盾构隧道纵向结构变形模式及理论模型#br#

盾构隧道在长期运营中极易发生不均匀沉降及纵向结构变形，因而有必要建立隧道纵向结构计算模型，分析隧道纵向变形及内力特征。首先探讨隧道纵向变形模式，将隧道变形归纳为两种模式：①弯曲变形模式；②错台变形模式。其次针对现有纵向结构计算模型进行总结并分析其优缺点，根据模型的简化过程将现有模型归纳为两类：①纵向管片环-接头模型；②纵向等效连续化模型。针对隧道实际剪切错台变形的特点，重点介绍一种基于铁木辛柯梁理论的隧道纵向连续化模型，并通过实例分析其优越性。     

软土隧道纵向剪切传递效应的三维数值模拟分析

采用三维空间模型对软弱地层中隧道衬砌结构进行数值模拟分析计算，针对隧道施工及使用阶段可能遇到的荷载及变形作用两类典型受荷状态，对比分析了这两种作用、不同作用方式下，隧道纵向剪切传递规律及其对纵横向内力的影响。找到了隧道纵向小均匀变形引起的纵向剪切传递的机理以及变形不同区段的隧道横向变形受力特征，证实了纵向剪切传递是导致隧道横向内力变化的关键因素，得到了纵向剪切传递对隧道横向结构及接头变形的抑制作用以及与隧道横断而最大附加内力的线性相关性、与隧道原始内力正负叠加效应等重要结沦，对隧道横向设计中考虑纵向变形的影响具有重要参考价值。     

盾构隧道纵向变形性态研究分析

随着城市地铁和市政工程建设的发展，由于软土隧道发生过量的不均匀纵向变形对隧道内力、变形及正常运营的影响日渐突出。本文以盾构法隧道为基础，结合工程实例，对软土盾构隧道纵向变形和结构性态进行讨论，介绍了盾构隧道纵向变形的影响因素，重点分析了土性不均匀与荷载变化两大主要因素对隧道纵向变形的影响，最后给出了具有一定指导意义的结论。     

软土隧道长期沉降的纵向作用效应研究

本文结合某越江公路隧道沉降监测实例,绘制了隧道整体纵向沉降形态曲线,并计算了隧道纵向沉降曲线的曲率变化,以分析隧道纵向沉降及其不均匀沉降的变化规律;在已知隧道纵向变形的条件下,采用等效刚度连续化模型建立了隧道纵向变形曲率与混凝土管片应力、接缝张开值、螺栓内力及隧道极限弯矩之间的关系,并引入修正系数ε以考虑结构横向变形的影响;理论计算数据可用于推测和分析隧道的渗漏、裂缝的发展情况,将所得结果与现场调研资料进行比较分析,验证了该隧道纵向变形分析方法应用的有效性.因隧道的纵向不均匀沉降数据及其进一步的分析结果可为隧道健康状况评估与修复加固提供重要基础资料.     

盾构隧道的纵向抗震分析研究

将盾构隧道简化为一维的杆系，其周围的土体看作是粘弹性材料，将隧道的纵向抗震问题简化为粘弹性地基中弹性杆系的振动问题，利用粘弹性地基中杆系振动的有限单元法，对质构隧道进行纵向抗震分析。同时，根据盾构隧道接头的特点，用接头单元来模拟管片的纵向接头，并且推导出盾构隧道纵向接头刚度的表达式。最后对地震作用下接头刚度以及地基参数对隧道的内力及变形的影响情况进行了分析研究。     

软土地铁隧道纵向不均匀沉降导致的管片接头环缝开裂研究

地铁通车运行后,会因多种原因产生盾构隧道纵向不均匀沉降,诸如列车振动、渗漏、土体不均匀性等。隧道纵向过大,不均匀沉降会严重影响地铁的运行安全。基于某地铁隧道的纵向沉降实测数据,分析了纵向沉降对隧道结构安全性的影响。首先用抛物线分段模拟了隧道的纵向变形,得出了隧道纵向变形曲率;然后以等效轴向刚度模型为基础,建立了隧道纵向变形曲率与隧道管片接头环缝张开量之间的关系。通过对计算结果的分析,可较全面地了解整个隧道的纵向沉降以及隧道管片环缝张开量的现状,从而为软土隧道的运营阶段维护、改善结构和防水设计、施工方法等提供依据。     

