东南沿海地区混凝土隧道耐久性的调查分析

为了解中国东南沿海地区在役混凝土隧道的耐久性现状,采用抽样的方法,对浙江省内6个城市的13座典型隧道进行了调查.对隧道竣工年份与破损程度、病害部位、主要病害进行了统计分析.结果表明:在役混凝土隧道普遍存在耐久性老化的现象;隧道的主要病害是渗漏水,达到77%;90%以上的病害部位发生在衬砌.最后提出东南沿海地区混凝土隧道结构耐久性设计的建议.     

公路隧道衬砌裂损病害检测与治理对策

以某公路隧道工程项目实例为研究背景,在分析隧道衬砌病害检测内容的同时,对隧道衬砌病害治理措施进行探究。目的是为了提高公路隧道衬砌裂损病害治理水平,并提升公路隧道技术不断发展。     

榆林桥隧道病害原因分析

通过对神延铁路榆林桥隧道病害勘察工作的总结,阐述了在既有铁路病害隧道勘察中的工作方法,并分析了隧道病害形成的原因,以对隧道病害做到早发现早处理,从而保证隧道工程的质量。     

盾构隧道结构病害及其机理研究

轨道交通已经成为城市交通的重要组成部分,而基础建设发展较早的北京、上海、南京等城市出现了日益增多的隧道病害现象,盾构隧道结构病害发展机理研究是维修养护工作的理论基础。本文以软土地区某地铁盾构隧道为背景,总结了盾构隧道常见结构病害,建立盾构隧道管片三维有限元模型,研究管片变形性能和损伤性能特点,据此分析盾构隧道病害演化发展机理和给出隧道病害治理措施。研究成果为隧道结构病害发展过程及治理隧道病害提供理论参考。     

公路隧道的健康诊断以及病害处理

在目前国内外隧道的运营管理过程中,让大多数国家地区比较头痛的是高速公路的隧道病害,并且其也是要重视的问题,更是一个难题。本文对高速公路隧道常见的一些病害做出分析,利用分级技术、检测技术进行病害的原因分析,在分析后要制定一些处治的办法,提出对公路隧道健康诊断的方法以及病害的处理原则。     

隧道渗漏水病害产生的原因及处理措施分析

近些年来,我国高速公路隧道里程数开始呈现逐年上升的趋势,但是由于高速公路设计、高速公路施工等多方面工作的难度比较大,因此经常会在种种外界因素的影响之下,导致高速公路隧道工程施工质量不过关的情况发生,导致高速公路隧道之中出现各种病害,对高速公路隧道的质量以及使用寿命产生了严重影响。特别是高速公路隧道渗漏水病害是极为重要的病害形式,若处理不好,会导致隧道内部机电设备无法正常运转。基于此,文章对高速公路隧道渗漏水病害的处理进行了总结和分析。     

我国交通盾构隧道病害、评价及治理研究综述

隧道病害是影响运营安全的主要因素,其随着运营年限而不断增加,因此,对病害的清晰认知和及时治理是保障隧道安全运营的关键。首先,对我国软土、非软土及复合地层等不同地区的交通盾构隧道病害类型及其影响因素进行了总结分析。其次,结合各指标对隧道安全性进行了等级划分。最后,全面系统地总结分析了隧道病害的治理。研究结果表明：隧道病害类型可概括为渗漏水、管片错位、衬砌裂缝、衬砌结构劣化和隧道变形;病害影响因素主要包括设计原因、施工因素、材料劣化因素和外部突发性特殊载荷等方面;隧道系统安全性评价主要包括模糊综合评价、物元可拓评价、云模型评估和属性识别综合评估等方法,而在隧道风险评估上主要有粗糙模糊综合评估法和贝叶斯网络法;隧道病害治理包括结构表观病害治理和结构变形治理两大类。     

