铁路运营隧道衬砌背后接触状态及其分析

 铁路隧道衬砌背后接触状态可分为衬砌背后接触密实、衬砌背后接触松散和衬砌背后空洞3种情况,其中,衬砌背后接触松散和衬砌背后空洞统称为衬砌背后接触不良,是常见的隧道质量缺陷。研究表明：衬砌背后接触不良是诱发隧道病害的重要原因,直接影响到隧道结构的安全性。通过对100余座铁路运营隧道衬砌无损检测及统计分析,取得以下结论：(1) 同等条件下,单层衬砌比复合式衬砌更易出现衬砌背后接触不良状况,且单层衬砌背后接触不良程度高于复合式衬砌;(2) 衬砌背后接触不良段所占比例及严重程度与围岩级别有密切关系,在隧道围岩稳定性较差的区段更为严重;(3) 衬砌背后接触不良状况随断面位置而变化,以拱顶处最大,拱脚减小;(4) 衬砌背后空洞的存在受到隧道设计理念、工程质量控制和运营养护水平等因素的影响,而衬砌背后及时的回填注浆则是控制的关键。取得的隧道衬砌背后接触状态及其分布规律可为结构缺陷的病害演化及致灾机制的研究提供参考与借鉴。     

油气管道穿越工程隧道衬砌质量检测技术

为了掌握油气管道穿越工程隧道衬砌技术状态,确保其运营安全,基于地质雷达、回弹仪和测缝仪等检测仪器,探讨了油气管道穿越工程隧道衬砌质量检测技术,并以川气东送水谷坝隧道为例,详细介绍了地质雷达在检测衬砌厚度以及衬砌背后脱空等病害情况的应用,回弹仪和测缝仪分别在衬砌强度和裂缝检测中的应用,为类似的油气管道穿越工程隧道衬砌质量检测提供参考经验。     

衬砌背后脱空对开裂的影响分析

对实际隧道工程病害进行检测,建立衬砌开裂病害综合治理方案。为确定衬砌受力状态及裂缝与背后脱空的相互作用关系,采用有限元软件进行数值模拟分析。研究结果表明,检测范围内87%的脱空位置附近存在不同危害程度的不规则裂缝;衬砌背后脱空时,部分区域由受压变为受拉,当拉应力超过混凝土抗拉强度时,结构开裂;背后脱空等病害对衬砌造成影响,进一步加深衬砌开裂程度;须根据裂缝发展程度和安全状态进行修复,还应对引起开裂的隧道病害和缺陷进行治理。     

运营中的公路隧道病害调查统计与治理对策

通过对重庆市正在运营的2条隧道病害进行全面调查,分析隧道衬砌裂缝、渗漏水、衬砌背后空洞等病害的分布规律以及病害产生的原因;并据此给出不同病害的治理对策。为今后类似运营中的隧道工程的衬砌裂缝、渗漏水以及衬砌背后空洞治理提供参考和借鉴。     

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.     

浅谈隧道监控量测技术

隧道监控测量技术对于隧道情况的探测具有十分重要的影响,可以查明隧道的锚杆长度、锚固情况等,以便了解隧道的衬砌背后的回填情况是不是满足设计要求,从而对隧道的衬砌过程中存在的安全隐患进行了解和掌握。本文对隧道监控量测技术进行相关分析,为隧道施工的竣工验收以及隧道病害防治提供理论依据。     

探地雷达在隧道衬砌无损检测中的应用

探地雷达基于电磁波反射原理,以其特有的连续扫描透视功能,实现隧道衬砌质量的高分辨率无损检测。在简要阐述其检测机理、方法、测线与参数设置的基础上开展隧道衬砌实例检测。结果表明:该法检测效果良好,其中衬砌厚度误差约4.2%,空洞范围误差约7%,钢拱架间距误差约8%。同时针对所遇多种衬砌缺陷,分类解析归纳其雷达图谱特征,有助于提高探地雷达图像解译精度,便于及时采取相应补强修正措施,保证隧道施工和运营安全。     

高速公路隧道渗漏水病害分析及治理措施

公路隧道近年来呈快速增长趋势。根据当前运营隧道病害分类的有关规定及统计资料,目前隧道病害主要表现在:隧道渗漏水、结构衬砌腐蚀裂损、仰拱变形损坏,约占隧道病害的75%以上。这些病害中衬砌开裂变形和渗漏水多发于投入运营5~10年的公路隧道。隧道渗漏水的产生将直接危及行车安全,制约着汽车的运行速度,阻碍正常的交通运营,给国民经济造成了严重的损失。通过对隧道渗漏水病害原因的分析,提出了相应的治理措施。     

