浅埋交叉隧道地震动力响应及减震措施研究

运用ADINA软件中的Newmark直接积分法和Mohr－Coulomb弹塑性模型,计算了交叉隧道运行期,在不同地震动波和不同方向地震激励作用下,隧道顶部不同覆土厚度时动力响应规律;分析了衬砌厚度变化对隧道地震反应的影响。计算结果表明:垂直于隧道轴线方向的地震波对隧道结构影响最大,对于立体交叉隧道最大位移、最大加速度一般发生在上部隧道顶板中间位置处,而最大主压应力一般出现在隧道顶板与边墙连接处,这些部位是结构安全的关键点,设计时应重点关注;随着隧道顶部覆土厚度的增加结构相对位移、加速度和应力都有所增加,且位移和应力变化比加速度大,当覆土厚度增加到一定程度时,响应将基本趋于稳定;随着衬砌厚度的增加结构最大相对位移和应力逐渐减小,而加速度将逐渐增大,但减小和增大幅值随衬砌厚度增加而越来越小。     

浅埋隧道开挖对超近距离高架桥桩基影响研究

为了研究浅埋隧道开挖对既有超近距离桥梁桩基的影响,采用有限元法,结合典型工程实例,建模并分析隧道开挖对桩基受力变形特性的影响规律。结果表明:在隧道与近距离既有桩基之间设置搅拌桩,可有效降低隧道施工对桩基内力与位移的影响。顶管隧道开挖形成临空面以上覆土厚度小,自稳能力较差引起较大地层沉降,故桩基顶部侧向移动最大,而非在隧道埋深处。与实测值的对比表明文中提出的建模计算方法具备有效性。     

长江小直径浅覆土盾构隧道上覆土增厚技术

上覆土对盾构施工的影响十分突出。以常熟电厂取水隧道盾构施工为研究背景,针对长江下游水域小直径盾构隧道上方覆土较薄的情况,通过对江底浅覆土中盾构机推进时的受力状态进行分析,利用理论计算的方法得出覆土的最小安全厚度,然后阐述了利用充填砂袋的方式分层对盾构机上方的土层进行增厚施工,最终使得盾构机顺利通过江低浅覆土区域。     

湖下隧道工程临界覆土厚度计算方法研究

盾构隧道穿越湖泊、河流等浅覆土层时,衬砌结构受到浮力作用容易发生上浮,为保证施工安全和降低工程造价,确定水下隧道临界上覆土层厚度极为重要。文章针对此问题简化考虑土体摩擦力及忽略动态上浮力,推导了2种水下隧道临界覆土厚度计算方法,为快速进行湖泊下施工围护结构及覆盖土厚度的设计计算提供新思路。     

海底盾构隧道最小覆土厚度选取探讨

覆土厚度的选取与海底隧道的安全与造价息息相关，是水下隧道纵断面线路设计的主要参数之一。目前对于最小覆土厚度的确定方法我国还没有一个统一的准则。文章针对珠江三角洲水资源配置工程狮子洋段盾构隧道覆土厚度选取问题，结合国内外海底隧道的相关工程案例，通过三种理论模型分析研究了覆土厚度的取值范围，并利用有限元数值计算方法对理论分析结果进行验证。结果表明：理论模型中，改进计算方法和修正考虑注浆力计算法计算结果更加合理，得到了该海底盾构隧道最小覆土厚度为18m左右。     

盾构隧道穿越水底浅覆土施工技术对策

从盾构开挖面平衡状态及隧道水底抗浮平衡条件着手，推导了土压平衡盾构开挖工作面水土压力与密封舱内压力动态平衡公式，得到了盾构穿越水底浅覆土保持土体及隧道稳定所需的最小覆土厚度。结合南京地铁南北线一期工程，提出超浅覆土情况下水底隧道盾构施工应采取的工程对策。并介绍了南京地铁试验段工程采取的措施及取得的效果。相关结论可供水底隧道、地铁区间隧道浅覆土进出洞盾构施工参考。     

弃土场对浅埋隧道结构安全的影响研究

人口密集区高速公路建设过程中存在弃土场选址受限、结构安全与生态防护要求标准高的特点。结合某浅埋隧道上方设置弃土场案例,运用等效覆土厚度方法与Boussinesq附加应力求解方法分别计算确定了弃土场不同堆渣高度时作用于隧道结构的附加荷载,进而应用荷载结构法对隧道二衬结构安全进行分析。研究表明,等效覆土厚度方法较Boussinesq方法计算得到的隧道结构受力偏于安全,并提出弃土场对浅埋隧道结构安全影响评估的建议方案。     

地铁隧道土拱效应及土压力作用模式数值分析

结合土拱效应理论,采用数值分析方法,对深埋隧道土拱效应机理以及竖向土压力作用模式展开研究。通过分析数值模拟结果,得到隧道顶部竖向土压力分布以及隧道顶部土压力随覆土厚度分布曲线,并对理论计算公式结果进行验证。     

