浸水湿陷黄土隧道加固地基受力与变形性状数值研究

为了研究湿陷性黄土地层隧道基底受力与变形性状及湿陷变形问题,依托室内大型物理模型,通过数值方法系统研究基底浸水和未浸水工况下基底受力和变形性状。结果表明：在基底加固前后,基底应力最大区域均位于墙脚,应力沿横向和纵向都有增大趋势;加固前后基底土体变形规律基本一致;桩体在黄土隧道复合地基中承担大部分荷载,桩土应力比为4～8;加固地基能有效控制浸水条件下衬砌结构的整体沉降。     

黄土隧道围岩局部浸水静力特征分析

我国西北地区湿陷性黄土分布广泛,由于其具有孔隙大,强度低等性质,导致黄土隧道修建时面临极大的困难与挑战。为了深入研究黄土隧道围岩局部浸水后对隧道结构稳定性的影响,本文依托定西锦屏隧道,借助Midas/GTS建立隧道模型,分别针对正常开挖后和局部浸水两种工况进行对比分析。研究局部浸水后黄土隧道围岩和衬砌结构的变形规律和力学特征。结果显示：正常开挖与浸水后,围岩最大沉降值均出现在隧道拱顶,开挖后最大沉降值为9.60mm,局部浸水后围岩最大沉降量增大到13.18mm;隧道开挖后围岩最大主应力为59kPa,浸水后,围岩最大主应力出现在拱顶与仰拱处,最大值为89kPa。黄土隧道围岩局部浸水后,衬砌结构的最大压应力为5.06MPa,最大拉应力2.08MPa。最大压应力只达到设计强度的42%,最大拉应力超过抗拉设计强度。     

浅埋黄土隧道塌方处理技术

黄土隧道施工难度大,围岩几乎无自稳能力,施工中极易造成塌方,文章根据青兰高速直罗隧道黄土段的塌方处理施工经验,总结出了技术可行、经济合理的施工方案,取得了良好效果,对类似工程的处理提供了借鉴。     

复合桩基梁式承台受力性状模型试验

通过梁式承台系列的复合桩基室内模型试验,研究了极限荷载下不同桩距的桩-承台-地基土的受力性状.试验结果表明:承台梁在墙下条形荷载作用下,地基反力分布呈马鞍形;随桩间距的增大,桩对承台梁的支承作用逐渐增强,承台梁由整体受弯过渡到局部受弯,在梁式承台下桩的支承性质为弹性支座.建议在承台梁内力计算中,应结合上部荷载形式和地基反力的分布,考虑桩距对承台梁内力的影响,及桩间距增大对桩支承作用的增强效应.     

浅埋黄土隧道下穿公路施工技术

浅埋黄土隧道下穿公路施工安全要求高,施工难度大。本文结合顿村浅埋黄土隧道的成功实践,详细阐述了浅埋黄土下穿公路施工方法,为解决浅埋黄土隧道下穿公路施工问题提供了可供借鉴的经验。     

软岩地质条件下浅埋隧道锚缩尺模型试验

为研究隧道锚的受力变形和锚碇承载特性等问题,在重庆几江长江大桥工程北岸现场开展1∶30缩尺模型试验。试验结果表明：从相似设计荷载240 kN 到1680 kN,双锚碇前锚面沿拉拔方向的最大位移平均值为0．020～0．808 mm,双锚碇前端上部地表岩体铅直方向的最大位移值为0．028～0．749 mm,双锚碇后端上部地表岩体铅直方向的最大位移值为0．014～0．645 mm;锚碇围岩破裂类型是拉剪复合型破坏;锚碇上方地表横桥方向参与抗拔作用的岩体范围约2～3 m,而沿锚碇轴向参与拉拔作用的岩体破坏区类似一个倒塞体形状;通过试验得到模型锚的可靠抗拉拔承载能力为1344 kN;模型锚在840 kN 下的流变趋于稳定,其长期安全系数为3．5。模型试验结果表明软岩地质条件下浅埋隧道锚具有较高的抗拉拔承载能力,证明此设计方案是可行的。     

浅埋黄土隧道开挖变形分析及预测

由于中国地铁的高速发展,很多城市开始修建地铁,地铁的修建为人类拓展了地下空间,带来了交通的便利.黄土隧道暗挖需要考虑的是地层产生的沉降,如何在开挖过程中控制好沉降是需要我们解决的主要问题.以兰州轨道交通为工程背景,借助Midas-GTS-NX有限元软件进行建模计算,分析在黄土中使用暗挖法进行开挖,模拟计算开挖过程最大沉...     

