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2 m、功...     

寒区隧道衬砌结构冻胀破坏规律研究

冻胀力是造成寒区隧道冻害时常发生的主要原因。通过对寒区隧道衬砌结构冻胀力产生机理进行研究,认为冻胀力是围岩整体冻胀和局部冻胀共同作用的结果,并采用弹性力学计算方法推导了冻胀力的计算公式。利用有限元分析软件TRAS研究了青沙山隧道衬砌结构冻胀破坏规律及防治措施,研究发现:拱顶和拱脚处衬砌结构安全系数较低,容易发生冻胀破坏;增加衬砌厚度来预防冻胀力效果不明显,建议采用钢筋混凝土结构。     

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。     

新建隧道爆破对既有隧道衬砌的影响分析

主要通过分析某Ⅳ级围岩双孔平行隧道,采用MIDAS/GTS软件进行二维模型计算得出了爆破振速数据,分析出隧道埋深相同新建隧道与既有隧道间距不同情况下,新建隧道爆破开挖产生的振动对既有隧道衬砌迎爆侧的边墙的墙顶和墙腰之间部位影响最大,既有隧道衬砌的振动速度随着隧道间距的增大而减小.     

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.     

公路隧道衬砌裂损渗漏整治方法

本文以新济公司石匣隧道为研究对象,针对隧道村砌出现的开裂、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。     

隧道衬砌厚度不足对衬砌结构承载力影响

目的对某城市隧道检测,探究隧道是否会因衬砌厚度不足或衬砌减薄而对结构安全及承载力造成影响.方法通过模拟实验,选取典型的衬砌断面为研究对象,用层次分析法衡量安全因素权重值,建立模型对不同程度的衬砌厚度不足情况进行承载力和变形分析.结果当实际衬砌与设计厚度比值从0.9降到0.5时,最大竖向变形值从18 mm增加到45 mm;当其比值小于0.7时,其承载力安全系数显著减小,结构安全系数降低;当比值大于0.7时,结构安全.结论衬砌厚度在不同工况下,结构承载力和安全性随着衬砌厚度与实际厚度的比值减小而减小.隧道衬砌厚度达不到设计要求会削弱结构的承载能力且影响其正常使用.     

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.     

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。     

强震作用下运营隧道裂损衬砌动力响应分析

运营隧道由于地质因素、施工因素与地下水因素造成衬砌结构带裂缝工作。在地震力作用下,带裂缝的衬砌的安全性难以保证。基于隧道衬砌结构裂损的不同位置和裂缝不同深度的考虑,建立了三维数值有限元模型,采用时程分析的方法研究了衬砌的动力响应。研究表明:①在地震力作用下,隧道衬砌受往复拉压作用;在剪切波作用下,最大弯矩、轴力发生在隧道横截面"X"位置;②带裂缝衬砌在地震力作用下,纵向裂缝处混凝土应力集中,主筋拉应力增大,其他位置内力与完好衬砌响应相同;③随着裂缝的位置不同,对隧道安全性的影响不同,影响顺序由大到小依次为225°、315°、270°;④衬砌初始裂缝深度越深,在地震作用下应力集中情况越严重。     

隧道裂损衬砌渗漏水红外特征识别试验研究

为探讨隧道裂损形式和衬砌渗漏水速度对渗漏水红外特征的影响,研发了可模拟隧道运营湿度、温度和照度环境的试验装置,对渗漏水红外特征进行了系统研究.研究结果表明:缺陷形式对渗漏水区几何分布(尤其是出水孔附近)有重要影响,随着渗漏速度的增加,缺陷形式对渗漏水区几何形态的控制作用有所降低;通过渗漏水高温区等温线的几何形状和质心距...     

陡倾层状岩体隧道衬砌承载力特性分析

采用ANSYS分析软件,分析层状岩体中不同厚度衬砌隧道结构受力,得出采用合适的衬砌厚度对实际工程有重要意义的结论.     

公路隧道二次衬砌裂损病害机理研究

公路隧道二次衬砌裂损病害对隧道结构的稳定性有着很大影响,为研究公路隧道二次衬砌裂损病害发生的机理,首先划分了衬砌裂损病害的3种类型,并对每种裂损类型展开了力学行为分析.以断裂力学作为切入点,研究了在围岩荷载及结构自身作用下衬砌产生的裂缝的发展规律,通过获取应力强度因子K、J积分、以及裂纹面的最大张开位移δ求得裂纹尖端应力和应变值,在此基础上,通过最大周向应力理论分析了Ⅰ型+Ⅱ型复合裂纹发生的临界条件.根据最大周向应力σθ所对应的应力强度因子值来对比临界强度因子值KIC,判断二次衬砌裂纹是否会发生扩展以及分析衬砌裂损病害发生的可能.获得了一系列有益的结论,能够对公路隧道二次衬砌裂损病害机理的理论研究和工程应用提供一定的参考和借鉴.     