区间隧道跨越既有病害隧道设计

轨道交通区间隧道近距离跨越既有病害隧道时,一方面由于区间隧道的开挖将引起病害隧道围岩与结构受力的重新分布,病害隧道受力状态将发生较大的变化;另一方面,轨道梁与车辆等荷载将作用于病害隧道上,使病害隧道承受外部荷载增大.同时,病害隧道本身的承载能力有限.因此,设计必须采取有效措施,避免运营荷载作用于病害隧道上,同时应加固跨越段病害隧道和尽量减少施工开挖对病害隧道的影响.文章介绍了重庆轨道交通三号线建新坡隧道上跨八一、向阳隧道的设计方案,对类似工程具有借鉴作用.     

基于机器视觉的隧道表观病害监测技术研究

随着在役隧道运营年限的增长,会产生诸如裂缝、渗漏水等典型表观病害,影响隧道的安全运营。如何通过有效的技术手段识别出各种病害,并将结果反馈给养护单位显得尤为重要。通过调研国内外隧道病害检测技术与方法,分析利用机器视觉技术对隧道典型表观病害的测量原理,结合计算机技术,开发基于变焦摄像头的隧道典型表观病害智能监测系统,实现了对隧道衬砌表观病害的智能识别与监测,并利用标定板在实体隧道中模拟裂缝和渗漏水情况。经实验测试,该监测系统可实现对隧道病害7×24 h实时监测,隧道表观病害在拍摄环境优良情况下,识别率可达95%,监测裂缝最小宽度0.2 mm,最小渗漏水面积50 cm²。采用该系统,可实现多处、多类型病害的识别与全天候监测。     

BIM技术在隧道衬砌病害信息可视化中的应用

对BIM技术在运营公路隧道衬砌结构病害检测结果信息可视化展示中的应用展开了研究,通过对AutoCAD和Revit的二次开发,实现隧道衬砌病害的三维可视化。所实施的方法为:将公路隧道的结构进行解构,以便在BIM软件中建立隧道各个构件的空间模型;结合隧道结构特征,推导出将CAD平面图形元素映射到三维隧道空间结构的转换公式;提取隧道病害展示图中特征点的关键参数,把提取的隧道病害的参数进行坐标换算,将隧道病害元素映射到隧道结构的空间模型上,实现了衬砌病害从二维向三维的转化。通过BIM技术展示衬砌病害的三维可视化,为公路隧道的维修养护工作提供便利。     

Numerical study on tunnel damage subject to blast-induced shock wave in jointed rock masses

In this study, numerical modeling on the damage of existing circular tunnel subject to blast-induced shock wave was carried out with DEM-based code UDEC. The disturbed zones including failure zones, open zones and shear zones around circular tunnel and peak particle velocities (PPVs) at tunnel surface are employed to analyze the damage of tunnel. The effects of joint spatial and mechanical properties, initial stress of rock mass, and magnitude of shock wave amplitude to damage of tunnel were evaluated in this study. The difference of damage between non-supported circular tunnel and bolt-supported circular tunnel subject to the same blast-induced shock wave was also studied. It is found that the orientations of joints in rock mass around the tunnel have great effects on tunnel damage. The initial stress around tunnel has relatively small influence on tunnel damage. The bolt support could greatly increase the stability of tunnel by changing the vibration form of particle velocity rather than the decreasing of PPV.     

寒区隧道衬砌结构冻胀破坏分析及防治措施

分析了寒区隧道冻害形成的原因,认为围岩的冻融循环是造成隧道衬砌失稳破坏的基本因素,对寒区隧道冻胀形成机理研究及隧道设计有一定的参考价值,并总结了国内外寒区隧道冻胀破坏的防治措施,以减少寒区隧道的冻胀破坏。     

火灾对隧道衬砌结构的损害及防范措施研究

由于隧道火灾温度高,升温速度快,会对衬砌结构造成严重的损坏,并影响衬砌结构体系的可靠性。文章以上海某地铁隧道火灾为背景,在对国内外隧道火灾案例调研的基础上,分析了火灾高温对衬砌结构的损害形式,指出了提高衬砌结构耐火性能的必要性和紧迫性,并初步给出了提高隧道衬砌结构耐火性能的思路和方法,可供类似研究参考。     

