箱型地铁隧道斜穿地裂缝时扭转变形的解析解

地铁隧道在斜穿活动地裂缝时处于弯、剪、扭的复杂受力状态,针对箱型隧道物理模型试验中表现突出的扭转变形破坏,笔者基于薄壁杆件约束扭转理论,结合箱型隧道斜穿活动地裂缝的实际受力情况,提出箱型隧道衬砌结构在集中扭矩和表面均布摩擦扭矩作用下的扭转角和剪应力解析解。利用ANSYS建立箱型隧道衬砌结构扭转变形有限元模型,并分析截面扭转角和最大剪应力,数值模拟结果和用解析法得到的扭转角及最大剪应力吻合良好。     

大跨公路隧道结构耐久性分析

对广州龙头山大跨公路隧道进行衬砌结构耐久性研究,根据隧道的环境特点及地下水质情况得出衬砌结构处于I类环境,环境作用等级属I-B,其主要的耐久性劣化机理是表层混凝土碳化引起的钢筋锈蚀.由于隧道跨度大,拱部拉应力区大,容易产生裂缝,裂缝的存在加剧了混凝土的劣化速度.在分析影响衬砌耐久性因素的基础上,研究了混凝土优化的配合比.通过大量试验提出了提高混凝土抗渗性与抗裂性作为提高混凝土结构耐久性的主要技术途径,可采用降低水胶比方法提高抗渗性,采用添加纤维方法提高抗裂性,并指出隧道施工过程的质量控制和运营期的维修养护对提高隧道结构耐久性的重要性.根据龙头山隧道现场条件,预测了衬砌结构的寿命,结果表明能满足100年的设计要求.     

西安地铁盾构隧道穿越地裂缝带的适应性与应对措施

盾构能否通过地裂缝是西安地铁建设中的难题,结构的适应性与应对措施是关键。以西安市唯一的市域环线——地铁8号线为工程背景,基于现场调查、资料收集、InSAR监测及有限元数值模拟,讨论了西安地裂缝活动趋势与地铁沿线地裂缝的活动性分级,分析了不同管片拼装方式和断面尺寸的盾构隧道在地裂缝场地的适应性,提出了盾构隧道穿越地裂缝带的二次衬砌与暗梁、钢管片、注浆加固、手孔局部加固等应对措施,并验证了其有效性。结果表明:在地裂缝活动性弱的Ⅳ级场地可采用盾构隧道,错缝拼装优于通缝拼装,且盾构最优直径D=6.2 m; 盾构隧道的纵向设防长度为距地裂缝带0.75D～1.50D的范围,并与隧道穿越地裂缝带的角度有关。研究结果可为地铁盾构隧道穿越地裂缝带结构设计与病害防治提供科学指导。     

大跨公路隧道结构耐久性分析

对广州龙头山大跨公路隧道进行衬砌结构耐久性研究,根据隧道的环境特点及地下水质情况得出衬砌结构处于Ⅰ类环境,环境作用等级属Ⅰ-B,其主要的耐久性劣化机理是表层混凝土碳化引起的钢筋锈蚀．由于隧道跨度大,拱部拉应力区大,容易产生裂缝,裂缝的存在加剧了混凝土的劣化速度．在分析影响衬砌耐久性因素的基础上．研究了混凝土优化的配合比．通过大量试验提出了提高混凝土抗渗性与抗裂性作为提高混凝土结构耐久性的主要技术途径,可采用降低水胶比方法提高抗渗性,采用添加纤维方法提高抗裂性,并指出隧道施工过程的质量控制和运营期的维修养护对提高隧道结构耐久性的重要性．根据龙头山隧道现场条件,预测了衬砌结构的寿命,结果表明能满足100年的设计要求．     

地震动力作用下纤维混凝土隧道衬砌的试验研究

通过与普通混凝土衬砌结构的对比,研究了纤维混凝土衬砌结构在地震动力作用下的反应和破坏形态.基于相似理论,采用5 m×5 m三向地震模拟振动台进行模型试验,通过输入不同大小的地震波,研究纤维混凝土衬砌在地震动力作用下的破坏特征,并探讨破坏机理.试验结果表明:素混凝土衬砌抗拉强度低、脆性大,裂缝基本呈直线型,断口干净整齐,裂缝挤压处有明显掉块痕迹;纤维混凝土具有限制裂缝发展和结构变形的能力;在地震动力作用下,纤维通过黏结应力能够使混凝土吸收更多能量,降低幅值,反应滞后,减轻了地震力对结构的破坏;纤维混凝土衬砌裂缝多呈锯齿形,挤压松散的小碎块通过纤维黏结在裂缝口.     