衬砌背后空洞对在役隧道结构安全性影响研究

随着我国越来越多的隧道投入到运营中,病害隧道的出现也越来越引起人们的关注.选取对隧道稳定性影响较大的病害之一-空洞作为分析对象,通过对某病害隧道典型断面进行数值分析,对隧道衬砌背后不同部位以及不同范围的空洞模拟,得出其拱部内力并计算得到相应部位的安全系数.通过分析了解到,隧道衬砌背后不同部位出现空洞,均对衬砌的安全系数有影响;当空洞较小时(小于0.5m)对其影响不大,随着空洞直径的增大,对其安全系数的影响也随之增大.     

基于数字图像的盾构隧道衬砌裂缝病害诊断EI北大核心CSCD

采用计算机视觉对隧道衬砌表面的结构病害进行快速无损检测已成为发展趋势,如何通过图像识别结果客观地评定病害严重程度是保障隧道结构服役性能的重要切入点。以地铁盾构隧道衬砌结构表面的裂缝病害二值图像为研究对象,提出客观的新型盾构隧道裂缝诊断指标(Tunnel Defect Index-Crack,简称TDI-C)及其分级标准。首先,通过数字图像处理对裂缝病害进行量化,得到长度、最大宽度、分形维数等3个参数;提出一种动态分块法来计算裂缝病害的长度和最大宽度;采用盒维数计算裂缝病害的分形维数,发现其值越大,所对应裂缝病害的形态越复杂。其次,以200环衬砌管片的隧道区段作为诊断尺度,计算病害量化参数的累计值,建立由21个隧道区段组成的病害样本空间;采用K-means++聚类,合理地确定裂缝病害的分级档数为三级与样本空间中各个样本的病害等级;通过偏最小二乘回归分析,提出隧道裂缝诊断指标TDI-C,并建立病害等级的分级标准。最后,给出地铁区间隧道裂缝病害诊断的应用实例,并指出本文方法较现有方法具有较大优势。     

寒区隧道衬砌结构设计方法

在寒区冬冻夏融周期变化的环境下,冻害问题常影响到隧道结构及运营安全。为提高寒区隧道设计水平,节约工程建设成本,同时保证隧道安全正常运营,本文提出了新的寒区隧道衬砌结构设计思路:在提出寒区隧道衬砌设计流程的基础上,给出了不同冻土段衬砌结构选型的建议:冻岩隧道可采用三层复合式衬砌结构,工程冻土段隧道可采用柔性支护体系的复合式衬砌;系统总结了多年冻土段和工程冻土段的冻胀力控制措施;从结构设计角度,分析了铺设保温层的必要性取决于:冻胀力的量值和衬砌结构的耐久性;最后将提出的寒区隧道衬砌结构设计方法应用于实际工程,定量评估了姜路岭隧道围岩冻胀力控制措施的效果,且目前隧道现场科研监测未测到冻胀力;根据本文研究成果,优化了白茫雪山1号隧道衬砌结构的设计,考虑到保温层铺设成本较高且延缓了施工速度,调整了衬砌保温结构设计,减少保温层铺设长度3 810 m。     

地裂缝活动下分段式马蹄形隧道特殊变形缝的三维变形特征试验研究

 为研究40°斜穿地裂缝分段式马蹄形衬砌结构受地裂缝影响的变形破坏模式、特殊变形缝的三维变形特征,从西安地铁隧道工程背景和西安地裂缝地质环境出发,根据相似理论设计分段式马蹄形隧道衬砌结构40°斜穿地裂缝的物理模型试验。模型顶面土体沉降、结构底部土压力分布、变形缝三维变形特征表明：分段式马蹄形隧道衬砌结构40°斜穿地裂缝时其破坏模式为顺变形缝发生整体剪切变形破坏,变形缝发生垂直位错、轴向拉伸、水平偏移三维变形分量,管段结构混凝土没有破坏;变形缝拱顶处的三维变形分量均分别大于其拱底的,且其分布规律基本一致;上盘侧变形缝垂直位错大于下盘侧,其轴向拉伸变化不大,水平偏移主要发生在地裂缝处,变形缝垂直位错从下盘端部向上盘逐渐增加;根据相似理论推算,原型结构在地裂缝上盘下降90 cm时,5处变形缝最大总垂直位错量达72 cm,最大总轴向拉伸量达34.5 cm,最大总水平偏移量达32 cm。     

