不同衬砌结构缺陷对隧道结构整体安全性的影响

为研究不同衬砌缺陷对隧道结构整体安全性的影响,以某实体隧道工程为依托,采用荷载 结构法建立有限元数值模型,分别对衬砌在正常状态、强度不足、厚度不足及背后脱空4种工况下进行数值计算,对比分析了不同衬砌缺陷对结构安全性的影响。结果表明:当隧道衬砌存在强度不足和厚度不足缺陷时,缺陷部位单元的安全系数减小,而其他部位的安全系数基本不变,随着衬砌厚度不足程度的加深,相应缺陷位置的安全系数也随之降低;当衬砌背后脱空面积较大时,衬砌脱空部位与其相邻位置处的剪力和弯矩均发生正负突变,衬砌结构受力与变形模式发生改变,脱空区域安全系数明显减小,但脱空部位相邻区域衬砌结构的安全系数反而增大,其他部位安全系数没有明显变化,与正常状态下基本保持一致。     

频谱反演法在探地雷达隧道衬砌检测中的应用研究

隧道衬砌模型的空间结构属于典型的层状分布,采用探地雷达进行隧道二衬检测时,往往很难识别高度小于调谐厚度的脱空。通过建立含有脱空薄层的隧道二衬层状几何模型,结合电磁波在隧道衬砌中的传播规律,给出了隧道衬砌检测时电磁波的反射模型,并推导了其广义反射系数谱域表达式,从而提出一种根据反射系数序列频谱估算隧道二衬厚度及脱空高度的反演方法。通过分析反射系数序列的幅度谱属性,进一步提出一种估计脱空层高度的快速方法,即根据幅度谱凹陷周期确定脱空层双程走时,进而估算脱空层高度。最后,利用1st Opt数学优化分析软件进行全局优化,并反演求解各参数。物理模型实验及现场应用实例的处理结果表明,当脱空厚度小于1/4波长时,本文所述的频谱反演法仍能准确反演出二衬厚度及脱空层高度,从而提高了探地雷达资料的垂直分辨率。     

浅谈隧道衬砌脱空的成因与处治

铁路建设施工中,受工法工艺、施工作业水准以及现场管理水平等多种因素影响,隧道衬砌脱空问题时有发生,针对个别隧道拱顶脱空、衬砌厚度严重不足等问题,结合南龙铁路隧道衬砌缺陷整治施工实际,首先就隧道衬砌脱空的所致成因展开全面分析,然后进一步探讨了相应的处治措施,以供众隧道施工管理同仁借鉴参考。     

地质雷达在重庆九永高速公路隧道二衬检测中的应用

地质雷达多用于隧道超前地质预报和衬砌无损检测,是基于电磁波反射原理,分析接收到的反射电磁波对检测目标中的不良体实现有效定位。文中在阐述地质雷达用于隧道衬砌检测中基本原理的基础上,针对实例,统计隧道二次衬砌容易出现脱空,空洞和不密实等不良介质体的位置,分析不良体出现原因,并就此提出了有效的注浆优化方案。结果表明:地质雷达应用于隧道衬砌检测,有效地提高了隧道工程的施工质量和安全运营的可靠性。     

公路隧道衬砌质量检测中电磁波无损检测方法的应用研究

结合在隧道衬砌质量检测工程实践中应用地质雷达（GPR）的实际情况，阐述电磁波无损检测技术的原理，详细介绍在隧道衬砌质量检测中使用地质雷达进行电磁波无损检测的方法和对隧道衬砌质量、病害的判断识别技术，包括衬砌厚度、衬砌内部缺陷、钢筋分布情况等的探测结果实例和波形图像特征以及施工反馈和工程实践中遇到的问题，最后给出相关结论建议。     

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。     

公路隧道欠厚二次衬砌的统计特征及其安全分析

二次衬砌是公路隧道主体结构的最后一道安全屏障,针对其欠厚缺陷开展相关研究具有重要现实意义。本文首先通过大量资料的统计,分析了公路隧道二次衬砌欠厚的程度、空间分布和地质分布等形态参数特征;继而在此基础上,确定了数值计算模型;然后,运用数值模拟方法,对欠厚二次衬砌在不同缺陷部位和程度等参数下的安全性进行了分析。结果表明:公路隧道欠厚二次衬砌的形态特征复杂多变,总体上欠厚部位主要分布于拱部和Ⅳ级围岩,洞口段最为密集,且欠厚程度超过33.3%的部位不足10%;隧道欠厚衬砌的安全系数与欠厚程度呈正相关降低,且安全系数对欠厚厚度的敏感程度较欠厚宽度大,其空间安全性也与欠厚位置紧密相关;边墙隅角处和拱顶是欠厚衬砌的安全控制部位。     

