探地雷达隧道衬砌空洞探测效果模型和现场实体试验研究

隧道衬砌空洞是常见的一种隧道工程病害,对隧道的运营安全具有较大危害。采用模型试验和现场实体试验相结合的方法,对探地雷达在铁路隧道衬砌空洞探测中应用效果进行了系统研究。采用探地雷达分别对27个无钢筋倾斜空洞模型、无钢筋水平空洞模型、有钢筋水平空洞模型的空洞边缘、上界面及空洞范围进行了检测,并与模型中空洞的实际尺寸进行了对比分析。结果表明,无钢筋倾斜空洞模型雷达检测图像可辨识度高,空洞形态完整,空洞边缘、上界面结构边界较清晰,空洞范围准确,误差为-0.4～0.5 cm;无钢筋水平空洞模型空洞的起始点位置清晰准确可见,空洞上表面雷达图像界面清晰,误差为-0.4～1.3 cm,但空洞下表面只能定性说明空洞的大致深度范围;有钢筋水平空洞界面形态完整,结构边界较清晰。研究结果可为以后采用探地雷达开展隧道衬砌质量检测工作提供参考和借鉴。     

探地雷达技术在暗挖隧道钢筋间距检测中的正演模拟与应用

本文以地铁暗挖隧道衬砌中钢筋间距检测为研究背景,利用时间域有限差分法(FDTD)软件GprMAX2D,建立暗挖隧道衬砌中钢筋位置正常分布情况和异常分布情况的雷达数值正演模型,使用MATLAB软件将雷达数值模拟结果合成雷达图像,总结得出了暗挖隧道衬砌钢筋分布情况雷达图像的反应特征,并分析和验证工程实例中钢筋分布情况雷达图像反应特征与上述正演模拟结果一致。提高了暗挖隧道衬砌结构中钢筋分布情况雷达图像分析解释工作的效率及可信度,为暗挖隧道的无损检测提供了有价值的参考依据。     

隧道衬砌背后空洞的地质雷达检测试验与模拟研究

衬砌背后空洞作为隧道常见的一种病害,对隧道支护结构的承载性能有较严重影响。然而,由于探地雷达检测的图像辨析程度及分辨率精度限制,隧道衬砌背后空洞辨识存在一定主观缺陷,且小尺寸空洞更难于辨识,为检测人员所忽视。针对隧道衬砌背后空洞这一特征病害,运用配有600MHz屏蔽天线的地质雷达检测隧道二次衬砌素混凝土区的空洞状况,研究空洞的形状、尺寸、埋深及积水对空洞反射波组特征的影响,并且基于时间域有限差分法(FDTD)采用GPRMAX2D软件对试验模型进行数值模拟分析,将数值模拟的结果与试验模型检测的雷达波组图进行对比验证并加以分析。     

隧道掌子面前方空洞的正演模拟与模型试验研究

隧道开挖过程中经常会遇到空洞等不良地质,严重影响了隧道施工安全与顺利完成。为了准确掌握隧道掌子面前方空洞的地质雷达图像反射信号特征,本文采用时域有限差分软件对隧道掌子面前方不同大小空洞进行正演模拟,并与室内模型试验采集的地质雷达时间剖面进行对比分析。结果表明:地质雷达可以探测到空洞的埋深与深度尺寸,矩形空洞地质雷达反射波呈现前部扁平的双曲线特征,并有多次波反射。该研究成果对于提高隧道超前地质预报现场解释提供了一定参考。     

不良地质的探地雷达图像模拟与识别

在地铁隧道施工中常常遇到如地下空洞、暗河、建筑物桩等不良地质,不仅影响施工质量,而且存在重大安全隐患,因此需要对盾构掌子面开挖地质情况进行超前探测和预报.作者采用基于时域有限差分法FDTD(Finite-different time-domain)的雷达图像模拟软件GPRmax2D对盾构掌子面探地雷达探测过程中可能遇到的不良地质进行正演数值模拟,并对图像进行特征分析和规律总结,最后使用IDS-K2雷达对典型空洞和水泡进行实例分析,得到了有益结论,为盾构施工超前地质探测提供图像参考和依据.     

预应力管道灌浆密实度探地雷达模型试验及正演模拟

预应力桥梁管道的灌浆质量直接影响桥梁的使用年限,为了将探地雷达探测应用到预应力管道灌浆质量检测的实际工程中,首先制作含有不同工况的预应力管道物理模型,用探地雷达对模型进行探测。对所探测得到的数据进行处理分析,并分别对不同工况的预应力管道进行正演模拟分析。结果表明:探地雷达对塑料管道内部探测效果好于金属管道,但两者对电磁波的反射信号剖面图上均显示为弧形。二维雷达剖面图像能准确反映出管道的位置和塑料管道灌浆质量,三维图更加立体直观。将正演模拟结果和物理模型探地雷达探测结果进行对比分析,表明了模拟结果的正确性,充分验证了探地雷达对预应力管道灌浆质量探测的可行性,对桥梁的质量检测提供理论依据。     