浅谈盖挖法在城市的浅埋式结构工程中的应用

站前路—站南路人行隧道主通道位于站前路路中 ,隧道结构覆土厚度 2m ,覆土层有各类管线交错分布。通道采用了盖挖法施工 ,既解决了地面全断面行车 ,又确保基坑上部管线及邻近建筑物的安全 ,减少了基坑施工周期。     

湖下隧道覆土厚度对结构及地层影响效应

湖泊、河流等下穿隧道穿越不同覆盖地层时,衬砌结构受到浮力作用容易发生上浮,对所处地层也有一定程度的影响,为保证施工安全,隧道上方覆土层厚度对衬砌结构和地层位移等影响,必须在施工前进行影响效应分析。针对此问题,文章以穿越某城市湖泊隧道工程为依托,根据地质条件建立了三维数值模型,计算了不同覆土厚度条件下衬砌结构及土体位移和应力的变化情况,研究结果表明符合工程施工安全要求。     

海底隧道最小岩石覆盖厚度确定方法研究

目前国内正在修建或拟修建多条海底隧道,其最小岩石覆盖厚度是海底隧道纵断面线路设计的主要参数之一,将直接制约着海底隧道的安全和工程造价。为此,开展了确定海底隧道最小岩石覆盖厚度的确定方法和准则研究,并综合分析了各种不同方法确定的海底隧道最小岩石覆盖厚度对最终岩石覆盖厚度的权重影响。通过加权的方法得到了确定海底隧道最小岩石覆盖厚度的方法和原则。最后结合工程实例,应用上述方法,得到了宁波象山港海底隧道最小岩石覆盖厚度。     

爆破荷载作用下青岛胶州湾海底隧道覆盖岩层稳定性分析

以青岛胶州湾海底隧道为背景,采用国际上常用的计算模式模拟爆破施工荷载,根据ABAQUS动态计算的特点,将爆破荷载以等效应力的方式加载于模拟炮孔之上,依据不同围岩类型和岩层覆盖厚度设计值选取隧道左、右线典型段;采用有限单元法分析了覆盖岩层各监测点的振动速度、加速度变化趋势。数值分析结果表明,各测点的振动速度、加速度时程曲线均满足隧道爆破变形规律。根据隧道围岩振动破坏准则,计算所得的最大水平、垂直振动速度均小于规范要求的临界值,且爆破作用影响范围远小于隧道覆盖岩层设计厚度,所以岩层覆盖厚度设计值满足爆破工程稳定性和安全性要求。同时,考虑到隧道选线的经济合理性,提出了爆破施工荷载作用下隧道顶板厚度设计参考值,并进行了验证,对类似工程具有一定的指导意义。     

公路隧道混凝土衬砌结构的耐久性与保护层厚度

对影响公路隧道混凝土衬砌结构耐久性的因素进行了分析,基于氯化物对混凝土的侵蚀和混凝土碳化规律的研究,对公路隧道衬砌结构的设计基准期改为100年后最小保护层厚度的确定方法提出了估算模式,对其取值提出了具体建议。     

重庆市朝天门两江隧道越江段盾构法合理覆盖层厚度研究

江底隧道的覆盖层厚度十分重要。一方面，如果覆盖层厚度太小，江底隧道工作面就有面临严重的失稳问题和江水涌入的危险，会使辅助工法的投入增大。另一方面，覆盖层厚度太大将增加江底隧道的长度、坡度与造价。首先将重庆朝天门两江隧道与国内外一些知名海底隧道进行比较，得出其在盾构施工方法下的覆盖层厚度建议。然后根据公路隧道施工技术规范，提出标准隧道新概念。结合重庆朝天门两江隧道的工程实际情况，分别比较在不同覆盖厚度下朝天门两江隧道与标准隧道拱顶位移和主拉应力，最后得出该隧道的合理覆盖层厚度。     

城市隧道混凝土墙火灾行为数值模拟研究

为探究火灾作用下城市隧道混凝土墙的火灾行为规律,用有限元软件ABAQUS 建立三维混凝土墙数值模型,对其结构温度场分布进行数值模拟,分析得到墙体厚度、保护层厚度、火灾荷载比等因素对墙体变形的影响规律。结果表明：在火灾高温作用下,城市隧道混凝土墙受火面温度迅速升高,且由于混凝土的热惰性,内部会形成较大的温度梯度;混凝土墙体单面受火时的挠度变化规律可分为三个阶段,且火灾高温作用引起材料性能急剧劣化造成的截面中和轴偏移是影响墙体挠度变化的主要原因;混凝土墙体厚度、保护层厚度及火灾荷载比等因素对混凝土墙的火灾行为及其耐火性能均有一定影响,同时墙体挠度随火灾持续时间的增加而增大。     

