山岭隧道堵水限排衬砌外水压力研究

0 前 言 我国是一个多山的国家,山地面积占三分之二以上。为发展交通,需要修建大量隧道。据统计,截止1999 年末,我国大陆地区已建成的铁路隧道有 6876座,总延长约 3670 km,到 2000 年已有公路隧道 1684座,总长 628 km[1]。一般而言,不论在施工中还是运营后,隧道结构时刻处于地下水包围之中,隧道衬砌的渗漏、变形,洞顶地表的塌陷,施工期间的突水、突泥,都与地下水有关,而且水位越高,危害越大。如何处理好地下水是山岭隧道设计施工需要解决的关键问题之一。长期以来我国隧道工程基本上奉行“排堵结合、以排为主”的方针,但长期的大量排水使原有的地下水平衡遭到破坏,造     

正断层活动对公路山岭隧道工程影响的数值分析

 根据渭河盆地正断层的结构特征及活动形式,采用有限元方法模拟正断层环境下公路山岭隧道衬砌的受力变形,针对断层错动量、断层倾角、隧道埋深以及隧道与断层的交角4个主要因素分别进行组合计算,并由此归纳出衬砌的破坏模式。结果表明4个因素对衬砌受力变形影响的敏感性依次减弱,在断层裂缝两侧各40 m的范围内是受力变形的集中位置,且当断层倾角小于50°时衬砌的受力类似于一端固定的悬臂梁。通过对衬砌的相对沉降量、纵向应力及剪应力的分析计算,将衬砌的主要破坏模式分为3类：在大纵向应力作用下,以拉张破坏为主、挤压破坏为辅的拉张–挤压型破坏,在大剪应力作用下发生的直接剪断型破坏,以及拉张–挤压与剪切结合的破坏形式。     

山岭隧道衬砌混凝土裂缝产生原因和防治措施

结合具体工程实例,介绍了隧道衬砌混凝土裂缝的主要类型,针对混凝土裂缝产生的原因,根据施工经验提出了混凝土裂缝的预防和治理方法,对提高二次衬砌混凝土施工水平,改进施工工艺具有一定指导意义。     

用MIDAS/GTS进行长输管道山岭隧道衬砌结构分析

利用MIDAS/GTS软件,对元坝气田滚动建产工程大山梁隧道的衬砌结构进行了有限元力学分析和断面设计,结果表明:MIDAS/GTS软件建模快捷,设计方便,是山岭隧道衬砌结构设计的一种有效方便工具。     

某铁路隧道明洞衬砌加固安全性分析

为研究隧道明洞衬砌加固对衬砌结构位移和内力的影响,以福建省某隧道为工程背景,通过有限元数值模拟方法对围岩卸载不注浆和卸载注浆两种加固方案进行比较,分析衬砌结构的位移变化规律,并对衬砌结构承载力安全性进行验算。研究结果表明：注浆后隧道沉降数值大幅减少,约为注浆前的一半;通过理论论证可知两种工况下所选衬砌类型满足加固后的承载力要求,衬砌裂缝宽度符合有关规范要求。     

梧州盘龙坳山岭隧道设计

本文结合广西梧州市盘龙坳山岭隧道工程实例,通过对隧道的线形、洞口、衬砌支护、结构防水、施工措施的介绍,初步探讨了山岭隧道设计的过程、重难点和注意事项。     

软岩隧道衬砌结构安全性评估方法分析研究

结合重庆礼让隧道石膏岩段工程,采用荷载-结构法计算分析二次衬砌内力变形特征,在此基础上采用FLAC~(2D)对该隧道进行数值模拟分析,通过对比不同方法的分析结果,并结合隧道衬砌结构的现场变形失稳情况,提出了一种在初支与二衬间施加缓冲区的方案并进行了数值模拟分析。     

装配误差对山岭隧道装配式衬砌受力性能的影响

为研究装配误差对山岭隧道装配式衬砌受力性能的影响,文中以广东省某公路隧道为依托,通过采用荷载结构法分析了不同形式和不同大小装配误差对山岭隧道装配式衬砌受力性能的影响,研究结果表明,对装配式衬砌来说,最不利受力工况发生在装配式衬砌和底座的装配过程中;装配误差主要影响衬砌装配成功与否,装配完成后的衬砌与正常装配的衬砌受力性能差别不大。     

寒区隧道衬砌智能保温技术研究

长期的工程实践表明,寒冷的气候条件可能导致隧道衬砌出现不同程度的冻害,如衬砌开裂乃至剥落等.隧道衬砌发生冻害后,不仅会导致其承载力下降,而且会给通行车辆带来不确定性.另外,在冬季会出现裂隙渗水、拱顶挂冰和路面湿滑成冰等现象,给隧道结构的安全服役带来很大不确定性因素.基于此,设计了一种自适应智能保温技术方案,以求解决这一...     

