基于有限差分法的隧道新型支护结构稳定性分析

聚丙烯纤维混凝土具有良好的变形性能,可以很好地适应隧道施工过程中围岩应力释放而产生的围岩压力;混凝土湿喷技术的引入可有效地改善隧道内工作环境,提高混凝土喷射质量。将湿喷聚丙烯纤维混凝土和锚杆应用于隧道支护结构,可起到良好的经济效益和支护效果。为了确保隧道施工过程的安全性和稳定性,采用FLAC有限差分计算软件对该支护结构性能和隧道的稳定性进行了计算和分析。分析模型中考虑围岩材料的非线性特性,以及围岩–支护结构体系位移场、塑性区和锚杆轴力的分布特征。分析结果表明:这种支护结构可有效地降低拱顶下沉,底板上鼓,提高成洞空间;围岩和支护结构体系协同工作,极大地发挥围岩的自承载能力。     

软岩隧道湿喷纤维砼支护施工过程非线性分析

在赣州-龙岩铁路DKl33 095～DKl38 237段软弱围岩单线隧道施工过程中,采用湿喷纤维混凝土作为支护结构.介绍了隧道围岩的地质情况和隧道湿喷纤维混凝土支护结构施工工艺,采用非线性有限元法对软弱围岩条件下的铁路隧道施工过程进行了数值模拟.分析模型考虑了台阶步施工过程中围岩应力的释放效应,分析了围岩和支护结构体的非线性力学行为的应力场分布、位移场,围岩塑性区分布特征,并指出台阶步开挖时拱顶下沉、底板上鼓、墙腰收缩的主要控制因素.     

软岩双层隧道的力学性能分析

结合工程实际,选择典型断面,采用非线性有限元法对软岩公路隧道湿喷纤维混凝土支护结构施工过程进行了数值模拟,分析了围岩塑性区分布特征,围岩和支护结构的应力场、位移场分布。     

太行山隧道进口工程湿喷微纤维混凝土的选择与施工

石太客运专线太行山隧道为目前国内设计最长的山岭隧道,是重点控制工程,其初期支护采用锚杆与湿喷微纤维混凝土组合,阐述湿喷微纤维混凝土配合比的选择、优越性及提高施工质量的一些注意事项.     

软岩单线隧道新型支护结构有限元分析

采用有限元法对由聚丙烯纤维网湿喷混凝土、锚杆和钢格栅组成的软弱围岩隧道支护结构的应力、变形等进行了分析研究。对危险截面的强度验算表明,使用该支护结构的铁路隧道硐室稳定、安全度高。     

岩巷湿喷与干喷混凝土当量喷厚支护效应分析

湿喷混凝土相比干喷混凝土具有高强度、低回弹的优点,但因其一次性投入成本较高,成为制约湿喷技术在巷道支护中推广应用的重要因素之一。针对这一问题进行不同当量厚度的湿喷混凝土与干喷混凝土支护效应研究:分析数值模拟支护时围岩应力、变形量及变形规律,并与作业现场实测支护效应对比。研究结果表明在满足巷道支护设计要求的前提下,采用湿喷混凝土能够明显的改善巷道围岩应力分布和减少巷道变形量;同时湿喷混凝土取代干喷混凝土可减少喷层当量厚度,降低实际材料成本,提高经济效益,研究成果可为在类似条件下推广湿喷混凝土技术提供参考。     

福平铁路新鼓山隧道湿喷混凝土质量控制

湿喷混凝土是目前隧道支护技术最为重要的措施之一,它主要是使用混凝土喷射机,将混凝土与速凝剂按一定比例充分混合后,经过高压喷嘴喷射到隧道围岩表面,使混凝土快速固结形成一种高密度、高强度的支护结构。文章结合福平铁路新鼓山隧道工程实例,就现场施工如何控制喷射混凝土质量进行总结,为今后类似工程施工提供一些可借鉴的经验。     

Ⅲ类围岩全断面开挖隧道喷砼最小厚度初探

喷射混凝土是隧道初期支护的重要组成部分 ,是提高支护结构整体刚度 ,有效控制围岩变形 ,改善隧道结构的应力分布状态 ,减少隧道突发性坍塌发生的重要步骤。本文用有限元静力数值分析方法 ,对青龙背隧道 类围岩全断面开挖喷混凝土厚度进行了计算分析 ,对同类工程也有一定的指导意义。     

Ⅲ类围岩全断面开挖隧道喷砼最小厚度初探

喷射混凝土是隧道初期支护的重要组成部分,是提高支护结构整体刚度,有效控制围岩变形,改善隧道结构的应力分布状态,减少隧道突发性坍塌发生的重要步骤。本文用有限元表我力数值分析方法,对青龙背隧道Ⅲ类围岩全断面开挖喷混凝土厚度进行了计算分析,对同类工程也有一定的指导意义。     