基于地层加固的海底隧道极限顶板厚度确定方法

海底隧道顶板厚度直接关系到海底隧道工程的经济性和安全性,如何在地层加固条件下确定顶板厚度是海底隧道穿越不良地质体施工的关键问题之一。针对该问题,文章首先对国内外典型海底隧道突水事故进行分析,进一步阐明“极限顶板厚度”的物理意义,结合合理注浆加固参数与顶板厚度相互制约的特点提出极限顶板厚度确定方法,其核心为合理注浆加固参数和塑性区范围的确定方法;进而建立考虑渗流作用和超前加固的海底隧道围岩力学分析模型,基于对塑性区发展模式的分析,对海底隧道围岩进行弹塑性解析,在此基础上对加固参数的敏感性进行分析,以围岩位移最小和渗水量最低为目标,基于分层排序法提出海底隧道超前加固参数多目标优化方法,从而可确定最优极限顶板厚度值。将该方法应用于青岛胶州湾海底隧道工程,验证其合理性和可行性,可为海底隧道的规划选线和安全施工提供理论依据。     

纵向裂缝对隧道衬砌承载力的影响分析

 基于隧道衬砌拱顶结构1∶1的荷载试验,建立衬砌裂缝深度与衬砌刚度的关系,提出裂缝处衬砌刚度计算的梁弹簧模型。基于梁弹簧模型分析裂缝位置、裂缝深度和地层抗力对衬砌结构承载力的影响。计算结果表明：隧道拱顶安全系数随裂缝深度增加呈线性降低,裂缝深度为衬砌厚度的50%时,安全系数则降低78%;相同裂缝深度情况下,裂缝在拱顶时最不利,裂缝在拱腰、边墙以及拱脚时对结构安全系数影响较小;地层抗力对拱顶、边墙以及拱腰的安全系数影响较大,对拱脚的安全系数影响较小。     

轻轨地下车站主体结构设计与施工研究

重庆轻轨工程临江门车站主体洞室开挖宽度达23.040m,开挖高度达20.578m。车站最小覆盖层厚度为10.5m,属于超浅埋单跨车站工程。按新奥法原理进行设计,结构采用等截面复合式衬砌,施工采用双侧壁台阶组合法暗挖施工,工程设计难度大、施工风险高。以该工程结构设计和施工方案研究为依托,详细介绍了工程的复杂地质环境条件、主要结构形式、施工难点。     

航道疏浚对海底盾构隧道纵向稳定性的影响研究

对海底长距离、高水压、大直径盾构隧道纵向稳定性的特点和影响因素进行了分析,并通过工程实体对航道疏浚这一影响因子进行研究。结合航道疏浚的特点、工艺和工序,选取纵向长2.4km的大型模型,采用数值模拟方法分别研究了航道疏浚深度、疏浚工序及回淤厚度等因素对结构纵向变形、受力的影响程度,初步得到了航道疏浚深度对隧道结构稳定性的控制作用。同时,给出了疏浚深度与结构变形、受力的非线性关系,即航道疏浚深度超过7m后隧道纵向变形趋势明显;提出了疏浚控制深度的指标,疏浚规划方案宜进行优化。最后,探讨了盾构隧道结构和周边地层的加固方案,以保证结构稳定性。初步研究结果对于海底盾构隧道前期规划、设计有一定的参考价值,相关研究还需要进一步深化。     

Cause investigation and verification of lining cracking of bifurcation tunnel at Huizhou Pumped Storage Power Station

A wide range of cracking happens in concrete lining at the crown of the lower adit and high-pressure bifurcation in the water-filled test of bifurcation tunnel at Huizhou Pumped Storage Power Station. Then a field investigation is undertaken to explore the main reason of such prominent lining cracking. Through investigating several possible inducing factors, it is found that mass defects exist in the concrete lining in constructing bifurcation tunnel, and insufficient thickness of concrete lining is probably the main factor causing lining cracks. In order to verify if this conclusion is reasonable, comparative analysis through numerical simulation is utilized to assess the influence of different concrete thicknesses on tunnel stability for the lower adit and high-pressure bifurcation. And then the fracturing process of concrete lining with the increase of internal water pressure during the water-filled test is simulated. The results reveal that the displacements and tensile strains in the lining crown are significantly bigger than other parts of tunnel, with deficiency in concrete thickness considered. It is also concluded that whether the cavities exist or not in the crown, rather than the cavity thickness, is the main factor influencing the values and distributions of the tensile strains and displacements for tunnel lining. Besides, the distribution of tensile-strain-concentrated zones is approximately in good agreement with the in-situ fractured status of concrete lining. Finally, a conclusion can be drawn that deficiency in concrete thickness in the crown is the primary triggering factor for lining cracking.