矩形隧道衬砌结构优化数值模拟分析

为提出合理的明挖法城市地下矩形隧道结构优化形式,建立了衬砌厚度和衬砌拐角优化后的荷载-结构力学模型,运用有限元软件对衬砌结构的内力和变形进行数值模拟分析。研究结果表明:当对衬砌结构厚度进行优化时,矩形隧道结构的最大变形值与衬砌结构厚度成反比;衬砌厚度减薄,对整体结构内力分布变化影响较小,但是在衬砌结构拐角处产生应力过大的现象。而对衬砌拐角处结构形式进行优化时,衬砌结构的变形量明显减小,整体结构变形分布较均匀,而产生水平位移最大值的位置出现"下移"的现象;衬砌结构形式的优化,使衬砌结构内力分布特征产生较大差异,对整体结构受力是有利的。因此考虑结构受力和使用空间等方面的要求,采用该种衬砌结构优化形式,不仅能够充分发挥衬砌结构的潜能,而且可以节约工程造价。     

过街隧道施工对地下管线影响的三维数值模拟

 采用三维有限元方法分析过街隧道施工引起的相邻地下管线变形和受力,研究路面、管线材质、管线埋深、管线与隧道轴线间距以及管线与土体弹性模量比等因素对地下管线位移的影响,并与实测值进行比较。研究结果表明：有限元模拟结果与实测值较吻合,略大于实测值;路面的存在使浅埋管线的位移变小、沉降槽宽度变窄;隧道开挖引起的管线水平位移远小于竖向位移;与隧道垂直管线的竖向位移和水平位移最大值与管线埋深基本呈线性变化,且随着管线与土体模量比的增大逐渐减小;与隧道平行管线的最大竖向位移和水平位移值均随管线间距和埋深之比(L/h)增大而减小,最大水平位移值与L/h值基本呈线性关系,最大竖向位移值在L/h＜10时迅速增大;管线最大拉应力和压应力均随着L/h值增大而减小,当L/h＜5时急剧增大,当L/h≥5时缓慢减小,且应力值比较小。     

盾构隧道斜交下穿地铁车站的影响与监测研究

 结合工程实例对盾构隧道斜交下穿既有地铁车站的相互影响进行分析,同时通过穿越过程中的施工参数、结构变形监测数据等方面的分析,研究穿越中关键施工参数的选取和对既有车站的影响。控制盾构掘进参数,合理设定推进力、推进速度和土压力,加强同步注浆和二次补浆是控制既有地铁结构变形的有效措施。另外,通过实测数据分析总结既有车站结构变形规律,此次一端斜交下穿使得既有结构变形由垂直下沉变为扭转下沉,结构侧墙半槽形沉降曲线表明结构变形对列车的行车安全造成很不利的影响。研究结果为今后类似的下穿既有地铁设计和施工提供了参考。     

海底隧道结构健康监测设计研究

 由于海底隧道工程环境的特殊性与复杂性，因此为保证海底隧道运营安全，必须对海底隧道进行长期的结构健康监测，以此了解隧道结构在复杂环境中的受力变化状况，从而及时了解隧道结构损伤位置及损伤程度，进而对结构安全状况做出评估并加以有效处理。在对隧道结构健康监测现状进行总结后，针对海底隧道工程特点，结合在建的厦门翔安海底隧道工程，通过必要的数值模拟计算，首先确定出该隧道的监测内容及重点监测部位，随后结合工程实际情况确定监测断面位置、监测项目及监测仪器的选择、监测点布置等内容。同时，研究结果表明：(1) 不良地质段隧道结构安全监测，除对该位置隧道结构进行重点监测外，还应当在邻近较好地质条件处设立辅助监测断面，便于分析不良地质条件对隧道结构的影响作用；(2) 海底隧道结构的渗漏情况可通过监测其重点部位，如拱部的衬砌开裂情况，并配合相应位置的衬砌结构水压变化情况而间接获得。研究结果将对我国在建或拟建的海底隧道结构健康监测起到一定的指导作用。     