地质雷达空洞探测机理研究及其在隧道应用实例分析

隧道衬砌与围岩之间及塌方区回填注浆体内部的空洞数量和范围受到严格限制,以求最大程度提高隧道整体承载力和密实性,确保工程优质安全。为此简要探讨了地质雷达无损探测空洞的机理,并在云南麻栗坡隧道应用LTD-2100地质雷达对衬砌和塌方区回填注浆体密实性进行检测。对比空洞填修前后的探测结果可知地质雷达探测法具有快速、精确定位空洞并随之有针对性实施钻孔注浆的巨大优势,从而为大型隧道工程开展高效无损检测以期大幅度提高其安全储备及质量等级提拱了强有力手段,同时拓展了地质雷达在地球物理勘探学科中的应用领域。     

暗挖隧道空洞初步普查施工及处理

以北京地铁某暗挖隧道为例,分析了隧道衬砌背后空洞的形成原因,通过人工敲击法和雷达探测法确定了空洞位置,并提出了相应的处理措施,为地铁暗挖隧道空洞普查及处理提供参考。     

衬砌背后空洞对隧道结构的影响分析及综合评价方法

本文选取隧道典型病害——衬砌背后的空洞,作为研究对象.通过对病害断面进行数值模拟分析,对隧道衬砌背后不同位置、不同范围的空洞以及拱顶存在空洞下隧道衬砌在不同围岩等级进行有限元模拟,得出衬砌内力和位移,通过分析得到其对衬砌影响的程度及规律.对衬砌结构健康级别评价划分,从而采取不同的应对措施.     

浅埋矩形砖混结构电力隧道背后空洞识别及其对周边道路的影响研究

针对浅埋矩形砖混结构电力隧道附近可能存在的空洞隐患,通过借助地质雷达探测技术,对隐伏空洞病害体进行布线探测研究,并给出圆形和方形空洞的典型地质雷达图谱特征,有助于提高对空洞病害类型识别的准确性.同时,通过建立9种空洞分布工况模型,研究空洞位置对电力隧道结构内力及周边道路沉降的影响差异.研究结果表明,当空洞位于135°时...     

隧道工程中探地雷达空洞探测机理研究与应用

简要探讨了地质雷达无损探测空洞的机理,并在湖南某隧道运用地质雷达对衬砌和塌方区注浆回填体密实性进行检测。实际探测结果证明地质雷达探测法具有快速、精确定位空洞之优点,具有可以针对性实施钻孔回灌的巨大优势,从而为大型隧道工程开展高效无损检测以期大幅度提高其安全储备及质量等级提供了强有力手段,同时拓展了地质雷达在地球物理勘探学科中的应用领域。     

基于地质雷达技术隧道安全性评价研究

阐述了地质雷达检测的工作原理,地质雷达作为一种高效、快速、无损的检测方法,在当前隧道建设过程中发挥着越来越重要的作用。通过长期检测过程分析,总结出地质雷达在检测隧道衬砌时三种常见缺陷典型雷达图像,为今后检测工作提供参考依据。结合FLAC3D数值模拟方法对隧道衬砌背后空洞及厚度不足进行分析,研究发现隧道施工过程中拱顶最易出现缺陷,针对隧道缺陷共分七种工况进行分析,得到了有益的参考数据,为隧道安全评估提供有力的理论依据。     

铁路隧道衬砌地质雷达非接触检测模拟试验研究

 通过对铁路隧道整体式衬砌试件进行地质雷达非接触式检测模拟试验,研究不同检测距离(地质雷达天线底面距衬砌试件表面的距离)对地质雷达扫描图图像质量及检测精度的影响。试验结果表明：(1) 在检测距离为10,20 cm的条件下,采用400 MHz地耦屏蔽天线能够对隧道整体式衬砌进行地质雷达非接触式检测。(2) 随着检测距离增大,所获得的地质雷达扫描图图像质量降低,需对地质雷达反射波采取数字滤波、调整增益系数等处理措施才能够达到满意的效果;地质雷达图像质量与仪器设备有一定关系,在实际工程中,检测前应先通过试验验证合理的检测距离。(3) 在地质雷达扫描图中,可识别试验设计方案中预设的各种工况类型,而且衬砌背后回填不密实、空洞等的位置和范围都与天线密贴衬砌情况基本一致,满足地质雷达扫描图定性解释的要求。(4) 衬砌厚度检测结果的误差随检测距离的加大而增大,但是除极少数测点误差较大外,其他测点的误差范围是接近天线密贴衬砌情况的,能够保证衬砌厚度检测值的准确性;通过对非接触式检测结果进行修正,可使其达到接触式检测的效果;衬砌背后回填不密实层和空洞厚度检测值的误差范围与天线密贴衬砌的情况一致。本文研究成果将对开发车载地质雷达检测系统,以及实际工程中地质雷达非接触式检测技术的应用具有一定的实用价值。     

地质雷达在公路隧道衬砌质量检测中的应用

介绍了地质雷达的工作原理,结合昌宁高速石马隧道实际工程,阐述了地质雷达在隧道衬砌质量无损检测中的应用,并简述了测线布置、数据采集、图像处理步骤,对典型的雷达图像进行了分析,证明了地质雷达技术在隧道工程无损检测中能取得较好的效果。     