不同地质条件下盾构隧道受力变形特性研究

针对天津滨海地区盾构隧道衬砌结构,采用大型有限元软件ABAQUS建立三维地层-结构模型,考虑隧道管片材料非线性特征,利用混凝土材料的塑性损伤本构模型,研究地层和隧道结构相互作用后隧道管片结构内力分布与变形特征,以及隧道管片受拉和受压损伤情况。最后,研究不同地质条件和超载作用对隧道管片结构的影响。数值分析结果表明：隧道管环横截面变形表现为水平向外扩张、竖向压缩的特点,呈现“横鸭蛋”形状;隧道管环拱顶轴压力最小,拱腰轴压力最大;管片外侧受拉时最大弯矩位于拱腰,内侧受拉时最大弯矩位于拱顶;受拉和受压损伤分布均集中在拱底附近,其中管环受压损伤面积比受拉损伤面积大;地质条件越好,变形随轴线方向变化越均匀,轴力和弯矩、隧道结构竖向位移、横截面收敛变形,以及管环损伤面积与损伤程度越小。研究结果以期为进一步探讨隧道衬砌结构的变形性能与损伤分布提供参考。     

大帽山小净距隧道群中夹岩累计损伤效应研究

 小净距隧道的爆破施工不可避免地造成围岩累计损伤,岩体力学性能劣化。结合大帽山小净距隧道群的监控量测实践,基于动力损伤变量和围岩内部位移,研究小净距隧道群中夹岩的累计损伤效应。声波波速和围岩内部位移的监测结果表明,新建大帽山隧道的爆破施工已经导致中夹岩产生一定程度的损伤、破坏和滑移,但围岩位移并没有持续变化失稳,岩体仍具有一定的强度;通过对新建隧道和原有隧道损伤范围的比较发现,双侧壁导坑法施工造成围岩的累计损伤范围比全断面法施工大近3倍,并且循环爆破施工造成围岩的累计损伤更显著,所以围岩累计损伤效应是小净距隧道施工过程中必须高度重视的;上断面爆破施工一般使岩体内的裂纹被激活,声波波速显著下降,下断面爆破致中夹岩墙产生类墙体的振动,使岩体变松散滑动,围岩内部位移显著增大;并且围岩的滑动都是爆破时发生的,爆破停止滑动也就停止;在判断围岩的累计损伤程度和范围时,应充分考虑声波波速变化率和位移量,仅通过声波波速变化率可能做出误判;与爆源越近,围岩的损伤度和位移量越大,越远越小,且累计损伤效应呈现明显的非线性特征。     

汶川地震公路隧道洞口结构震害分析及震害机理研究

通过对汶川地震公路隧道震害调查资料的统计分析,对隧道洞口结构进行了震害分析,结果表明：洞外结构受次生灾害影响较大,地震惯性力影响明显;硬岩洞口段隧道结构基本无破坏,软岩洞口段隧道结构震害较严重。通过三维有限差分数值模拟计算和现场典型震害分析,研究了公路隧道洞口结构的震害机理。探明了洞外结构震害机理,即洞外结构受次生灾害影响较大,震害的主要原因是地震惯性力,洞门墙结构和基础设计不合理以及隧道洞口所处位置也是影响洞外结构震害的重要因素。探明了洞口段隧道结构震害机理,即正穿坡面洞口段隧道结构存在软硬围岩交界面时,其附近软岩内隧道结构受较大强制位移作用;正穿坡面洞口段隧道结构覆盖层为软岩时,震害的主要因素是地震惯性力。研究成果对公路隧道洞口结构的抗减震技术有着重要的意义。     