新塘坊隧道施工中的监控量测及成果分析

隧道施工受周边地质环境及隧道内部应力结构的影响极大。为保证隧道施工的进度和质量,隧道施工的监控量测显得尤为重要。本文以成渝客运专线新塘坊隧道为例,介绍了该工程监控量测的具体方法。通过对断面的监测数据进行比较和回归分析,得到了该隧道围岩变形的基本规律,确定了典型断面二次衬砌的合理施工作业时间,并得出了回归模型能够准确预报一周内变形的结论。     

下穿施工时盾构-卵石地层-既有隧道相互作用模型试验研究

以实际工程为背景,设计了具有单一卵石层和2个既有隧道的试验模型.基于自主研发的土压平衡盾构试验平台,开展了卵石地层盾构下穿既有马蹄形隧道和矩形隧道的模型试验.在试验过程中,记录了盾构机的施工动力和排土量,同时监测了试验模型的地表沉降,以及既有隧道的应变和作用在其上的土压力.通过盾构机施工动力和排土量的变化,分析了既有隧道对盾构施工状态的影响.利用盾构下穿过程中盾构排土量的变化,解释了既有隧道周围卵石土体发生塌落破坏的原因.基于实测的地表沉降和作用在既有隧道上土压力的变化规律,揭示了盾构下穿过程中既有隧道与卵石土体的相互作用机理.     

隧道衬砌典型结构与缺陷的地质雷达图像特征分析

为了更好地提高地质雷达在隧道衬砌检测中的准确性,通过理论分析并结合大量的实测数据,讨论了地质雷达在隧道衬砌结构定量分析和定性分析两方面的应用。定量分析主要讨论总结了隧道衬砌钢筋、拱架、界面等目标体的图像特征;定性分析主要讨论总结了隧道衬砌层间脱空和空腔等结构缺陷的图像特征。通过应用研究表明,总结各类目标体的特征波形能较好地服务于工程实践,为确定隧道二衬钢筋间距、初支拱架间距、二衬厚度值以及衬砌结构缺陷的处治工作等提供依据。     

公路隧道衬砌裂损病害检测与治理对策

目的为治理公路隧道病害,针对病害检测结果提出了治理方案.方法采用地质雷达方法进行无损检测及弹塑性有限元方法对治理前、后衬砌结构受力状态进行分析.结果探明了该隧道衬砌厚度、衬砌混凝土强度、衬砌混凝土密实度、衬砌背后空洞分布和范围.对隧道结构衬砌裂损病害采取补强措施,即衬砌背后空洞的填充和衬砌本身的加强;对隧道漏水病害设置必要的防排水设施,从导排、防漏两方面入手,解决隧道漏水问题;数值分析表明治理后衬砌结构处于稳定状态.结论实际应用取得良好效果,治理方法可应用到相似病害隧道加固治理工程中.     

横向激励下隧道-竖井节点地震响应研究

隧道-竖井节点是地下空间网络的重要节点，也是其抗震薄弱环节。由结构突变造成的土-结构动力相互作用不均匀会导致隧道与竖井产生显著的差动响应。本文依托典型软土道路隧道工程，以隧道-竖井节点为试验对象，依据动力相似原理完成了以土-结构相对刚度为控制因素的模型设计，并开展了横向激励下隧道-竖井节点振动台模型试验。试验中测量了结构加速度响应和结构变形两类数据。通过对比加速度峰值和相关系数，对隧道与竖井间的地震差动响应进行了定量描述，并分析了由此引发的隧道纵向变形模式。在此基础上，基于梁-弹簧模型，提出了隧道-竖井节点地震响应拟静力简化分析模型，并推导了隧道变形的拟静力解析计算方法。经振动台试验结果验证，该拟静力简化分析模型可较好地预测隧道纵向变形，并以闭式解的形式，直接建立了隧道纵向变形与隧道-竖井相对位移的定量关系。     

泰州公路过江通道隧道方案中技术问题研究

隧道过江方案是泰州公路过江通道工程中的一个重要方案.根据泰州公路过江通道的地理位置、工程地质条件、港口航运要求、通道工程定位以及工程的主要技术标准等,对泰州公路过江隧道方案的隧道建设方法、隧道行车速度和建筑限界等若干关键技术问题进行了分析论证.研究结果可为工程决策提供依据.     

西北工业大学直流式低湍流度风洞设计中的几个关键问题

本文主要阐述西北工业大学直流式低湍流度风洞设计中的几个关键问题,如大收缩比、多层网、低噪声风扇以及抑制风扇噪声上传的一些措施.这座风洞的最低湍流度为0.01％～0.02％.这一湍流度已达到了国际上回流式低湍流度风洞的最高水平.通常直流式风洞由于进气及环境噪声的影响较回流式风洞为大,且风扇噪声的影响亦较大,故其湍流度常较回流式风洞大.西北工业大学的直流式低湍流度风洞由于在设计中对于降湍、减噪作了综合处理,故其湍流度达到了回流式风洞的最高水平.本文主要阐述西工大低湍流度风洞设计中的几个关键问题.     

