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。     

客专隧道渗漏水原因分析及防治技术

隧道渗漏水的防治是目前国内外隧道工程设计、施工重点和难点,直接影响隧道的外观、质量、以及运营安全。以福厦铁路客运专线陈坝隧道渗水整治为例,主要从隧道衬砌施工工艺、防水结构布设、衬砌渗漏水处理等几个方面入手,对隧道漏水病害原因进行了相关分析,提出了客专隧道渗漏水的预防和整治措施,对客专隧道渗漏水防治具有一定的借鉴意义。     

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.     

公路隧道衬砌背后空洞注浆处治的应用分析

受施工工艺、技术的影响和质量控制、管理等因素的制约,隧道衬砌背后难免会产生一些空洞或不密实带,埋下安全隐患,这对隧道结构的长期稳定及健康安全运营十分不利。本文以公路隧道为例,对衬砌背后存在的空洞缺陷采用压力水泥注浆法进行处治,并对处治后的效果以地质雷达检测为手段进行了评价分析,效果良好。     

公路隧道冻害防治技术

在分析梯子岭公路隧道冻害原因及对已有防冻害隧道工程调研的基础上，提出了在原衬砌外周设置防水层及防冻隔温层，然后再修筑套衬的技术方案。对隧道温度场进行了全面测试，得到其分布变化规律，为设计提供了依据。依据绝热原理，采用等效厚度换算法设计了防冻隔温层厚度，给出了防冻隔温层的施工工艺，并对防冻隔温层的效果进行了两个冬季的现场观察与测试。结果表明，防冻隔温层背部温度均控制在0℃以上，彻底解决了该隧道的多年冻害问题，该成果可成为寒冷地区既有或新建公路、铁路隧道冻害防治的参照依据。     

基于模糊事故树的公路隧道火灾危险性分析

根据隧道火灾事故的不确定性与传统火灾风险分析方法的主观性等特点,以火灾理论以及系统安全工程理论为基础,建立了公路隧道火灾模糊事故树分析(FFTA)模型;应用三角模糊理论,求出基于专家认知水平的基本事件模糊概率及顶上事件发生的模糊概率;最后把导致火灾的各影响因素的关联程度进行了模糊分级比较.通过以上分析得知,隧道中存在火源以及隧道中存在可燃物是导致火灾的最主要要素,其次为灭火措施失效.全面分析引发公路隧道火灾的各种因素及其逻辑关系,动态监测隧道火灾发生的可能性,制定主动、被动防火救灾策略,是降低隧道火灾风险的基本途径,它对保证公路的交通的安全运营与交通事业的可持续发展具有重要意义.     

公路隧道防火安全等级的划分

根据目前中国公路隧道建设的实际状况和技术水平,建立了公路隧道防火安全等级体系。提出了影响公路隧道防火安全等级的5个因素和4种关系,认为公路隧道防火安全等级的划分必须同时考虑隧道长度和交通量。选取隧道的特征长度分别为0.5、1.0、3.0、5.0、10.0 km,隧道的断面交通量按照高速公路的最低要求取10 000 veh/d,将公路隧道防火安全等级从高到低划分为5个等级,并给出了与之相对应的防火设施配置和运输危险物品时的交通控制表。     

高海拔寒区隧道通风降温研究

高海拔寒区修建的隧道的防冻胀措施是其一项重点工程,如果该类地区隧道未做有力防冻胀措施,在隧道营运后将会出现严重的冻害,例如衬砌开裂、剥落,以及隧道积冰等,将会严重影响隧道运行。通风降温系统主要用于隧道处于地热地质情况下,极少运用到高海拔寒区隧道实践中,此次通风降温研究为防止施工开挖产生的热量融化一部分裸露的围岩从而加重冻害的发生,为防冻害奠定基础。     

