超限工况下大直径越江盾构隧道衬砌结构安全研究

依据某大直径越江盾构隧道,系统研究盾构隧道管片结构在超限错台和大张开变形下的安全性问题。根据该隧道运营期监控量测数据,分别从纵缝错台、环缝错台、环间张开方面选取最不利工况,再以最不利工况为分析对象,基于非线性接触理论,建立三维精细化非连续接触有限元仿真模型。借助有限元分析探明在既有超限错台、张开变形时的盾构隧道衬砌结构受力与变形规律,并评估管片间的螺栓应力,最后给出隧道结构在超限错台、张开变形时,结构安全需重视的关键点。     

隧道衬砌结构火灾安全及高温力学行为研究

国内外大量的火灾案例表明,隧道内一旦发生火灾,除了会对隧道内的人员、设备造成损害外,也会对衬砌结构产生不同程度的损伤,进而影响衬砌结构的力学性能,严重降低衬砌结构的安全性。借助缩尺及足尺火灾试验、理论分析等手段,对衬砌结构防火涉及到的火灾场景、衬砌结构高温力学行为及安全性评估方法开展了研究,系统得到了衬砌结构管片、接头及衬砌环在火灾高温时(高温后)的力学行为,并建立了能全面反映温度随时间、空间变化的火灾场景及其设计方法与衬砌结构火灾安全性的模糊综合评估方法。     

盾构隧道衬砌结构偏心破坏转化临界锈蚀率预测

盾构隧道管片中的钢筋锈蚀会对结构的承载性能和破坏形态产生重要影响。一般盾构隧道结构多呈现小偏心受压状态，当钢筋锈蚀发展到一定程度时会出现小偏心向大偏心受力状态的转变，导致结构承载力下降、危及隧道运营安全。基于盾构隧道衬砌结构压弯受荷特点，设计小偏心加载的锈蚀试验柱，等效地模拟隧道衬砌的实际受力状态，分析不同锈蚀程度下试验柱跨中应变、极限承载力及裂缝的全过程演变。随锈蚀程度加重，试验柱承载力、混凝土应变、受压区高度下降速度逐渐加快，最大锈蚀率达到68.32%时，承载力最大降幅达到53.23%。试验发现高锈蚀程度(η≥46.25%)试验柱由小偏心破坏转化为大偏心破坏的现象。基于受弯构件正截面承载力理论分析，提出隧道衬砌结构由小偏心向大偏心破坏转化的临界锈蚀率理论计算方法，通过设计有限元计算流程验证了该方法的正确性。研究结果可为盾构隧道衬砌结构耐久性设计和安全评价提供理论支撑。     

超大直径泥水平衡盾构隧道抗浮结构试验研究

超大直径盾构隧道衬砌在同步注浆浆液中上浮是其施工时必须关注的问题,而现行阶段还未对此有合适的计算理论和计算方法。文章以上海长江隧道工程为研究背景,利用1∶1衬砌水平整环错缝结构进行试验,对上浮问题进行研究。研究表明,同步注浆7天后的强度可基本达到周边土体强度。采用衬砌整环试验方式对盾构隧道衬砌抗浮性能进行试验研究,能较好地模拟衬砌结构的受力特征,试验确定了刚度折减系数取值和管片环间螺栓抵抗能力,利用弹性地基梁模型对大直径盾构隧道上浮问题进行计算,并与试验结果进行了对比。研究成果为此类大直径盾构隧道浅覆土段施工和设计提供了依据。     

考虑多次扰动影响的盾构隧道结构韧性评估方法及其应用

科学合理地评估盾构隧道结构状态对保障列车安全运维至关重要.针对目前评估方法无法较好定量评估隧道结构的现状,基于韧性理论,提出了多次扰动下盾构隧道结构韧性评估方法.首先,通过构建多阶段隧道结构韧性分析模型,获得了隧道结构韧性指标计算方法.其次,根据隧道结构在加载和卸载工况下的不同响应,提出了相应工况的结构性能分析指标.在...     

