整体式U形渠道不同断面结构抗冻胀性研究

针对倾角与渠道衬砌抗冻胀性定量关系存在不足的问题，以河套灌区D80整体式U形渠道为例，结合力学模型和数值模拟，分析不同条件下适用于当地冻胀环境的整体式U形渠道断面结构.结果表明:倾角越小渠道越窄深，渠顶水平冻胀量越大，渠底应力越大；反之，倾角越大渠道越宽浅，渠底竖向冻胀量越大.渠基土冻胀性、渠道混凝土衬砌强度和厚度对渠道抗冻胀性影响较大.对于亚黏土基土，选择0.07m厚衬砌，10°倾角为宜；对于粉土基土，选择0.08m厚衬砌，13°倾角为宜.     

永久船闸输水系统混凝土温度与应力观测分析

永久船闸输水系统衬砌混凝土是薄壁结构，其温控工作较为复杂．根据其温度与应力分析模型，分析了其表面和内部温度、应力的变化规律，为薄壁混凝土的洞室衬砌提供参考，具有重要的现实意义.     

地下圆形衬砌洞室在平面P波和SV波入射下动应力集中问题的级数解

利用Fourier-Bessel级数展开法，研究了平面P波和SV波入射情况下，圆形衬砌洞室的动应力集中问题，并给出了其级数解．数值结果表明。衬砌刚度对动应力集中系数具有重要影响，刚性衬砌、无衬砌和柔性衬砌三种情况的动应力集中系数在空间上的分布相同，但刚性衬砌情况的动应力集中系数最大，无衬砌情况次之，柔性衬砌情况最小；随着入射频率的增大，动应力集中系数的空间变化由简单逐渐变得复杂，动应力集中系数在多数情况下逐渐减小；波入射角度对动应力集中系数也有很大影响．     

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.     

纵向裂缝对隧道钢筋混凝土衬砌结构影响的试验

基于荷载 结构模型,开展了钢筋混凝土衬砌的加载试验.通过分析钢筋混凝土衬砌加载过程中结构的变形和裂缝展开规律,获得了纵向裂缝深度与结构转动刚度的关系曲线,提出了单一裂缝情况下钢筋混凝土衬砌的计算模型.该模型根据连接弹簧单元来模拟衬砌裂缝,弹簧单元的参数根据衬砌结构试验结果和理论分析确定.通过该模型得到的承载安全系数可以评价带裂缝衬砌是否需要进一步加固,对实际隧道工程具有指导意义.     

南水北调中线工程渠道混凝土衬砌施工技术

南水北调中线工程渠道混凝土衬砌采用机械化衬砌机施工，提高了工作效率，缩短了渠道衬砌施工工期，降低了施工成本，保证了工程质量。     

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.     

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.     

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.     

深埋圆形隧洞饱和土-衬砌简谐振动的解析解

在频率域研究深埋圆形隧洞饱和粘弹性土体-衬砌系统耦合简谐振动的动力学特性.根据弹性理论和饱和多孔介质理论,分别得到衬砌和饱和粘弹性土体的稳态动力响应;通过衬砌边界条件以及衬砌与饱和土界面的连续性条件,得到衬砌边界均布简谐载荷作用下饱和土-衬砌系统稳态振动时的位移、应力和孔隙水压力等的解析表达式.考察物理和几何参数对系统动力学特性的影响.研究结果表明：孔隙水的渗透性对系统动力特性影响显著,不透水情形下系统响应远大于透水情形下的响应,且不透水情形下,衬砌厚度对系统响应具有显著影响.然而,土骨架与孔隙水相互作用系数和土体泊松比等对系统响应影响很弱.     

渠道衬砌与防渗技术的应用

本文阐述了渠道衬砌与防渗的类型及施工、渠道衬砌与防渗的结构、以及南郑县渠道衬砌与防渗存在问题，为渠道衬砌与防渗提供科学指导。     

平面SH波入射下深埋圆形组合衬砌洞室的动力反应分析

利用波函数展开法,研究平面SH波入射下,深埋圆形组合衬砌洞室的动力反应问题.利用得到的级数解和数学应用软件MathCAD编写计算机程序,讨论了入射波频率、组合衬砌结构的厚度比、弹性模量、泊松比、密度等因素对围岩和衬砌结构动应力集中系数的影响.结果表明组合衬砌确实能有效地发挥围岩的自承能力,降低衬砌结构的动应力集中,且在低频入射时效果显著.     

寒区隧道衬砌电加热试验研究

寒区隧道冬季易出现衬砌破损甚至滴水结冰等冻害，为此，除了做保温层外，主动加热系统也是必要的，主动加热系统主要由二次衬砌和保温层间的电热带组成.为了模拟隧道衬砌混凝土表面滴漏水结冰后从负温加热至正温的工况，对负温条件下的混凝土试件进行电加热模型试验研究，包括对单独试件及三联试件进行加热试验.结果表明:在采用长度2m、功率30W、埋置深度10mm的电热带，并选用40mm厚的聚氨酯板作为保温层时，混凝土试件表面温度能够在60min之内从-4℃升高至0℃以上.研究成果可为寒区隧道融冰防冻提供指导.     