大跨径尾水岔洞开挖与衬砌稳定分析

 针对目前国内外水利工程中大跨径地下尾水岔洞开挖与衬砌稳定分析现状,对其存在的主要问题进行讨论。总结大跨径尾水岔洞开挖与衬砌稳定的分析方法,包括数值模型建立原则、分析内容、流程、评价指标等。应用此分析方法,对溪洛渡水电站尾水岔洞开挖与衬砌稳定开展研究,包括大跨径尾水岔洞开挖过程中变形、应力及屈服区分布特点,以及不同应力释放荷载条件下的喷锚支护效果;针对运行和检修工况,分析岔洞围岩、衬砌结构的变形及应力分布情况,变形计算结果与监测结果一致。通过实际工程分析与应用,表明所建议的大跨径地下尾水岔洞开挖与衬砌稳定分析方法可用于指导同类岩土结构工程设计。     

双连拱隧道支护体系现场监测试验研究

隧道支护结构的应力、变形状况是其安全性的直接表现,针对金竹林双连拱隧道设计了完整的现场监测方案,进行了详细的隧道支护体系应力和拱顶沉降监测分析,并在此基础上对双连拱隧道的设计、施工提出了一些建议。     

潮汐对跨海峡隧道衬砌稳定性影响研究

 厦门海底隧道是我国目前修建的最长的海底隧道,隧道及两岸接线工程位于福建省厦门地区。该地区潮汐现象多样,水文条件复杂,历年最大潮差达6.92 m,多年平均潮差4.01 m,在计算过程中应该考虑潮汐的影响。利用厦门海洋工程勘测中心的海流监测数据,考虑潮汐荷载循环变化过程中衬砌的疲劳损伤过程,用有限元方法模拟分析应力渗流耦合作用下隧道潮汐荷载对隧道衬砌和围岩稳定性的影响,研究成果对海峡海底隧道修建工程有所借鉴。     

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。     

跨海峡隧道风化槽围岩衬砌防排水技术研究

 采用钻爆法修建海底隧道必须采取有效措施预防塌方、涌水、突泥等地质灾害,海底隧道钻爆法施工时如何安全穿越断层破碎带是工程设计与施工的技术难点。结合厦门跨海峡隧道围岩的特点,研究钻爆法穿越断层破碎带的注浆加固、防排水技术,提出不同围岩条件下的隧道防排水和注浆设计方案。并根据实验室三轴试验结果得到强风化花岗岩渗透系数以及反演的围岩力学参数,分析风化槽隧道衬砌的外水压力分布特点和量值。研究成果为衬砌结构设计以及国内同类型隧道的衬砌防排水和衬砌支护技术设计提供可靠指导。     

隧道衬砌空洞探地雷达三维探测正演研究

从Maxwell旋度方程出发,推导导电介质UPML(单轴各向异性理想匹配层)吸收边界的三维时域有限差分法的计算公式,在不考虑磁导率的情况下,建立模拟区与UPML吸收边界场量间的联系,统一用UPML吸收边界公式进行正演模拟计算,只是系数不同,减少分区及临时存储空间,提高运行速度,并用Matlab编程实现,运用该程序对隧道衬砌内的空洞进行正演模拟,得到其相应的正演合成三维剖视图及切片图,实现雷达三维正演数据的可视化,探讨空洞的三维图谱特性。对隧道衬砌内空洞进行物理模型试验,数值模拟图谱与物理模型试验结果相似,验证了三维数值模拟方法的可行性和有效性。研究结果表明,三维探测能确定空洞大小、形态和位置,更加全面而细致地了解空洞的准确信息,提高雷达探测图谱解释的可靠性和准确性,并可根据缺陷的分布位置及大小评估衬砌内空洞病害的危害程度。为空洞雷达图谱的自动识别技术提供了可靠的理论依据和方法,对隧道质量检测工程及质量司法鉴定具有重要意义。