新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降分析

相比直线线路盾构施工，新建曲线盾构下穿施工引起既有隧道沉降规律更为复杂，且相关研究较少。基于两阶段分析法研究新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降。第1阶段，结合镜像法、修正Loganathan法和Mindlin解，考虑曲线盾构转弯过程中的转弯超挖间隙和弯道内外侧不平衡施工参数的影响，计算新建曲线盾构施工引起土体竖向位移的3维解；第2阶段，将土体竖向位移视为位移荷载，施加在既有隧道上，基于Pasternak地基理论和Timoshenko梁理论，构建能够同时考虑土体剪切效应和既有隧道剪切效应的既有隧道沉降控制方程，运用有限差分法对方程降阶并求解。最后，与工程实例对比验证理论和控制方程的正确性，并对影响既有隧道沉降的关键参数进行分析。结果表明：新建曲线地铁盾构隧道下穿施工引起的既有隧道沉降槽曲线具有非对称性，最大沉降位置位于弯道内侧1～2 m处，与未考虑曲线影响的计算结果相差较大。减小掘进路线的转弯半径R₀会增加既有隧道沉降，弯道内侧沉降增速大于弯道外侧，一般要求R₀不小于300 m；当R₀大于600 m时，可视作直线隧道下穿。增大刀盘直径D′会增加既有隧道沉降，沉降增加速度也随D′的增大而增大，但增大D′对沉降槽曲线的偏移程度影响较小。增大新建隧道与既有隧道竖向间距Z_c会减少既有隧道沉降。     

铁磁/绝缘(半导体)/铁磁隧穿结中的隧穿磁阻

在二带模型的基础上，借助于Ａｉｒｙ函数，利用传递矩阵方法，求出了隧穿结中的隧穿电导和隧穿磁阻随电场的变化关系，对实验现象给出了很好的解释．     

隧道超前小导管对掌子面稳定性影响分析

以河南省济(源)邵(原)高速公路王坑隧道为工程背景,利用ANSYS软件建立无超前小导管支护和有超前小导管超前支护两种工况下隧道三维有限元计算模型,通过隧道开挖模拟计算分析超前小导管对掌子面稳定性影响.计算结果表明:相对于无超前小导管工况,在有超前小导管工况下掌子面竖向的荷载和竖向应力以及掌子面水平方向位移都有一定程度的减少;改变超前小导管的环向分布范围和管径能够影响超前小导管的支护效果从而改善掌子面的受力情况.以上结果分析表明:超前小导管的存在增强了隧道掌子面的稳定性,使隧道的开挖过程更加安全.     

厦门海底隧道明洞回填前后结构安全性分析

为分析评价厦门海底隧道明洞修筑后地基承载力不足引起的结构安全性问题,建立荷载-结构模型,采用ANSYS结构分析软件对回填前后明洞结构变形、受力和安全性进行分析和评估,给出了结构安全系数.明洞结构在回填前是安全的;回填之后,在回填土自重荷载作用下结构安全性不够,回填前应进行地基加固.     

粉煤灰高性能混凝土在公路隧道二次衬砌中的应用

通过室内试验,结合青海公路湟源至倒淌河一级公路隧道二次衬砌的施工,采用三掺技术的粉煤灰高性能混凝土,克服了隧道常见的渗、漏水病害,取得了明显的经济效益和社会效益。     

岩溶地区隧道设计探讨

可溶岩分布面积约占我国国土面积的三分之一,大量隧道的修建使得越来越多的隧道需穿过可溶岩地带。然而可溶岩往往伴随着岩溶洞穴、地下暗河、破碎带等复杂地质构造,这无形中给隧道的修建带来极大的困难。隧道设计,围岩分级是关键,围岩级别的确定离不开超前地质预报。有鉴于此,重点分析了隧道超前地质预报和围岩分级,同时论述了隧道选线和隧道支护等方面,旨在与各位同行交流探讨,共同推进岩溶隧道设计技术的发展,降低甚至避免岩溶对隧道修建的影响。     

Ni80Fe20/Al2O3/Ni80Fe20磁隧道结电磁特性研究

采用磁控溅射技术制备了Ni80Fe20／Al2O3／Ni80Fe20磁性多层膜隧道结样品，并使样品在不同的温度下退火，研究了不同退火条件对样品隧道结磁电阻效应的影响．结果表明，磁电阻值随退火温度发生变化，并在230℃左右达到最大．为提高磁隧道结磁电阻性能提供了新的尝试．     

隧道中墙承载模型与稳定性判据研究及其应用

如何确定连拱隧道和小净距隧道中墙的合理宽度是隧道设计中的难题.建立了中墙承载应力与隧道跨度、中墙宽度和隧道埋深之间的关系,应用数值方法计算了不同中墙宽度、不同隧道埋深情况下中墙内的垂直应力,采用回归的方法确定了中墙承载的修正系数K与隧道跨度和中墙宽度的关系,从而建立了连拱和小净距隧道中墙的承载模型.将单轴抗压强度作为连拱隧道混凝土中墙的极限强度,根据极限平衡理论建立了小净距隧道原岩中墙加锚支护的极限强度,最后分别给出了连拱隧道和小净距隧道中墙的稳定性判据.举例说明了中墙稳定性判据在设计中的应用,并采用弹塑性损伤有限元计算结果验证了判据的可用性.