盾构隧道的结构病害及其成因探析和治理措施

随着大量盾构隧道投入运营,隧道结构的病害问题逐渐显现。本文从影响和引起隧道结构病害的原因出发,对盾构隧道服役寿命期内其结构病害的情况进行了总结,阐述了盾构隧道结构病害、劣化的主要类型及其内在和外在的表征形式。事实显示,引起盾构隧道结构病害的主要成因包括:运营期特殊荷载导致的隧道结构突发损伤、隧道结构耐久性不足和隧道结构变形等长期行为产生的损伤。盾构隧道结构的病害和损伤主要包括管片和路面结构混凝土开裂、破损剥落;钢筋锈蚀且与混凝土粘结力降低;管片连接螺栓锈蚀或长期受应力腐蚀作用产生扭曲变形甚至断裂;隧道衬砌环纵缝的错台变形、接缝张开等;另外还包括隧道管片、衬砌接头、螺栓孔等位置的渗漏。     

通过活断层区地铁隧道损伤分析

为了深入研究通过活断层区地铁隧道的损伤破坏机理,发现其抗震薄弱部位,采用理论分析、数值模拟和统计回归等方法对逆断层位错作用下隧道衬砌结构的损伤发展变化情况进行了分析,并对减轻隧道震害的影响因素进行了研究。结果表明:建立的地基土 隧道体系整体有限元模型能够很好地模拟逆断层的错动效果;在逆断层位错作用下,衬砌结构的拱顶部位损伤最为严重,结构的损伤程度随着位错量的增加而增大,损伤区域主要集中在活断层附近;在相同逆断层位错作用下,随着覆盖土层厚度的增加,衬砌结构的破坏程度有所减轻;给出的适用于北京地区的衬砌结构抗震薄弱部位估计公式为通过活断层区地铁隧道的抗震设计提供了参考依据;适当增加衬砌厚度可以减轻隧道结构的震害,埋置于较软土质中的隧道结构能够更好地抵抗逆断层位错作用。     

地下隧道在临近隧道爆破作用下的安全评估

A numerical simulation method is proposed to evaluate the underground tunnel safety against explosion in adjacent tunnels. The dynamic constitutive relation used for rock material in the present study consists of a continuum damage model with the damage scalar depending on an equivalent tensile strain, a modified piecewise linear Drucker-Prager strength model allowing for the material strength degradation with damage, and a modified linear equation of state. The numerical model is calibrated by simulation of independent field explosion tests. Parametric study regarding the effect of the adjacent tunnel distance on the dynamic responses of underground tunnel is carried out. Failure zone around the explosion tunnel, and stress, strain and velocity on the adjacent tunnel wall are calculated. Safe separation distance between the adjacent tunnels is predicted and compared with empirical result.     

大断面隧道爆破开挖围岩损伤范围试验研究及数值计算

 结合大帽山大断面隧道群的现场声波监测,研究推进式往复爆破作业的双侧壁导坑法施工的大断面隧道的围岩累积损伤范围,声波监测结果表明,在推进式的多次爆炸荷载作用下,围岩将产生一定程度和范围的损伤;侧壁围岩的累计损伤范围主要由与其齐平的导洞I的开挖掌子面爆破决定;其损伤范围随着导洞I开挖掌子面的接近而逐渐增大,当两者齐平时围岩的损失范围达到最大;但当导洞I开挖掌子面逐渐远离和导洞III爆破开挖通过时,围岩的损伤范围并没有扩大,仅导致损伤围岩的损伤程度增大。基于此,在模拟推进式往复爆破荷载作用下围岩的损伤范围时,用与监测断面齐平的单次爆破近似表示推进式的多次爆破,通过DYNA软件将此决定围岩损伤范围的振动速度转化为爆炸压力,再将爆炸压力传递给用UDEC软件实现的各向异性岩体损伤模型,通过与声波监测结果对比,此方法可以较好地模拟推进式往复爆炸荷载作用下围岩的累积损伤范围,并可为类似工作提供参考和借鉴。