石膏围岩隧道衬砌结构破坏模式及时变可靠度模型

石膏围岩具有很强的膨胀性和腐蚀性,在隧道全寿命周期内均会引起衬砌结构自身强度劣化及受力增加,严重影响隧道二次衬砌结构可靠性.针对石膏围岩膨胀特性和腐蚀性对隧道二次衬砌结构的影响分别建立了二次衬砌结构膨胀破坏模式和腐蚀破坏模式;考虑石膏围岩膨胀性和腐蚀性对隧道衬砌结构的综合影响,建立了石膏围岩隧道二次衬砌结构综合破坏模式;基于结构体功能函数,推导出能够初步考虑围岩膨胀性和腐蚀性的隧道衬砌结构可靠度指标计算公式;并分别建立了三种破坏模式下的时变可靠度分析模型.采用石膏围岩隧道衬砌结构综合破坏模式下的时变可靠度模型对礼让隧道进行了分析,得到其在使用寿命100 a内的可靠度指标变化规律.根据计算结果可以优化石膏围岩隧道衬砌结构的抗腐蚀、抗膨胀和支护结构设计参数,并对石膏围岩隧道使用寿命周期内的合理维护及维修提供依据.研究成果可推广应用于隧道衬砌结构的可靠度研究中.     

大断面隧道衬砌台车结构优化施工技术探讨

目前，大断面隧道衬砌施工标准要求逐步提高，在保证隧道衬砌混凝土施工质量的前提下，如何科学合理组织大断面隧道衬砌混凝土施工成为隧道项目施工控制的重点。通过某公路隧道工程具体实例，阐述了衬砌台车结构优化施工技术，并对其进行经济效益分析，实践证明．该项技术取得了良好的效果。     

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。     

功能梯度深埋地铁隧道衬砌结构变形特性

深部高应力环境将对地铁衬砌结构的变形和防水提出更高的要求.在已有的地铁衬砌结构设计理论基础上,将功能梯度材料引入到深埋地铁衬砌结构设计中,建立了功能梯度衬砌结构内力和变形的求解模型.设置衬砌结构的弹性模量沿角度方向以幂函数形式变化,并且在模型基础上对函数参数进行分析.结果表明:功能梯度衬砌在弹性模量参数ab的条件下变形较小.表现在结构设计上为:在衬砌顶部和底部配置高弹性模量混凝土,在中部配置弹性模量相对较低的混凝土有利于减小结构变形;此外,随着指数n的增大,结构变形减小.表现在结构设计上为:结构的整体刚度提高有利于减小结构变形.通过计算,当n=1时,衬砌结构满足变形要求,因此可以在设计中使n=1以节省衬砌成本.最后,以上海土层参数为基础确定结构外部荷载,采用荷载结构法对埋深65 m条件下的功能梯度衬砌进行了内力和变形求解,并且与弹性模量为功能梯度结构弹性模量最大值的均质衬砌进行对比.对比发现弹性模量参数a=1, b=0.9, n=1的功能梯度结构最大变形比均质结构小10%左右,并且两者弯矩分布没有因此产生较大变化,差异最大处在4.8%以内.因此功能梯度衬砌具有安全性和经济性的双重优点.研究工作为进一步研究功能梯度地铁衬砌的力学特性提供了一定的参考价值.     

地下圆形衬砌洞室对SV及Rayleigh波的动应力集中(I):3-D级数解

为了研究地下圆形衬砌洞室在入射平面SV波和Rayleigh波作用下的动应力集中问题,利用波函数展开法,求解出三维条件下的级数解.当衬砌与半空间介质相同时,级数解将退化为无衬砌时的结果.级数解为进一步定量分析衬砌洞室对入射平面SV波和Rayleigh波的动力集中提供了理论基础.     

机械化衬砌的施工过程及质量控制

衬砌机施工虽然还存在着诸多的问题，待需解决例如裂缝，但机械化施工已成为大型引水工程今后的发展方向。本文结合南水北调工程实例，简单讲述了机械化衬砌的全过程，可为类似工程提供一些参考。本文主要讲述机械化衬砌的施工过程，并结合南水北调中的工程实例，浅谈一下机械化衬砌中需注意的一些问题。     

混凝土衬砌渠道冻胀破坏的机理及力学分析

分析混凝土衬砌渠道冻胀破坏的现象和机理,给出了梯形混凝土衬砌渠道的冻胀力学模型,并进行了受力分析与载荷计算.提出了寒区混凝土防护层渠道最低衬砌厚度的计算方法.