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。     

氧化石墨烯对隧道衬砌混凝土性能的影响

氧化石墨烯作为一种新型功能材料,对水泥基材料有增强增韧的作用,隧道衬砌结构是沿隧道洞身用混凝土材料修建的永久性支护结构,由于特殊的服役环境,衬砌结构耐久性和力学性能比普通混凝土要求更高,且其耐久性主要体现在抗氯离子性能上。为提高衬砌结构性能,考虑在衬砌材料中添加不同掺量的氧化石墨烯,分别进行力学试验和抗氯离子渗透试验。试验结果表明:当氧化石墨烯掺量为0.03%时,混凝土28 d抗压强度为55.93 MPa(相比普通混凝土提高约30.77%),28 d抗折强度为10.90 MPa(相比普通混凝土提高约21.92%)且抗氯离子性能也有明显的提高。     

中间防水层对隧道复合式衬砌的受力影响

应变有限元法模拟隧道的开挖修建过程采用二维弹塑性平面应程,引入节理单元模拟复合式衬砌中间的防水层,分析了防水层对隧道衬砌受力的影响。分析计算表明,防水层对衬砌和围岩的内力有一定的影响,但从隧道设计的最终结果来看,影响并不大。     

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.     

寒区衬砌渠道的防冻胀措施

在北方地区由于冬季气候寒冷，衬砌渠道经常受到冻胀破坏。分析了冻胀破坏形成的原因，在此基础上提出了冻胀防治的具体措施，以延长渠道的使甩寿命，使其正常发挥作用。     

寒区隧道沿径向温度场变化规律及影响因素分析

为揭示寒区隧道衬砌结构和围岩沿径向温度场变化规律,采用控制变量法设置了21组计算工况,以年温度振幅等于0.05℃作为围岩温度影响边界确定标准,通过数值模拟计算,研究隧道衬砌结构和围岩年平均温度、年温度振幅沿径向深度变化规律,分析空气年平均温度、空气年温度振幅、围岩初始温度、围岩导热系数和导温系数5个因素对其影响。研究结果表明：隧道衬砌结构年平均温度和年温度振幅沿径向深度近似呈线性变化,围岩则分别呈对数函数升高和指数函数降低;衬砌结构、围岩年平均温度和空气年平均温度、围岩初始温度之间呈正线性相关,年温度振幅和空气年温度振幅也呈正线性相关,但不受围岩初始温度影响;空气年温度振幅降低,围岩温度影响边界深度减小,衬砌结构和围岩年平均温度整体上升;围岩导热系数增大,衬砌结构和围岩年平均温度整体略有升高,但空气至围岩表面年温度振幅衰减倍数明显升高,围岩年温度振幅整体减小,相应冬季围岩冻结深度减小;围岩导温系数增大,空气至围岩表面年温度振幅衰减倍数降低,围岩年温度振幅沿径向深度衰减减缓,衬砌结构和围岩年温度振幅整体较高,同时围岩温度影响边界深度增大,衬砌结构和围岩年平均温度整体减小,相应冬季围岩冻结...     

寒区隧道层间聚氨酯保温板的冻融特性试验

设置层间聚氨酯板是寒区隧道防冻的常用措施之一。文中采用室内模拟实验方法对实际工程条件下寒区隧道层间聚氨酯保温板的挤压浸水冻融特性进行了研究。实验结果表明:静力反复作用可导致聚氨酯结构破坏,压缩率增大,结构破坏后吸水率受控于压缩率;浸水冻融与静力挤压共同作用,会显著加剧对聚氨酯结构的破坏,压缩率和吸水率显著增大,影响最大的是饱和吸水,其次是自由吸水,最小是约束饱和吸水。鉴于工程条件下层间聚氨酯受到静力挤压、浸水和短周期冻融是普遍现象,抗压性能逐步降低、吸水性能逐步增强亦难以避免,必然降低聚氨酯的耐久性,进而影响寒区隧道的保温效果、围岩结构稳定与安全,据此不建议采用层间保温隔热方法进行防冻。