西北地区湿陷黄土对高铁桥梁桩基影响及沉降计算

近些年来随着高速铁路技术的飞速发展,高速铁路线路覆盖全国,我国幅员辽阔,伴随着不同地域的工程地质环境多种多样。对于高速铁路线路的高平顺性要求,需要严格控制线路的沉降。本文以徐兰高速铁路宝兰段渭河区某桥梁桩基础的浸水试验作为研究基础,分析产生桥梁桩基础沉降的各种因素,得到相应的桩基工后沉降计算方法,进而提出有效的控制桩基工后沉降的建议及措施。     

非饱和黄土渠道浸水变形的离心模型试验研究

对两种不同的渠道深度和渠底地基厚度的自重湿陷性黄土渠道进行浸水变形的离心模型试验 ,得到了渠道浸水变形、渠道边坡破坏形式及边坡内部土体吸力的变化过程。该项研究对非饱和黄土的结构性、湿陷变形、吸力量测及变化等问题 ,具有理论和实际意义     

大断面黄土隧道浅埋偏压病害处理技术

本文通过对郑西客运专线贺家庄隧道出口段施工的介绍,探讨了大断面黄土隧道浅埋偏压的病害处理技术。希望对今后大断面黄土隧道浅埋偏压的设计与施工,起到一些借鉴的作用。     

硬岩地区浅埋暗挖隧道施工地表沉降特征模型试验研究

城市地铁隧道开挖会对围岩产生扰动并破坏其稳定性,严重时甚至引起地层失稳而造成路面塌陷事故。为研究城市地铁浅埋暗挖隧道施工所引起的地表沉降基本特征,本文以青岛硬岩(花岗岩)地层为例,通过室内三维模型试验对隧道开挖过程进行了动态模拟,总结出不同工况下开挖所引起的地表沉降规律,同时将数值模拟结果与室内试验结果作对比分析。研究结果表明：浅埋隧道的开挖会引起以地表沉降为主的地层变形,其横向沉降数值分布会呈现出“两侧小中间大”的沉降槽,这与数值模拟结果较为相符,即隧道正上方的沉降变形最大,越是偏离隧道中轴线则地表受开挖扰动越小;而纵向地表沉降则分为“缓慢变形”“剧烈变形”以及“变形稳定”三个阶段,上述阶段的影响范围基本维持在距掌子面-1.6D~1.6D(D为隧道洞径)之间。因此,试验所得结果可以应用在硬岩地区浅埋暗挖施工当中。     

隧洞结构受力及变形特征的离心模型试验研究

随着地下工程建筑的不断发展 ,对地下结构受力和变形估计的要求由定性走向定量 ,为此 ,结合一拟建大型地下隧洞工程 ,通过离心模型试验 ,研究了砂土中隧洞衬砌的土压力和变形特征以及施工间隙的影响。试验共做了 3个模型 ,分别模拟无间隙以及间隙高度为 10 cm和 2 0 cm的情况。试验结果表明 ,隧洞周围砂土通过发挥拱效应 ,在很小的支护压力下能够保持稳定 ,临界支护压力不仅远小于原位土压力 ,也远小于 Terzaghi松动土压力     

晋南地区大厚度湿陷性黄土场地现场浸水试验研究

结合大同—西安客运专线,对晋南地区大厚度湿陷性黄土进行了现场浸水试验研究;并在典型地区(山西省运城市闻喜县)采集大量原状土样,进行室内试验,获得了一系列黄土力学参数。试验结果表明:该地区黄土属Ⅱ级自重湿陷性黄土;不同深度土层均会出现多次湿陷,湿陷次数随土层深度的增加而减少;在距离试坑边缘不同位置处含水量不同,同时,在深度方向上,10 m以内水分入渗较为容易,10 m以下入渗较为困难;现场实测场地黄土的自重湿陷下限为10 m,和计算得到的场地黄土自重湿陷下限基本吻合;水分扩展形态呈喇叭形,扩散角大致在41°~45°变化;裂缝呈连续环形分布,宽度深度都较小;埋设的张力计和压力计验证了场地黄土湿陷性等级的正确性。该研究对大西客运专线建设具有现实指导意义和应用价值。     

Analysis of mechanical behaviors of big pipe roof for shallow buried large-span tunnel

A series of researches on mechanical behaviors of big pipe roof for shallow large-span loess tunnel were carried out based on the Wenxiang tunnel in Zhengzhou -Xi＇ an Special Passenger Railway. The longitudinal de- formations of the pipe roofs were monitored and the mechanical behaviors of the pipe roofs were analyzed at the test section. A new double-parameter elastic foundation beam model for pipe roof in shallow tunnels was put for- ward in Wenxiang tunnel. The measured values and the calculation results agreed well with each other, revealing the force-deformation law of big pipe roof in loess tunnel： At about 15 m in front of the excavating face, the pipe roof starts to bear the load; at about 15 m behind the excavating face, the force of the pipe roof tends to be stabi- lized; the longitudinal deformation of the whole pipe roofs is groove-shaped distribution, and the largest force of pipe roofs is at the excavating face. Simultaneously, the results also indicate that mechanical behaviors of pipe roof closely relate to the location of the excavation face, the footage of the tunnelling cycle and the mechanics pa- rameters of pipe roof and rock. The conclusions can be reference for the design parameter optimization and the con- struction scheme selection of pipe roofs, and have been verified by the result of numerical analysis software FLAC3D and deformation monitoring.     