广州地铁二号线EPB盾构隧道研究综述

本文在分析、总结国内外相关文献和材料的基础上 ,结合广州地铁二号线首期工程 ,着重分析了盾构隧道掘进机的选型 ;盾构隧道衬砌接头刚度的确定和优化设计 ;盾构隧道衬砌结构的抗震设计分析 ;土压平衡 (EPB)盾构隧道工程信息化施工现场监测技术 ;EPB盾构隧道动态施工全过程三维有限元模拟等急需解决的问题 ,所得到的结果与结论可用于指导盾构隧道的设计和施工     

盾构邻近既有隧道施工控制技术及影响分析

针对盾构邻近既有暗挖隧道施工影响及其加固控制技术,依托某地铁车站区间隧道及其附属停车场站出入线工程开展研究。首先介绍了工程包含的近接施工特征与相应的加固措施,并借助ABAQUS建立了包含地层、新建盾构隧道和既有暗挖隧道等结构的三维精细化数值模型。结合设计划分的近接施工范围,进行盾构掘进施工条件下的暗挖隧道初支和套拱等加固结构的受力变形分析。重点讨论了暗挖隧道衬砌的变形情况及应力分布规律,并分析了套拱和横撑在加固体系中的功能性占比。最后,根据不同结构的受力变形结果判断了加固技术的可靠性。结果显示:盾构隧道开挖使得既有暗挖隧道受到了一定的挤压效应,暗挖隧道整体表现为远离盾构隧道的变形趋势;套拱比横撑承担了更大的附加荷载;加固措施的存在有效保证了既有暗挖隧道衬砌结构的安全。     

安家庄隧道施工对相邻已营运隧道安全性的评估

新建隧道的开挖会导致临线既有隧道中围岩应力的重分布,对既有隧道衬砌产生不利影响。山西通昌能源有限公司兴县铁路安家庄隧道紧邻瓦日铁路和肖家洼铁路,距肖家洼铁路隧道最近仅1.1m,距瓦日铁路隧道最近为19.7m。安家庄隧道的开挖对两侧既有隧道的安全性构成了严重威胁。针对该问题,首先详细介绍了隧道线路布置、工程地质条件及隧道结构形式等工程条件;然后,采用数值方法,计算了安家庄隧道开挖后两侧既有隧道衬砌的受力情况;并在此基础上,选取两侧既有隧道衬砌的最不利受力位置,依据铁路规范对安家庄隧道开挖后临线既有隧道衬砌的安全性进行了定量评估。研究成果为安家庄隧道的设计和施工提供了重要指导。     

管片接头刚度对盾构隧道衬砌结构应力与变形的影响研究

基于杭州市地铁8号线盾构隧道某区间衬砌结构工程,采用有限元法研究了管片接头刚度对盾构隧道衬砌结构应力与变形的影响。研究结果表明：地表最大位移值随着管片接头刚度折减系数的增加而减小;盾构隧道衬砌结构内、外环顶部的环向位移与拱顶、拱底和拱腰处的环向应力均随着管片接头刚度折减系数的增加而增大;管片接头刚度对盾构隧道衬砌结构变形和地表位移均有较大影响,可采用提高管片接头刚度的方法减小盾构隧道衬砌结构变形,并采用注浆的方法抬升地表,进而降低地层损失率。该研究成果可为类似工程提供参考。     

拆复建桥桩对软土地层盾构隧道结构影响研究

以大直径桥桩紧邻既有地铁盾构隧道施工为研究背景,基于隧道病害调查和长期变形监测数据,分析典型河漫滩软土地区钻孔桩打、拔近接施工对盾构隧道衬砌环结构影响,并对钢护筒超前加固效果进行量化评估。结果表明:近距离桥桩拆复建工程在原隧道结构较大变形的基础上,进一步对结构病害产生不良影响,使得结构安全性储备降低,需要进行及时必要的修复性处理;淤泥质粉质黏土较其他地层内隧道受施工影响变形量更为显著;采取钢护筒措施可减少隧道62.5%位移变形量、42.9%横断面收敛变形量。