软土盾构法隧道长期纵向沉降变形研究

对影响软土盾构法隧道长期纵向沉降的主要因素进行了研究,并以已运营近40a的上海打浦路隧道圆隧道纵向沉降变形长期观测结果,对该隧道的纵向长期变形形态、纵向差异变形曲率、隧道纵向变形与隧道渗漏的关系、圆隧道与竖井的差异沉降等进行了分析。研究显示,隧道的长期纵向变形受隧道周围水文地质条件、外部荷载、隧道自身的结构特点、隧道的渗漏水状态等条件的影响,总体上需要较长时间才能趋于稳定,且对周边环境变化的反应较为敏感。     

运营公路隧道纵向稳定性的长期监测研究

对影响隧道长期沉降的因素进行了分析,对隧道的纵向长期变形形态、纵向差异变形曲率、隧道纵向变形与隧道渗漏的关系等进行了研究,研究显示,隧道的长期纵向变形受隧道外部荷载、隧道自身的结构特点、隧道的渗漏水状态等条件的影响,总体上需要较长的时间才能趋于稳定,且对环境变化较为敏感。     

水下盾构隧道抗震设计分析方法的适应性研究

 针对断面大、水头高，结构复杂的水下盾构隧道，通过分析其在横向和纵向结构特点，提出了合理的抗震设计方法。在地层条件较均匀的横断面，通过成层重复反射理论，计算出工程场地地层的实际地震响应，采用反应位移法对隧道典型断面进行地震反应分析，再将其结果与静力计算结果叠加后作为抗震设计的依据。纵向则考虑线状结构特点、沿隧道纵向地层的不均匀性、地震行波效应和边界效应等方面的因素，应用三维时程响应法加以计算分析。对2种方法的特点、适用条件和分析流程进行了系统阐述，并将其应用于越长江盾构隧道工程，揭示了该典型水下盾构隧道的动力响应特征及抗震的薄弱部位。     

隧道纵向剪切效应的简化弹性地基柱壳理论解析

基于弹性板理论，考虑板壳剪切变形的影响，将隧道作为弹性地基上的柱壳，采用弹性柱壳理论及简化三角函数表达的地基位移函数，经理论推导，提出将盾构管片隧道刚度离散为显式的环向剪切刚度及径向剪切刚度，并从理论上计算分析和探讨板壳弯曲刚度和剪切刚度对隧道横断面结构内力的影响，得出提高隧道切向剪切刚度能够改善纵向结构传力性能，减少横向弯曲变形等重要结论；提出在软弱地层中，隧道横向采用一定刚度的柔性设计，而隧道纵向则采用一定柔度的刚性设计的设计思想，这对于优化现行隧道纵、环向刚度设计具有指导意义，是隧道纵向剪切传递理论的一个重要补充。     

关于公路隧道设计中纵坡问题的探讨

从公路隧道运营通风和隧道施工的角度,探讨了隧道设计纵坡与二者间的关系,阐述了短隧道的定义,指出隧道的设计纵坡应控制在4%以内,特殊情况下的短隧道可与路线纵坡一致,而特长隧道设计纵坡宜控制在2%以内。     

盾构隧道纵向变形性态研究分析

随着城市地铁和市政工程建设的发展 ,由于软土隧道发生过量的不均匀纵向变形对隧道内力、变形及正常运营的影响日渐突出。本文以盾构法隧道为基础 ,结合工程实例 ,对软土盾构隧道纵向变形和结构性态进行讨论 ,介绍了盾构隧道纵向变形的影响因素 ,重点分析了土性不均匀与荷载变化两大主要因素对隧道纵向变形的影响 ,最后给出了具有一定指导意义的结论。     