高速铁路隧道拱墙衬砌常见质量缺陷整治技术实践

本文介绍了隧道拱墙衬砌质量缺陷的不同类型,并对每种类型形成原因进行剖析,以及隧道拱墙衬砌质量缺陷类型中的衬砌背后脱空欠厚整治作业施工方法,总结高铁隧道衬砌质量缺陷类型中衬砌背后脱空欠厚专项整治方案和铁路营业线施工安全管控的施工经验,针对施工过程中的关键工序和安全进行分析,制定有效的专项整治方案,为以后类似隧道整治施工提供借鉴,同时预防在建隧道拱墙衬砌质量缺陷的发生。     

地铁隧道衬砌脱空的雷达探测法

针对地铁隧道衬砌脱空缺陷检测现状的不足,为了更好地对脱空段空洞的具体形态作出判断,通过试验室模拟,在试件表面制作了不同形状、大小和埋深的空洞缺陷,然后使用探地雷达对其进行检测。在对雷达反射波波形图分析的基础上,进一步进行了2D切片分析和3D透视成像处理,结果更清晰地查明了空洞的位置和尺寸,进一步提高了图像解释的准确度。     

隧道衬砌脱空及欠厚处治施工技术的应用研究

针对某公路隧道实际情况,在介绍其衬砌病害状况的基础上,提出隧道衬砌病害处治中需遵循的原则、衬砌脱空处治方法、衬砌欠厚处治方法与局部换拱实施方法,并简述隧道衬砌病害处治效果,即隧道的拱顶沉降与周边收敛均处在允许的范围之内,且没有产生裂缝与渗漏等病害,隧道运营状况良好,验证了该工程所用衬砌脱空与欠厚处治方法的有效性,为有类似病害的隧道提供技术参考。     

富水地层公路隧道衬砌背后空洞对结构受力的影响

 富水地层公路隧道衬砌背后空洞的存在恶化了其结构的受力状态,使衬砌易于开裂进而影响隧道的营运安全。研制外水压加载装置,该装置在二衬模型内部创造一个封闭的负压环境,通过控制模型内外气压差来实现外水压的等效加载,同时结合隧道–地层复合模拟试验系统开展几何相似比为1∶30的室内模型加载试验,全面研究不同位置空洞与不同外水压荷载共同作用下二次衬砌的受力分布规律及开裂特征。结果表明,衬砌背后存在空洞时的二衬的轴力与弯矩总体不再呈对称分布,不同位置空洞对衬砌结构的受力影响不同,空洞附近区域的衬砌内力变化最为显著;无论空洞位于何位置,随着外水压力的增大,二衬轴力及弯矩均大致呈线性增大趋势,空洞附近区域的轴力及弯矩增大速度明显大于二衬其他部位;偏心距则随外水压的增大而减小,水压超过150 kPa后基本不发生变化;相同外水压下,加宽带二衬轴力与弯矩明显大于三车道,分布及变化规律则大致相同;应力场为竖直主应力场时,外水压下左边墙空洞对于衬砌结构的承载力影响最大,拱顶空洞次之,仰拱空洞最小;背后存在空洞的衬砌部位的裂缝数量及开裂程度明显大于其他部位。     

公路隧道衬砌断面型式模型试验研究

通过室内模型试验,研究了在满足建筑限界、通风等约束条件下3种公路隧道衬砌断面型式(单心圆、尖三心圆、坦三心圆)在不同初始应力场作用下的受力性状。分析了初始应力场及断面型式对衬砌结构受力的影响。经综合比较,给出了较为合理的公路隧道衬砌断面型式。研究结论为今后合理地设计隧道衬砌结构提供了可靠的试验依据。     