宝峰隧道下穿既有线铁路隧道施工技术

宝峰隧道全长7377m,是昆明至河口铁路昆阳至玉溪段重点控制工程,出口段在D2K17+615处下穿既有昆玉铁路,洞口离既有铁路50m,隧道顶部距离既有铁路路基27m。隧道施工难点为下穿既有铁路施工期间不可影响既有线正常运营,施工难且风险大。本次浅埋隧道穿越既有铁路施工,通过采用合理的施工工法,超前加固,加强初期支护,严格控制沉降,达到了保证既有线路的安全和行车安全,顺利通过下穿既有线段的目的。     

甘肃某高速公路隧道二衬裂缝成因及整治技术研究

依托甘肃某高速公路8座隧道维修工程,以专项检测数据、现场调查及维修期间揭露的情况为依据,结合各个隧道的原设计、施工、运营、检测评估情况,采用排除法对隧道二次衬砌裂缝的成因进行了深入分析,指出衬砌产生裂缝的主因是隧底仰拱缺陷,其引发衬砌不均匀沉降,致使衬砌局部混凝土受拉产生裂缝,而衬砌背后脱空和厚度不足减小了衬砌刚度,引发应力集中效应进一步恶化了衬砌受力状态。以衬砌裂缝病害的发育情况和隧道质量缺陷(衬砌厚度、仰拱厚度)二者间的相关性情况为出发点,提出了针对衬砌裂缝产生原因的处治方案,取得了良好的维修效果。     

高寒地区隧道保温层施工技术研究

针对高寒地区隧道内冻融、冻胀现象严重,容易使衬砌混凝土产生开裂、酥松、剥落、挂冰等危害,通过对隧道保温层与衬砌的紧密性粘结及安装施工技术进行研究,采用结构保温技术,成功的解决了高原高寒隧道的冻害问题。     

考虑通风影响的寒区隧道围岩温度场及防寒保温材料敷设长度研究

 基于流体力学、传热学和空气动力学的基本原理与方法,推导出考虑通风影响的寒区隧道围岩温度场模型,该模型包括：围岩温度场控制方程、隧道内风温场控制方程以及风流场湍流控制方程。在此基础上,采用数值分析方法探讨西藏嘎隆拉隧道通风条件下围岩温度场的变化规律及其防寒保温措施。研究结果表明：隧道未开挖前,随着季节的变化,山体浅部温度出现明显变化,该变化较明显的深度为18 m,当岩体埋深大于18 m后,岩体温度随季节的变化幅值小于0.5 ℃;隧道贯通后,由于通风影响,在环境温度最冷月(1月),隧道进出口段一定范围内的围岩温度出现了0 ℃以下的不利工况,进一步研究显示：在嘎隆拉隧道进口端600 m和出口端400 m范围内,二衬表面敷设6 cm厚的聚酚醛保温材料,可以有效地防止嘎隆拉隧道衬砌和围岩发生冻融破坏。     

寒区隧道衬砌结构冻胀破坏分析及防治措施

分析了寒区隧道冻害形成的原因,认为围岩的冻融循环是造成隧道衬砌失稳破坏的基本因素,对寒区隧道冻胀形成机理研究及隧道设计有一定的参考价值,并总结了国内外寒区隧道冻胀破坏的防治措施,以减少寒区隧道的冻胀破坏。     

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。     

双圆盾构纠偏时隧道衬砌的内力分析

在双圆盾构隧道施工过程中,盾构机很容易发生侧向偏转,施工中必须不断地对双圆盾构进行纠偏。然而,纠偏过程往往会对周围环境以及衬砌内力产生一定的影响。针对该问题,应用有限元数值模拟的方法,分析双圆盾构施工时纠正偏转角引起的衬砌上的附加内力。并将计算结果与现有的计算模型得到的结果进行比较。结果表明:施工中纠偏所引起的内力比现有设计中不考虑纠偏计算得到的内力有比较大的变化。而且,随着偏转角的增加衬砌上有些点的内力增大(最大达5～6倍),有些点的内力减小甚至发生符号的反转。由此可知,可靠合理的隧道衬砌设计方法应考虑这种纠偏引起的内力重分布的作用。     

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。