纵向通风下隧道内重石脑油燃烧温度分布与火焰倾角研究

搭建了1:10的缩尺寸隧道模型,考虑不同火源功率和纵向风速开展了纵向通风下隧道内重石脑油燃烧的试验研究,测量了隧道内顶棚下方纵向温度分布,并量化了火焰的倾斜角度。结果表明：随着纵向通风风速的增加,隧道内温度整体呈降低趋势,顶棚下方最高温度逐渐减小,进而提出了纵向通风下隧道内重石脑油燃烧时顶棚下方最高温度的估算模型。火焰倾斜角度随纵向风速的增加而呈增加趋势。当纵向风速较低（小于1 m/s）时,随着纵向风速的增加火焰倾斜角度明显增大;当纵向风速较大（大于1 m/s）时,纵向风速对火焰倾斜角度的影响不明显。     

隧道地质预报中的瞬变电磁视纵向电导解释方法研究

瞬变电磁隧道超前地质预报最常用到的成果解释图为视电阻率等值线图,但由于视纵向电导相对于视电阻率等值线图具有更好的电性界面识别特征,因此,研究隧道超前地质预报中的瞬变电磁视纵向电导解释方法就显得很有意义。通过建立在全空间条件下的等效导电平面法来计算视纵向电导参数,并且详细阐述了视纵向电导曲线及其一次、二次微分曲线之间的关系。然后,通过建立隧道正演夹层模型和实际应用实例对视纵向电导的解释特点和效果进行较为全面的分析研究,并深入讨论了视电阻率等值线图与视纵向电导二次微分成像联合解释方法。最后,总结和归纳出视纵向电导在瞬变电磁超前地质预报解释中的一些方法特点和规律,以此指导瞬变电磁法在隧道内的超前地质预报工作,不断提高瞬变电磁隧道超前地质预报的精度及准确度。     

考虑盾构隧道纵向应力松弛的环缝渗漏水计算分析

为揭示盾构隧道环缝渗漏水演变过程及其影响因素,基于裂缝渗流模型推导盾构隧道管片环缝渗流量计算公式,进一步考虑隧道纵向应力松弛的影响,建立环缝渗漏水演变的时变状态模型,结合算例进行环缝渗漏水演变规律探讨和参数敏感性分析。结果表明,盾构隧道渗漏水量随着环间张开量增大或者外部水头高度的提高而增大,随着环间接头刚度的增大而减小。张开量对环间渗漏水的影响较为敏感,隧道顶部的渗流量始终小于底部。盾构隧道纵向应力越低,隧道渗漏水现象越明显。当纵向应力由3.2MPa衰减为1.2MPa时,渗流量增长为原来的12倍,且不同部位的环间渗流量差距逐渐扩大,隧道底部的渗流量约为顶部的2倍。在隧道纵向应力松弛后,纵向连接螺栓复紧将极大地降低环缝渗漏水量,螺栓复紧导致环缝渗漏量减小为原来的80%,导致纵向应力达到稳定状态后的环缝渗漏量减小至原来的20%以下。工程实践中,应重视盾构隧道纵向应力松弛对衬砌环间防水性能的影响。     

越江盾构隧道纵向不均匀沉降控制指标值研究

随着我国越来越多的越江隧道投入运营,由多种因素导致的隧道纵向不均匀沉降逐渐得到重视。为了保证车辆的正常运行以及越江隧道的结构安全,需要对隧道的纵向不均匀沉降进行控制,并提出合理的控制指标值。在修正的等效连续模型基础之上,笔者对纵向弯曲造成的越江隧道不均匀沉降的控制指标值进行了研究,同时,针对环向错台造成的越江隧道纵向不均匀沉降,研究了相对弯曲的合理取值。研究结果表明:当纵向曲率半径相同时,越江隧道的环缝张开量大于地铁隧道;在相同的环缝张开量条件下,越江隧道的纵向曲率半径随隧道直径的增大近似呈线性增长;当相对弯曲值相同时,越江隧道的错台量是地铁隧道的1.5至2倍。因此,相对于地铁隧道,应对越江隧道纵向不均匀沉降控制指标值提出更严格的限制。