湿喷混凝土配合比优化的研究及应用

针对某金矿破碎、易风化的围岩支护难度大等特点,采用湿喷混凝土技术实施机械化施工。研究了水泥掺量、纤维掺量、水灰比及砂率对湿喷混凝土可泵性及强度的影响。并通过正交试验方法,讨论了掺合料对湿喷混凝土坍落度、扩展度、抗压与抗折强度的影响规律。结果表明:增加水灰比能显著提高湿喷混凝土的坍落度,纤维用量增大对强度变化不明显但其对扩展度影响较大;砂率增大虽然能够增大混凝土的流动性但是强度呈下降趋势;通过极差分析结果得出了影响混凝土强度的显著因素及最优配合比,该配合比成功应用于实际工程。     

玄武岩纤维混凝土隧道衬砌承载特性模型试验研究

玄武岩纤维是一种环保高性能的无机材料。玄武岩纤维混凝土所具有的增强、增韧、阻裂等性能,对于控制软弱围岩隧道的变形具有重要的力学优势。通过钢筋混凝土和玄武岩纤维混凝土衬砌力学行为室内模型试验,对玄武岩纤维混凝土衬砌的承载特性进行研究。研究结果表明:相比钢筋混凝土,玄武岩纤维混凝土衬砌的初裂荷载提高了20%;掺入玄武岩纤维后衬砌结构的韧性增强,衬砌初裂后仍可承担较大的弯矩和变形。衬砌初裂前,钢筋混凝土和玄武岩纤维混凝土衬砌支护特性曲线基本成线形变化;衬砌初裂后,钢筋混凝土衬砌支护特性曲线在缓慢上升后,快速趋于收敛;玄武岩纤维混凝土衬砌承载特性曲线缓慢上升,至2倍初裂荷载时仍无收敛迹象。因此,玄武岩纤维混凝土能较好地满足软弱围岩隧道尽早封闭岩面、尽快提供支护力并具有一定变形能力的要求。研究成果对于软岩大变形隧道的变形控制具有重要的意义。     

软弱围岩隧道钢纤维混凝土衬砌承载特性模型试验研究

为满足软弱围岩隧道开挖后尽快封闭岩面、适应一定变形及提供足够支护力的要求,通过素混凝土、钢筋混凝土及钢纤维混凝土衬砌力学行为室内模型试验,对钢纤维混凝土衬砌的承载特性进行研究。研究结果表明:钢纤维混凝土衬砌初裂荷载提高了20%,极限荷载得到较大提高;掺入钢纤维后衬砌结构韧性增强,初裂后仍能抵抗一定变形并较大降低变形速率,与素混凝土、钢筋混凝土相比可承受更大的变形;钢纤维混凝土衬砌初裂后承载特性曲线缓慢上升,至2倍初裂荷载时仍无收敛迹象,素混凝土快速收敛,钢筋混凝土在一定缓慢上升后快速趋于收敛,软弱围岩条件下,钢纤维混凝土初支在一定变形后可与围岩特征曲线相交,达到围岩–结构稳定状态,是一种力学性能良好的快速支护材料。研究成果对软弱围岩隧道的设计与施工都具有重要的意义。     

隧道纤维混凝土二衬承载机理及受力计算方法研究

充分考虑和发挥纤维混凝土的韧性性能是目前隧道二衬结构设计的热点和难点。通过素混凝土、钢纤维及玄武岩纤维混凝土的室内试验发现：纤维的掺入,对混凝土的增韧效果远超增强效果。基于纤维混凝土优异的韧性特征,将纤维混凝土二衬裂缝视为塑性铰,提出隧道纤维混凝土二衬的承载机理：围压作用下,衬砌出现第一个塑性铰,随着围压继续增大,塑性铰发生转动并引起更多塑性铰出现,至结构由超静定变为可转动机构时,二衬结构破坏。基于此,探讨了隧道纤维混凝土二衬裂后结构受力计算方法,推导了相应的计算公式,并通过模型试验予以验证。研究成果可为纤维混凝土在地下工程中的推广应用提供理论支撑。     

隧道钢纤维喷射混凝土性能试验及其工程应用

 根据钢纤维喷射混凝土结构力学原理,为了研究钢纤维混凝土喷层在隧道单层永久衬砌支护中适用性,先分析钢纤维在混凝土中的增强力学作用机制,然后完成钢纤维喷射混凝土合理配比、抗拉、抗压、抗折及抗折初裂强度和弯曲性能等指标的室内试验;并结合具体的隧道现场喷射试验,以及围岩应力、钢纤维混凝土喷层应力及洞周附加水平收敛等监测数据进行分析。研究结果表明,钢纤维喷混凝土抗拉、抗折强度高,韧性好,喷层中的应力分布较均匀,具有较好的让压能力,喷射作业回弹损失量减少,说明钢纤维喷射混凝土是一种理想的单层衬砌支护材料,具有较好的推广应用价值。     