公路隧道衬砌背后空洞分布特征及其 对衬砌结构的影响

针对公路隧道衬砌结构病害问题日益突出的现状,基于160余座公路隧道衬砌检测资料对衬砌背后空洞形态特征进行统计分析,在此基础上对衬砌结构受力性能和安全性进行了评价。结果表明:空洞主要分布在衬砌拱部位置及围岩状况较差的Ⅴ级、Ⅳ级围岩段; 空洞纵向长度主要分布在0～20 m范围,其分布曲线呈指数降低分布规律,空洞径向高度主要分布在0～25 cm范围,其分布曲线呈正态分布规律,空洞平均长度及高度按照拱顶→拱腰→边墙、V级→Ⅳ级→Ⅲ级的规律逐渐减小; 空洞高度的增大对衬砌结构力学性能影响较小,而空洞环向范围的增大显著降低了衬砌安全性,衬砌结构受力性能随空洞纵向长度增大而逐渐向着不利状态转变,但当空洞纵向长度增大到一定值后衬砌结构安全性进一步降低的幅度有限; 研究结果可为衬砌背后空洞的整治提供参考。     

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。     

黄土公路隧道衬砌参数影响性状分析

针对黄土公路隧道常采用模筑混凝土强支护型式,利用数值仿真技术分析了衬砌混凝土强度、厚度和考虑龄期与否对围岩及隧道衬砌结构的影响。研究表明:混凝土强度提高对围岩和衬砌结构影响不大;存在一个“合理经济”的衬砌厚度;仿真计算中是否考虑混凝土龄期对衬砌轴力影响较大。     

壁后空洞对衬砌结构力学性能影响的试验研究

壁后空洞是一种常见的隧道病害形式,对衬砌结构的力学性能有重要影响.以福建省道206线龙门隧道的病害检测与改造工程为背景,设计制作了 1/10缩尺模型,完成了 10组不同工况下的卧式加载试验,重点关注不同空洞赋存条件下隧道衬砌结构的力学性能.壁后空洞的存在,使得空洞附近的衬砌变形由内侧收敛变为外侧扩张,且随着空洞范围的扩...     

任意埋深水下隧道渗流场解析解

总结现有关于水下隧道渗流场解析研究的优点和不足,基于稳态渗流控制方程,结合保角变换方法,严格推导了水下隧道渗流场的解析解。该解能求解任意埋深考虑注浆圈作用的水下衬砌隧道渗流量以及水压力分布,并能退化到无衬砌水下隧道以及水下不透水管道两种极端情况,应用Comsol软件建立数值模型验证了新解答的正确性。利用本文解研究了隧道埋深、衬砌渗透系数、衬砌厚度等因素对隧道渗流量、衬砌外水压以及总水头分布的影响。研究发现当隧道埋深较小时,最大水压力出现在隧道顶部,而埋深较大时,则出现在隧道底部;衬砌外圈平均水压力及分布不均匀程度随着埋深的逐渐增大先减小后增加;其他参数不变时,存在某个埋深或者衬砌厚度使衬砌外水压力接近均布。     

盾构隧道双层衬砌效果的离心模型试验研究

目前,国内部分盾构隧道采用内部构筑双层衬砌的设计施工方法。增加内衬是提高隧道纵向刚度的一种较好的选择。但内衬的增加会导致隧道自重的增加,对软土地层中隧道的长期沉降产生一定影响。为研究双层衬砌与单层衬砌的区别,本文结合上海某大直径越江隧道工程实例进行了离心模型试验,得出了两种衬砌结构的长期变形特性,评价了双层衬砌的功能,为合理地应用双层衬砌提供参考。     

海底隧道衬砌结构选型及参数优化研究

海底隧道不同于陆上隧道,海水位变化相对隧道埋深较小,隧道两端出口比海底部分要高,不能采用自然排水。深埋海底隧道二次衬砌承受较大的外水压力。调查了国内外海底隧道衬砌结构型状及支护参数,针对海底隧道的特殊性,归纳了海底隧道设计理念和设计方法。针对某公路海底隧道特定地质条件和工程设计要求,分别采用马蹄形、椭圆形、圆形3种衬砌结构型式,并用有限元软件对这3种衬砌结构二次衬砌在不同荷载作用下进行强度验算。对计算结果优化比选,选出一种技术可行、经济合理的衬砌结构,得出一些有意义的结论。