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。     

隧道衬砌裂缝产生的原因分析及预防措施

近年来,随着我国经济迅速发展,国家对西部大开发力度的加大,我国公路建设事业也进行着翻天覆地的变化。在多山区,从以前的盘山公路到现在的见山打洞遇谷架桥,不但提高了公路等级、缩短了公路里程,而且也加速了经济发展。其中隧道工程显得尤为重要,它相对路面、桥梁有它独有的特殊性：一是地质条件复杂很难准确预测;二是建成后隧道内部应力变化隐蔽不易察觉;三是在运营过程中很难管理或维修。最终以裂缝形式表现出来,造成隧道衬砌开裂渗水等现象,严重的经常影响到运营安全。如果是个剐隧道出现一些衬砌开裂的现象,也不值得大惊小怪,问题是．近年来隧道衬砌发生裂缝几乎已成了普遍现象。这也就值得热爱公路事业和公路事业建设者们为之共同探讨和研究,杜绝类似现象出现．为建成优质隧道工程贡献一份微薄之力。     

隧道衬砌不密实的探地雷达数值模拟

隧道二次衬砌混凝土不密实容易导致应力集中、积水受冻融影响加大以及衬砌开裂等问题.然而,相对于隧道衬砌中其他缺陷而言,不密实属于渐变的、较隐晦的缺陷,后续处理人员难以准确判断.时间域有限差分法是探地雷达数值模拟中较为常用且成熟的方法,利用时间域有限差分探地雷达数值模拟方法,建立不密实衬砌的理论电磁场分布,总结出不密实衬砌在探地雷达探测结果中的反射特征以及判别方法,可为隧道检测人员提供借鉴.     

水-热耦合作用下严寒地区高速铁路隧道温度场分布规律

为研究严寒地区高速铁路隧道修筑后,衬砌背后围岩冻结引发的隧道冻胀病害问题,以吉图珲客运专线榆树川隧道为例,综合考虑水分迁移和冰-水相变潜热对衬砌-围岩热传导的影响,建立了围岩冻结过程中的水-热耦合模型,结合现场实测大气温度,利用有限元法对榆树川隧道温度场进行了计算,得到了严寒地区隧道温度场的分布规律,确定了隧道发生冻结的最不利位置和最不利时间,并建立了隧道最大冻结深度与大气年平均温度之间的关系,分析了保温层对隧道防冻的作用,给出了保温层厚度和导热系数与隧道冻结深度的关系,提出了防止榆树川隧道发生冻结的保温层导热系数和厚度的建议值.     

季冻区隧道冻胀力影响因素交互性及敏感性正交试验分析

为探究影响季冻区隧道衬砌冻胀力各个因素的交互性及敏感性,依托承担冬奥会人员转运工作的延崇高速主线翠云山隧道,通过建立ANSYS数值模型,对冻胀率、冻融圈厚度、衬砌弹性模量等冻胀力影响因素进行了正交试验。研究结果表明：(1)考虑各个因素对冻胀力的影响时可只考虑其主效应。(2)融圈厚度、冻胀率、衬砌弹性模量、冻结围岩弹性模量以及未冻结围岩弹性模量均对冻胀力的影响较为显著;各因素敏感性排序为：冻结围岩弹性模量>冻胀率>未冻结围岩弹性模量>冻融圈厚度>衬砌弹性模量。(3)相比于原始参数,实验最优参数各部位冻胀力均有所减小且降幅均超过30%,最小降幅发生在拱顶为34.20%,并据此提出了控制冻胀力的措施,为河北地区季冻区隧道建设提供指导。     

计算隧道排水量及衬砌外水压力的一种简化方法

针对山区高水位隧道建立了研究隧道排水量及衬砌外水压力的简化模型,经过理论推导得出隧道排水量以及衬砌、注浆加固圈外水压力的解析公式,并将其应用于圆梁山隧道涌水量预测及排水量与衬砌水压关系研究.研究结果表明,随着隧道排水量的增加,衬砌水压减小,只有在考虑衬砌的排水性能即采取排水措施时才能发挥注浆加固圈对渗透水压的衰减作用,所得结论对于山区高水位隧道设计具有一定指导作用.     

