公路隧道衬砌加固计算分析

介绍矿山法施工的石匣公路隧道病害情况及治理方案；采用荷载结构法对原设计、治理前和治理后衬砌结构的安全性进行了检算；基于软件平台2D-σ对治理前、后隧道围岩稳定性和衬砌结构受力状态进行了弹塑性有限元分析；计算结果表明隧道病害治理方案是可行的，可应用到相似病害隧道加固治理工程中。     

公路隧道衬砌裂纹扩展机理

公路隧道衬砌裂缝作为公路隧道的主要病害,其问题日益突出,尤其是带裂纹工作衬砌的等级评价略显不足。为研究公路隧道带裂缝二次衬砌在受荷载作用下裂纹扩展规律,用离散元PFC软件对衬砌裂纹扩展规律进行数值模拟研究,揭示隧道衬砌中裂纹开裂的灾演机理,根据衬砌开裂状态进行病理灾害分析,并建立了相应的预测模型。衬砌的整体安全性受预置裂纹的影响,预置裂纹处往往是衬砌中较危险的位置;预置裂纹的深度对裂纹贯通时间有较大影响,随着预置裂纹深度的增加,预置裂纹贯通衬砌的时间逐渐减小;预置裂纹的深度对裂纹张开度的变化有较大影响,随着预置裂纹深度的增加,预置裂纹张开度逐渐增大,并在贯通衬砌时有明显的突变,这样便于确定衬砌治理时机。     

铁路隧道围岩与衬砌相互作用有限元分析

借助于荷载-结构模型,研究了铁路隧道复合衬砌承载水压力的受力情况。通过分析表明,衬砌中的初期支护和二次衬砌一般要共同承担荷载,二次衬砌的受力往往大于初期支护的受力,而且在初期支护与二次衬砌间存在不均匀压力。由此可见在设计时合理考虑衬砌结构间的荷载分配比例是很有必要的。     

公路隧道衬砌裂缝成因分析及其治理

通过对某隧道衬砌裂缝的监测工作,总结了衬砌裂缝的基本特点,从地质因素、工程设计和施工工序等方面分析了衬砌裂缝产生的原因,并根据工程实际,采用适当的整治加固措施治理病害,取得了良好的效果.     

公路隧道衬砌裂缝检测与治理方案分析

公路隧道检测是公路隧道病害治理不可缺失的环节,能否高效、准确地检测出隧道各构件的病害决定了隧道整治的完成率和有效性,同时也决定了隧道的运营风险。本文从已有检测手段的优缺点及适用性出发,提出了一套适用隧道不同病害类型的综合检测方法,能够有针对性地对不同情况的隧道进行高效经济的病害检测,为隧道病害整治提供有力依据。     

公路隧道衬砌裂缝图像质量增强方法研究

公路隧道在运营过程中承受多种环境作用,导致隧道衬砌裂缝广泛发育。采用搭载图像采集设备的移动式检测装备定检隧道裂缝已成为隧道运行维护的主要手段。但是,由于隧道衬砌裂缝尺度小、灰尘覆盖、涂料反射等影响,导致所获取的衬砌裂缝图像存在信噪比和对比度低的问题,难以采用智能算法提取裂缝,严重降低了隧道检测效率。文章以图像质量及裂缝目标位置为切入点,分别提出了基于均衡化理论的图像质量增强方法以及适用于图像边缘裂缝的边框增强方法,并采用主流的目标检测算法对所提算法开展了算法试验,结果表明：所提算法能够显著提升裂缝识别准确率,其在实际应用中具有较强的普适性。     

公路隧道钢筋混凝土衬砌碳化耐久性区划

为了构建公路隧道衬砌碳化耐久性的定量设计方法,对比各碳化深度计算模型与实测数据,选定衬砌碳化的最优模型;根据实测数据分析隧道环境温湿度与洞外大气关系,基于全国气象监测站的温湿度数据,建立公路隧道运营环境温湿度区划;考虑公路隧道CO₂的释放源项并参照实测数据,构建隧道运营环境CO₂体积分数的计算方法;以碳化劣化速率梯度相等为原则,对我国隧道碳化环境进行分区,结合分区推荐我国公路隧道衬砌碳化耐久性定量设计的具体方法. 研究发现：隧道环境湿度与大气湿度相当,隧道环境温度变化趋势与大气环境一致,两者均值接近. 公路隧道内部CO₂体积分数与CO体积分数呈线性关系. 云南、贵州区修建的隧道工程衬砌受环境影响较大,西藏、青海、内蒙古、黑龙江、吉林等地区的待建隧道在进行衬砌耐久性设计时可以忽略碳化影响,其余全国大面积区域隧道衬砌的碳化耐久性设计可以对应《混凝土结构耐久性设计标准》中环境作用等级中的“轻度”进行设计.     

