可拓法评估隧道衬砌损伤与实证

隧道火灾不仅造成人员伤亡,还严重破坏衬砌,及时对衬砌结构的损伤状况做出合理的判断,具有十分重要的工程现实意义.首先,基于可拓学的物元理论、可拓集合论和关联函数,构建隧道火灾后衬砌损伤等级评价的经典物元和节域物元,建立了损伤衬砌的物元模型.其次,应用简单关联函数确定权重,避免了实际工作中主观因素的影响.最后利用建立的物元模型,选取残余抗压强度系数、衬砌截面的烧伤率、衬砌截面的完好率作为衬砌损伤评价的因子,对8个典型工况下的损伤衬砌进行了可拓性综合评价,得到了各工况下的衬砌损伤等级及损伤等级的变量特征值,从变量特征值中可以看出偏向另一类的程度.与其它评价方法的评价结果对比表明:该方法能较真实地反映实际衬砌损伤的等级,证明可拓学理论应用于火灾荷载作用下的衬砌损伤评价的有效性和可行性.     

瓦斯剧烈爆炸隧道衬砌损伤数值模拟与机理分析

洛带古镇隧道瓦斯爆炸致灾为近年来唯一、典型的公路隧道内剧烈爆炸案例,为探究隧道衬砌在剧烈爆炸效应下的损伤机理,对爆源进行等效、量化研究,采用RHT模型模拟衬砌并修正部分关键参数,在LS-DYNA中使用ALE技术建立与隧道横断面尺寸一致的流固耦合数值模型,模拟了隧道衬砌的损伤过程并分析其受力状态。研究表明:爆心距0~5.1 m范围的衬砌在爆炸冲击波剧烈冲压作用下由局部破坏发展为完全破坏;爆心距5.1~10.9 m范围衬砌上密集的损伤裂缝在拉、压交替作用下扩张将衬砌分割成块状结构形成严重破坏区;爆心距10.9 m以外衬砌主要在拉应力下产生纵向、环向损伤裂缝,为一般损伤区;衬砌受损部位主要位于拱部、曲边墙处,曲边墙脚处的“犄角结构”使得该处破坏尤为严重。数值模拟结果与隧道实际损伤调查情况及基于SDOF法对隧道损伤评价结果基本一致,表明研究方法合理、计算参数取值可靠,可为大型复杂结构体内爆炸或可燃气体爆炸问题研究提供参考。     

灰色预测理论在隧道火灾后衬砌损伤中的应用

根据灰色理论预测的基本原理及数学建模方法，对衬砌混凝土在不同温度等级下的烧损试验所得的数据建立灰色动态模型的基本模型GM（1，1），分析隧道火灾后衬砌弹性模量损失系数与温度的关系，表明，隧道火灾后衬砌弹性模量随温度的升高，其损失系数越大，严重影响了隧道结构受力的性能；并进行了模型精度的检验，结果表明，精度满足要求；最后对模型结果进行多雏灰度分析，即弹性模量损失率随温度、时间的关系，得到一些有用的结论。     

横洞施工对新建隧道主洞及既有隧道变形影响分析

近接工程中横洞开挖施工势必会对新建隧道及既有隧道的衬砌结构造成不同程度的影响,开展横洞施工影响研究对评价新建隧道及既有隧道的安全性具有重要意义。该文依托某工程案例,采用三维有限元数值模拟方法分析横洞开挖施工对新建隧道及既有隧道衬砌结构变形的影响,并进一步分析不同净距条件下横洞开挖施工对既有隧道衬砌结构变形的影响规律,最后结合现场监测数据进行对比验证。结果表明,横洞开挖施工会造成新建隧道衬砌结构不均匀沉降和侧壁外扩并引起既有隧道拱顶隆起和拱腰收敛,不同净距条件下横洞开挖施工对既有隧道衬砌结构的拱顶沉降和拱腰收敛的主要影响范围在距横洞纵向中心35m内。     

高速公路隧道二衬脱空对其结构安全性影响研究

二次衬砌脱空是高速公路隧道最常见的病害之一,对隧道长期健康运营十分不利。从隧道力学的基本概念出发,建立了荷载-结构模式的高速公路隧道衬砌背后空洞病害模型。并根据检测结果,建立了某高速公路隧道衬砌结构安全性评价分析计算模型,计算结果表明:隧道结构病害的存在,改变了衬砌结构的整体刚度和结构的受力状态,直接降低了隧道的安全性。     