拼装式矩形隧道环向接头抗弯性能试验

矩形隧道因空间利用率高、覆土浅和施工成本相对低廉等特点,成为最为较合适的断面形式,而环向接头性能对矩形隧道的抗弯承载力有重要影响。本文对一种矩形隧道的环向卯榫接头开展了大尺寸模型抗弯试验,探讨了拼装式隧道环向接头的结构变形和损伤模式。研究结果表明,卯榫接头在承受极限破坏前,接头的混凝土和钢筋应变均低于极限应变;螺杆接头的变形量比较小,主要原因是螺杆的锚固和止裂机制,使接头闭合和开裂阶段的最大张开宽度和压缩量都处于规范范围内;螺杆接头受力后表现出压缩弯曲破坏模式,其主要特征是前期承压,中期塑性变形与小扩张,后期压缩扩张,并导致接头破坏;卯榫接头受力变形稳定、承载能力高、控制裂隙能力强、塑性好而不发生脆性破坏,所以螺杆接头适合作为装配式框架隧道的接头方案。     

Prototype test study on mechanical characteristics of segmental lining structure of underwater railway shield tunnel

Based on the first unde rwater railway shield tunnel, the Shiziyang shield tunnel of Guangzhou Zhu- jiang River, the prototype test was carried out against its segmental lining structure by using ＂multi-function shield tunnel structure test system＂. And the mechanical characteristics of segmental lining structure using straight assembling and staggered assembling were studied deeply. The results showed that, the mechanical characteristics of segmental lining structure varied with the water pressures; especially after cracking, the high water pressure played a significant role in slowing down the growing inner force and deformation. It also testi- fied that the failure characteristics varied with straight assembling structure and staggered assembling structure. Shear thilurc often occurred near longitudinal seam when using straight assembling.     

深基坑内支撑调节对邻近隧道受力特性相互影响规律试验研究

现有基坑近接隧道施工的保护措施多为加强支护刚度或采用轴力伺服系统以减小围护结构变形,未能深入考虑支撑伸缩调控下基坑-隧道的受力特性。为了明确基坑开挖施工对邻近既有隧道影响以及可调节内支撑伸缩对“基坑-隧道”受力特性的影响规律,开展了砂土地基中“基坑-隧道”相互影响的室内模型试验研究。获得了隧道的内力、周围土压力、隧道上部地表沉降、地连墙变形、墙背土压力等变化规律。研究结果表明：深基坑开挖施工过程中,隧道呈现上下压缩、左右拉伸的趋势。临近基坑一侧的土压力减小迅速,远离基坑一侧的土压力表现为增大。周边地表沉降呈碟形。内支撑主动伸缩调控下,基坑下部支撑伸缩引起的隧道弯矩变化量大于调控上部支撑,同时伸缩三道支撑时影响最大。支撑缩短时,隧道拱顶、拱底弯矩值正向增大,拱腰弯矩值反向增大。支撑伸长时,拱顶、拱底弯矩值减小,拱腰弯矩值增大。支撑伸缩对隧道拱腰水平土压力影响明显,对拱顶和拱底竖向土压力影响微弱。     

新建立交隧道施工对既有隧道影响的模型试验

为分析新建立交隧道施工对既有隧道的影响,采用公路隧道结构与围岩综合试验系统对立交隧道进行三维物理模型试验。对既有隧道2个剖面的围岩压力、围岩内部位移及支护内力进行全程监测,通过分析得出：既有隧道Ⅰ剖面围岩压力受到的影响较大,Ⅱ剖面围岩压力受到的影响较小,各监测点的围岩压力基本处于减小状态,拱底围岩的稳定性降低;拱顶和拱腰围岩内部位移表现为拉伸变形,且拱顶处的变化值远大于拱腰处的变化值;既有隧道支护轴力变化的最终值基本为增加,支护弯矩变化的最终值都为减小;0.25D立交间距下既有隧道的围岩压力、内部位移及支护内力受新建隧道的影响较大,建议将立交隧道的立交间距控制在0.5D以上。     

盾构与浅埋暗挖隧道小净距并行施工工法优选

针对新建暗挖隧道对已建盾构隧道的影响,以济南地铁R3线盾构与浅埋暗挖隧道小净距并行段为依托,对暗挖隧道不同施工工法进行模拟优选,分析在帷幕注浆加固条件下新建暗挖隧道对已建盾构隧道管片变形及应力的影响,并结合现场实测数据对比验证优选施工方法的可靠性.研究结果表明:暗挖隧道施工工法对于地表沉降和隧道管片的变形影响显著,其中交叉中隔墙(cross diaphragm,CRD)法和双侧壁导坑法在控制地表沉降、管片变形及应力方面差异较小,且两者均优于核心土法和中隔墙(center diaphragm,CD)法.综合考虑施工速度、影响范围以及地表与既有盾构隧道变形控制等因素,确定暗挖隧道采用CRD法施工.现场监测表明采用优选的施工工法可以保证地表变形和盾构管片变形控制在允许范围之内.