公路隧道二次衬砌顶部脱空的分析与处理

分析了公路隧道二次衬砌顶部脱空现象的危害、原因、受力与位移，并提出了处理措施。     

公路隧道二次衬砌裂损病害机理研究

公路隧道二次衬砌裂损病害对隧道结构的稳定性有着很大影响,为研究公路隧道二次衬砌裂损病害发生的机理,首先划分了衬砌裂损病害的3种类型,并对每种裂损类型展开了力学行为分析.以断裂力学作为切入点,研究了在围岩荷载及结构自身作用下衬砌产生的裂缝的发展规律,通过获取应力强度因子K、J积分、以及裂纹面的最大张开位移δ求得裂纹尖端应力和应变值,在此基础上,通过最大周向应力理论分析了Ⅰ型＋Ⅱ型复合裂纹发生的临界条件.根据最大周向应力σθ所对应的应力强度因子值来对比临界强度因子值KIC,判断二次衬砌裂纹是否会发生扩展以及分析衬砌裂损病害发生的可能.获得了一系列有益的结论,能够对公路隧道二次衬砌裂损病害机理的理论研究和工程应用提供一定的参考和借鉴.     

尾水岔洞三维有限元分析

利用三维有限元方法计算分析了乌江渡水电站尾水岔洞围岩在开挖情况下的变形、应力及屈服区,对不同应力释放荷载条件下的喷锚支护效果进行了评价;在此基础上根据施工、运行和检修工况下的荷载作用情况,计算分析了衬砌结构的变形及应力情况,并指出起控制作用的工况.计算分析得出的结论已用于指导工程设计,同时也可供其他同类工程的设计和施工参考.     

高压隧洞透水衬砌结构研究

基于水荷载的面力和体力作用理论,建立轴对称计算模型,推导了考虑混凝土开裂特征与围岩开挖松动圈影响的相关计算公式,并编制了对应的计算程序,在此基础上实现了基于通用有限元计算平台的透水衬砌计算仿真分析.计算结果表明:采用体力理论时,钢筋应力和裂缝宽度均明显小于面力理论,围岩承担了绝大部分的水压力,充分体现了围岩是隧洞内水压力承载主体的设计理念,对于隧洞局部围岩条件较差区域仅通过增大钢筋用量不能有效控制隧洞的渗透流量,建议对衬砌外围软弱岩体进行局部置换.     

基于松阳隧道的衬砌检测研究

地质雷达作为一种重要的无损检测设备,因其操作简便、分辨率高、图像直观在隧道施工中广泛应用.介绍了地质雷达的工作原理、仪器的使用和数据处理的方法,通过松阳隧道衬砌的检测说明了地质雷达的使用方法,总结分析了其在衬砌检测中的有效性和适用性.     

箱梁横向内力的有限条法

研究了用有限条法求解简支箱梁的横向内力的方法，利用弹性理论建立了求解箱粱横向内力的公式．通过实例计算表明，用中给出的方法使得计算箱粱的横向内力的工作得到了简化，能方便、快捷地得到答案．     

Durability of lining concrete of subsea tunnel under combined action of freeze-thaw cycle and carbonation

Through the fast freeze-thaw cycle test,accelerated carbonation test,and natural carbonation test,the durability performance of lining concrete under combined action of freeze-thaw cycle and carbonation were studied.The experimental results indicate that freeze-thaw cycle apparently accelerates the process of concrete carbonation and carbonation deteriorates the freeze resistance of concrete.Under the combined action of freeze-thaw cycle and carbonation,the durability of lining concrete decreases.The carbonation depth of lining concrete at tunnel openings under freeze-thaw cycles and tunnel condition was predicted.For the high performance concrete with proposed mix ratio,the lining concrete tends to be unsafe because predicted carbonation depth exceeds the thickness of reinforced concrete protective coating.Adopting other measurements simultaneously to improve the durability of lining concrete at the tunnel openings is essential.     

隧道衬砌检测探地雷达图像分析与工程应用

为了提高隧道病害检测人员对于隧道衬砌病害的识别准确度,基于探地雷达工作原理,结合实际工程应用经验,系统研究衬砌厚度、钢筋及钢拱架分布情况、保护层厚度、围岩破碎富水裂隙发育程度、脱空、不密实、雷达脱离等雷达图像特征及其解译原理,形成一种用于隧道衬砌病害检测的高效探地雷达信号解译方法,并结合实际工程案例进行了分析与验证。其中钢筋在图像上呈现月牙形,脱空在图像上呈弧形反射,不密实表现为杂乱波形,天线脱离呈条带状亮反射。解译方法为隧道衬砌检测提供了参考和依据,有利于隧道病害的及时处理及隧道衬砌质量的准确评价,对提高隧道的整体质量起到重要作用。     

粉煤灰高性能混凝土在公路隧道二次衬砌中的应用

通过室内试验,结合青海公路湟源至倒淌河一级公路隧道二次衬砌的施工,采用三掺技术的粉煤灰高性能混凝土,克服了隧道常见的渗、漏水病害,取得了明显的经济效益和社会效益。     

Nondestructive testing for crack of tunnel lining using GPR

Lining craze, as a common engineering damage, affects the bearing capacity and the safety of tunnels. To improve the capabilities of the surface crack detection in the tunnel lining, ground penetrating radar (GPR) was employed. The principle and method of GPR for cracks investigation of tunnel lining were expounded. As an application example, some field measurements in order to detect the depth of cracks for the tunnel lining were achieved in a new tunnel. All GPR investigations were made with the antennae of 1 GHz. The cracks of concrete structure were located, and the distributing and depth of cracks are inspected and estimated by GPR. The results of investigation show GPR is accurate and efficient to detect cracks of tunnel lining. Foundation item: Projects(50204012; 50490274) supported by the National Natural Science Foundation of China; project supported by the Postdoctoral Science Foundation of China