盾构双隧道衬砌结构应力与变形的数值模拟

为分析盾构双隧道施工周围土体及衬砌结构管片应力和变形规律,结合大连地铁2号线202标段盾构施工工程实例,运用ADINA软件对盾构施工过程进行动态模拟,建立了盾构隧道-混凝土衬砌结构-注浆土体-原状土体三维非线性有限元计算模型,综合考虑了上部土体的岩性分层,隧道施工间的相互影响,衬砌、注浆土体和原状土体之间共同作用,盾构施工、土体注浆及衬砌支护的动态过程。通过数值分析,研究盾构双隧道施工周围土体及衬砌管片应力和变形规律,为隧道盾构施工、衬砌管片设计与控制地表沉降提供施工建议。     

岭南高速公路隧道二次衬砌结构有限元分析

结合河南岭南高速公路隧道工程,建立隧道衬砌结构二维、三维模型,分析了隧道建成后衬砌结构的受力状态,并对结果进行比较分析,得到了一些有益的结论,验算了隧道衬砌结构的安全性.     

黑山寺公路隧道衬砌结构的优化设计

基于传统安全系数经验法,以黑山寺公路隧道衬砌结构为依托工程,进行了隧道衬砌结构的数值模拟计算与作用效应对比,分析得出了隧道衬砌不同截面上的作用效应,并根据隧道衬砌单元安全系数和规范要求进行衬砌结构厚度比选和优化,提出了合理的衬砌结构厚度,为黑山寺公路隧道结构设计提供理论支持。     

膨胀性围岩隧道衬砌结构安全性评价

结合某膨胀性围岩隧道衬砌结构病害分布特征,对典型膨胀性围岩隧道衬砌结构进行了质量检测和承载力分析,并结合衬砌结构稳定性监测规律、检测结果进行结构计算,从质量缺陷、结构承载力、变形稳定性3个方面进行深入分析,最后对隧道结构安全进行了综合性评价。     

电缆隧道衬砌结构验算

用“荷载—结构”模式和ANSYS有限元分析软件对石家庄市友谊站110kV双回线路工程中的电缆隧道进行衬砌结构验算，根据锚喷衬砌隧道和砖混衬砌隧道的结构内力，对其安全性作了判断。     

高速公路隧道抗采动影响变形技术体系研究

隧道是高速公路重要构筑物,当其通过煤矿井田上方时,将压覆大量的煤炭资源。压覆资源解放与隧道建设如何协调是亟待解决的问题。为此,从隧道衬砌结构形式、围岩等级以及设计参数开始分析隧道自身抗采动变形的能力,并从隧道初期支护、二次衬砌、仰拱和防水层材料入手考虑,建立隧道抗采动影响变形技术体系,通过采取一系列综合措施,达到隧道既安全运营又可实现安全采出压覆资源的目的。     

基于随机有限元理论的连拱隧道结构可靠性分析

应用基于神经网络的随机有限元方法, 把截面抗压强度条件视为承载能力的极限状态, 把截面受拉开裂条件视为正常使用的极限状态, 进行某高速公路连拱隧道衬砌结构可靠性分析, 得出了衬砌结构可靠度指标的分布规律和衬砌结构的概率破坏规律。按照抗压条件计算, 衬砌结构的最小可靠度指标位于拱墙的侧部, 而最大可靠度指标位于拱顶部位, 说明隧道衬砌结构的受压破坏容易发生在拱墙的侧部; 按照衬砌结构的抗裂条件计算, 衬砌结构的最小可靠度指标位于拱顶部位, 而最大可靠度指标位于拱墙的侧部, 说明隧道衬砌结构的受拉破坏容易从拱顶部位开始, 而拱墙侧部产生受拉开裂的可能性较小。     

对高层钢结构防火体系两个影响的分析

主要介绍了高层钢结构建筑的火灾影响分析，通过数据,从理论上阐述了钢材在高温下强度退化，以及在火灾下钢结构温升快的特性，从而反映出钢结构在高温下裸露部分耐火差的本质，并结合相应特性，提出对钢结构建筑防火材料的要求。     