基于连续非连续方法的铁路隧道衬砌承压能力分析

西南地区水文地质条件复杂,铁路隧道衬砌的抗水压能力在交通运输工程中受到广泛重视。当排水条件受限时,较高的外部水压可能导致衬砌开裂,这对隧道安全构成严重威胁。科学合理地评价衬砌抗水压能力对衬砌结构设计非常重要。文中结合理论分析和数值模拟,采用连续-非连续方法模拟不同水压条件下隧道衬砌的渐进破坏过程,分析衬砌结构位移、应力应变、界面破裂因子、界面破裂率等参数间的关系。最后,得到不同水压条件下衬砌界面破裂率和衬砌结构渐进破坏之间的关系,将隧道衬砌承压阶段分为安全阶段、相对安全阶段、临界失稳阶段和失稳阶段4个阶段,基于界面破裂率提出衬砌结构当前状态和承压能力评价方法。     

山岭隧道衬砌外水压力公式解析研究

隧道衬砌外水压力问题,一直是人们关注的焦点。本文以甘肃木寨岭隧道为工程实例,考虑地下水渗流流速对于衬砌外水压力的影响,运用线性渗流定律及地下水动力学理论,推导出隧道衬砌外水压力及隧道毛洞涌水量的理论计算公式,并与其他经典、经验公式进行了对比验证分析。通过对推导公式的解析,得出了影响隧道衬砌外水压力大小的各因素主次关系,依次是：衬砌渗透系数>注浆圈渗透系数 >注浆圈厚度>渗流流速,其研究成果可对隧道设计施工和安全管理提供理论指导。     

高水位隧道衬砌临界水头数值计算

选取2种典型隧道断面,对其所能承受的极限水头值进行分析。计算结果表明:1对设计时速250 km/h的客专双线隧道,当衬砌厚度分别为t=30 cm、50 cm时,素混凝土衬砌均不能承担任何水压力荷载,C30钢筋混凝土衬砌能承受的极限水位分别为11.2 m、34.2 m;2对设计时速200 km/h的单线铁路隧道,当衬砌厚度分别为30 cm、50 cm、60 cm时,素混凝土衬砌能承受的极限水头分别为0 m、1.0 m、5.5 m,C30钢筋混凝土衬砌能承受的极限水头分别为26.0 m、55.2 m、73.5 m;3隧道形状对所承受的极限水头值有较大的影响,单线铁路隧道比客专双线隧道更有利于承受水压力;4对于高水位隧道,应该采取"以堵为主,限量排放"的措施,降低衬砌水压力,使设计既安全又经济。     

运营期铁路隧道衬砌外水压力折减方法研究

针对处于运营期的富水山体隧道复合衬砌外水压力问题,从实际工程排水系统入手,根据流体力学原理,建立隧道排水系统排水模型。发现隧道排水量与二衬外水压力呈非线性关系,进而推导得到复合衬砌外水压力的解析解;并将之与具有等效渗透系数的二衬透水线性排水模型解析解对比。结果发现线性排水模型计算得到的二衬外水压力折减系数偏小。然后在解析解的基础上,分析初支参数、注浆圈参数、排水系统参数对二衬外水压力折减系数的影响。研究可为隧道以及隧道排水系统设计提供一定参考。     

考虑注浆圈与复合衬砌时体外排水方式设计

基于反映法、叠加原理及渗流力学理论构建了是否含注浆圈的两种体外排水简化计算模型,推导了隧道与体外排水洞涌水量的计算公式、隧道二次衬砌外水压力表达式,通过解析退化验证了理论模型及解析公式的正确性与适用性,根据推导公式进行了参数敏感性分析,最后通过数值模拟进一步进行了检验.结果 表明:体外排水洞与隧道涌水量均随注浆圈渗透系数的下降而非线性降低,隧道二次衬砌外水压力随注浆圈渗透系数的下降而非线性增大,但其临界值小于常规排水方式;增加初期支护的厚度可达到降低二次衬砌外水压力及隧道涌水量的目的;围岩与注浆圈、注浆圈与初期支护渗透系数合理比值分别为15与100,同时须严格控制二次衬砌渗透系数;排水洞洞径对体外排水洞涌水量影响显著,为保护地下水资源,体外排水洞洞径推荐为0.2 m.     

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。