大坂膨胀性泥岩引水隧洞长期稳定性分析

 结合室内三轴蠕变试验与数值仿真技术,研究大坂引水隧洞膨胀性泥岩饱水状态下蠕变力学特性,建立泥岩非线性蠕变力学模型,并开展大坂引水隧洞TBM施工开挖、支护、长期运营过程的饱和渗流–应力耦合仿真计算。重点模拟TBM开挖预留变形、初次支护半年后顶管片和侧管片开裂破坏问题,以及采取锚杆、围岩注浆、二次衬砌和钢支撑相结合的联合二次支护措施后隧洞长期安全性的评价与设计验证问题,研究成果为引水隧洞的支护设计提供依据,对同类工程的研究具有一定参考意义。     

基于摄动理论盾构隧道壁后脱空识别分析研究

隧道工程中的壁后脱空病害具有极强的隐蔽性和不确定性,针对盾构隧道中脱空损伤问题,研究了盾构隧道在脱空损伤下其动态特征的变化规律。采用摄动理论分析,建立表征脱空损伤系数η,并结合δ函数的性质,推导了脱空损伤下盾构隧道的模态特征解析式,并引入模态应变能损伤指数进行损伤定位。最后以上海地铁某盾构隧道为例,对无脱空损伤、脱空损伤条件下进行摄动理论分析及有限元分析,结果表明:无论采用摄动理论分析还是有限元分析都能较好地对脱空损伤进行动态演化分析,同时模态应变能损伤指数也能够较好地对脱空位置进行定位,可为基于动力特性的隧道脱空损伤识别和动态监测提供理论依据。     

地铁隧道穿越地裂缝带的结构抗裂预留位移量

 西安地铁穿越多条活动地裂缝带,地裂缝未来活动对地铁隧道结构造成严重威胁。论述西安地裂缝成因、活动方式和剖面特征,对未来地裂缝活动趋势和地铁设计使用期内地裂缝最大垂直位移量进行分析和预测。通过浅埋暗挖马蹄形地铁隧道穿越地裂缝带的三维有限元数值模拟,得出当地裂缝垂直位移量达到20 cm时隧道出现开裂破坏,隧道结构抗裂设计时需分段设缝和扩大断面以适应地裂缝的大变形。基于数值模拟结果,建立地裂缝作用下地铁隧道与地裂缝正交和斜交条件下分段隧道三维运动位移模式,确定正交和斜交条件下结构抗裂的垂直位移、横向位移和轴向位移预留量。其结果可为西安地铁隧道穿越地裂缝带的结构设计提供参考。     

综合物探在隧道病害诊治中的应用

在对旧隧道病害的诊治过程中,综合物探勘查以其多快好省的特点,显示出无比的优越性。用探地雷达可检测混凝土衬砌层质量和衬砌层后背的脱空情况;以高密度电法为主,结合地震折射波法,可查明断裂构造的分布情况;地震折射波法辅以高密度电法,可对围岩进行分级。给实际工程可起到示范作用。     

营运期地铁盾构隧道动力响应分析

采用三维动力有限差分法,考虑接缝、管片分块和软土地层等因素,对广州地铁四号线埋置于深厚软土地层之中的盾构隧道在地铁营运期间动力响应进行深入分析,并对考虑管片接缝与否2种计算模式进行比较分析。研究结果表明,地铁列车动载作用下,隧道动力响应自底部向顶部逐渐衰减,强烈区主要集中在下半部。管片环动力响应与接缝分布有关,临近接缝部位的动力响应值比远离接缝部位的动力响应值要大些。隧道基土动力响应强烈区主要分布于贴近管片环外围的一定范围内,越接近管片环、愈接近隧道底部,基土动力响应愈为强烈。地层动力响应由隧道壁往外快速衰减,受振区主要集中在距隧道中心约2倍隧道直径范围的近域地层内。当针对管片衬砌结构本身进行动力响应分析时,若把管片衬砌当整体考虑则会引起较大误差,故应考虑管片接缝;当针对地层进行动力响应分析时可不考虑接缝而把管片衬砌当成整体考虑,由此带来的误差在一般情况下可忽略不计。     

双洞交叉的施工稳定性分析及支护设计

对紫坪铺水利工程1#泄洪洞“龙抬头”段与前期导流洞交叉重叠段在施工开挖阶段围岩及支护结构的强度与变形稳定性进行了有限元数值仿真分析和优化设计。并根据隧洞新奥法施工原理,针对该段双洞交叉影响的工程特殊性作了详细的开挖过程仿真分析。对导流洞支护采用的喷素混凝土并不设锚杆方案进行了施工期强度校核;对导流洞在运行期的素混凝土衬砌方案进行了高外水荷载下的强度与稳定性分析;对施工导流完成后的封堵及泄洪洞的开挖这一复杂的施工过程进行了围岩、封堵混凝土与喷层的稳定性与强度分析,在此基础上提出了合理的施工开挖、支护、衬砌方案与设计指标。对于其他类似的洞型与工程,具有良好的实践意义与指导意义。