探地雷达在隧道工程检测中的应用

探地雷达是近几十年来被广泛应用的一种浅层地球物理无损探测技术。在铁路公路、隧道工程、工程建筑、水电工程等领域都有广泛应用。该文重点介绍了探地雷达对隧道衬砌可能存在的施工缺陷进行检测的方法,通过对所获得的雷达图像特征的分析,确定出了隧道衬砌工程中的缺陷和缺陷位置,经后期钻孔验证雷达探测是正确的。目前,探地雷达已经成为隧道工程质量检测中一种必不可少的有效的消除和防止工程隐患的手段。     

隧道二衬质量检测中的地质雷达探测参数优化

介绍了利用地质雷达进行公路隧道二衬质量检测的原理及方法，主要研究了二衬质量检测时地质雷达探测参数的设置对检测结果的影响，通过试验得出了在进行隧道二衬质量检测时地质雷达参数的优化设置。在按照上述优化参数并考虑误差的情况下，地质雷达检测所得结论与工程实际符合较好。     

不同阻塞条件下的隧道火灾全尺寸试验研究

为了研究阻塞条件下的隧道火灾危险性,选取某隧道网络中的某一支路作为火灾试验区,采用轴流风机通风,额定通风量为27 m3/s,以甲醇池火为火源,火源功率分别为0.25、0.50和1.00 MW。通过改变火源功率和隧道内风门的开闭模式开展全尺寸试验,分析火源横截面和隧道中心线竖直截面风速、隧道纵向拱顶温升、隧道中心面纵向温升等参数,研究了不同阻塞条件下的隧道火灾烟气扩散规律,获得了抑制隧道火灾危险性的风门控制模式。研究结果表明:①在隧道通风网络中,对称风流通过风门后,隧道截面距风门22 m处风速在整流作用下逐渐趋于均匀;②建立了考虑隧道阻塞比的隧道风量衰减模型,该模型可根据隧道阻塞比的变化预测隧道阻塞作用下的风量损失,同时可以计算沿程阻力损失的风量;③在自然通风条件下,当火源功率大于0.50 MW时,火灾烟气在火羽流作用下迅速向隧道拱顶浮动,通过对流换热使得拱顶温度急剧升高,对于隧道结构的稳定性具有巨大的破坏作用;可采用调节风门的方式控制通过起火区域的风量,从而优化隧道火灾危险控制模式,局部风速大小对火灾危险性影响不大;当起火区域风量不足时,人眼高度处的1.8 m高温度升幅较大,不利于人员逃生与救援;④阻塞条件下隧道断面不对称进风流易造成风流结构紊乱,使得隧道火灾烟气温度分布不稳定,危险性较大。     

复杂条件下双连拱隧道信息化施工及应用

殿会坪隧道是常吉高速公路中的一座双向四车道连拱隧道，进口段地质条件复杂，存在明显的偏压现象．左洞开挖过程中右洞出现初支环向开裂，边墙混凝土剥落，地表出现裂缝并有增大趋势，同时洞内周边收敛、拱顶下沉和地表沉降突然增大，变形速率加快．采取及时跟进二次衬砌和导管注浆加固洞内周边围岩的措施，右洞洞身变形和地表沉降得到控制．二衬应力测试结果反映，二衬内力小于设计强度，满足工程要求．图5，参8．     

采动作用下不良地质隧道衬砌结构受力性能分析

为了探究采动作用下不良地质隧道衬砌结构受力性能,选择包含采动作用的不良地质隧道建设区域作为研究对象,安装水土压力计和钢筋应力传感器,根据传感数据分析峰值应力分布、外荷载以及主筋内力分布,明确衬砌结构的受力性能。将采动影响下的地表变形划分为2种类型,计算变形状态下衬砌结构的弯曲轴向应力,获取不良地质隧道衬砌结构的外部垂直荷载值,实现采动作用下不良地质隧道衬砌结构受力性能分析。采动作用下隧道衬砌结构底部轴向力包含3个峰值应力,两侧-50~50 m区域、350~450 m区域存在2个较小的峰值应力,而中间150~250 m区域存在较大的峰值应力。不良地质隧道衬砌结构,受到采动影响后呈现出受力不均匀的特点,具体显示为中间受力大、两侧受力小。     

成渝高速公路中梁山隧道质量检测与评估

中梁山隧道运营10余年,现隧道多处出现裂缝及渗漏水,为保证行车安全,对该隧道进行了地质雷达无损检测,检测结果表明:该隧道在衬砌厚度、衬砌背后空洞、围岩密实性及衬砌破损等方面存在不同程度的问题,应对病害严重地段尽快整治,确保运营安全.