裂隙岩体应力渗流耦合模型在压力隧洞工程中的应用

首先，通过三维有限元方法数值模拟山西万家寨引黄工程高压出水岔管在通水期间围岩和衬砌中的渗流场特征；然后，结合工程通水期间渗压计和多点位移计的监测结果，分析岔管衬砌和围岩内的渗透压力的分布规律及岔管围岩的位移场变化规律。工程实践表明：在围岩弹性模量小于钢筋混凝土弹性模量的情况以及满足围岩的水力劈裂压力大于岔管内压的条件下，岔管钢筋混凝土衬砌方案是切实可行的。研究成果对其他类似工程的设计和施工具有一定的指导作用。     

膨胀流变性围岩隧洞预制钢筋混凝土衬砌稳定性分析

 针对一实际流变、膨胀性围岩的室内实验结果及初步设计与施工方案, 应用引进的岩土工程仿真分析软件F INAL 对隧洞施工期、运行期的围岩变形与薄拱片钢筋混凝土衬砌结构的内力、强度特性进行了较系统的数值仿真分析。分析结果说明: 膨胀、流变性围岩一次开挖后按距掌子面2～ 3 倍洞径时施作薄拱片钢筋混凝土衬砌的开挖与支护方案是可行的; 在个别岩性岩层复杂的洞段, 由于衬砌内力受力不均匀可能导致弯矩较大而使衬砌在个别部位出现拉裂缝; 在所讨论的情况下, 衬砌内力受围岩膨胀性影响最大, 外水压力荷载次之, 流变影响最小。     

纤维混凝土隧道衬砌地震动力响应特性的振动台试验研究

 为研究纤维混凝土隧道衬砌在地震动力作用下的动响应特性,对普通混凝土隧道衬砌与纤维混凝土隧道衬砌开展大型振动台模型试验,分析隧道衬砌的震害特征、地震动应变、结构内力和应变基线响应规律。试验结果表明：水平地震荷载及地层压力共同作用下,2种隧道衬砌均为仰拱最先开裂,其次为拱腰开裂,衬砌结构破坏模式主要为开裂、掉块和裂缝两侧挤压破坏;素混凝土隧道衬砌出现开裂破坏早,裂缝易贯通,裂缝两侧混凝土基体在振动过程中相对位移大;纤维混凝土隧道衬砌出现开裂破坏晚,裂缝两侧混凝土基体在振动过程中相对位移小,裂缝呈挤压破坏状;纤维延缓衬砌结构裂缝的产生和阻碍裂缝的扩展;地震波加速度峰值从0.1 g增大到1.0 g时,素混凝土隧道衬砌动应变极值和裂缝宽度显著增大,而纤维混凝土隧道衬砌动应变极值和裂缝宽度先在一定范围内缓慢增长然后迅速增大,但最终2种衬砌动应变极值和裂缝宽度大致相等,说明纤维混凝土隧道衬砌在一定地震荷载范围内可以有效避免开裂和减小裂缝宽度;纤维混凝土隧道衬砌压缩变形率较小,当输入地震波加速度峰值为0.1 g和0.4 g时,纤维混凝土隧道衬砌结构动弯矩极值较低,受力更均衡,能有效地抵御地震荷载。     

深排隧道钢纤维补强衬砌混凝土-伦敦Lee Tunnel

钢纤维补强能够极大提升混凝土结构物的耐久性能,非常适用于长寿命,高耐久性,并且供用环境腐蚀条件苛刻,磨耗严重的都市深层排水隧道衬砌混凝土。依据有关钢纤维补强混凝土结构的国际混凝土结构联合会制订的模型代码：fib model code 2010,以及欧洲的相关技术规范,结合伦敦的深层排水隧道：Lee Tunnel的具体工程实例,对如何应用钢纤维补强技术在盾构隧道衬砌混凝土管片,以及现场浇筑二次衬砌自密实混凝土进行了探讨。同时通过钢纤维补强混凝土缺口梁试件的抗折强度试验,大型梁试件的弯曲加载试验,以及试验结果的非线性有限元逆向解析,确认了钢纤维取代钢筋的结构补强性能,控制裂缝效果,以及应变硬化性能,能够满足Lee tunnel工程项目的砌筑混凝土性能要求,适用于深层排水隧道:Lee tunnel衬砌混凝土补强。