棒性设计方法及流程,并结合实际工程案例进行了结构设计参数的优化. 研究表明：鲁棒性设计方法综合考虑隧道建设成本及结构对外部参数变异的敏感性,引入约束多目标优化算法可以获取完整三维Pareto前沿面. 采用赋权重的方法统一两种极限状态下的鲁棒性指标,可以实现成本-鲁棒性的二维优化 . 通过将隧道分段并提取典型断面优化的方式可有效解决纵向不同区段参数变异性较大的问题,保证掘进中的参数统一及隧道安全.     

大跨度浅埋隧道工程地质特征及自稳能力分析

结合沈大高速公路改扩建工程韩家岭大跨度浅埋隧道,通过地质条件的现场调查,研究了该工程关键地段的地质特征,分析了采用新奥施工方法注意事项以及对工程稳定性的影响,提出了施工中充分发挥围岩自稳能力的具体措施.工程实践表明,韩家岭隧道是大跨度隧道、地质工程条件复杂,施工过程中,必须加强对岩体结构面和变形的监测,及时调整施工方法和施工工艺.尤其是加强重点部位自稳结构的监测和调整,充分发挥围岩自稳能力.所提出的建议方法为类似工程施工建设提供了借鉴.     

黄土隧道围岩变形规律分析

结合石羊岭隧道工程,对高含水率黄土隧道开挖支护后围岩变形进行了研究。利用Midas/GTS有限元分析软件,建立了有限元计算模型,分析了石羊岭黄土隧道开挖支护后的位移场,并与现场监控量测数据进行了分析对比,得到了黄土隧道的围岩变形规律,给出了合理的支护方案。结果表明:留核心土施工法适用于此隧道,并从开挖过程得到隧道位移分布及影响范围;从现场监控量测数据可以得出,变形经历三个过程,最终处于稳定状态。数值计算结果与现场监测数据基本一致,并得到初期支护与二次衬砌间隔的时间为25天。     

铁路隧道二次衬砌施工质量控制

结合铁路隧道二次衬砌施工实际,笔者根据隧道施工跟班作业经验,对隧道二次衬砌施工质量的影响因素进行了分析,并就控制要点进行了归纳,供同行参考。