75°倾角逆断层黏滑错动对公路隧道影响的模型试验研究

 针对公路隧道正交穿越75°倾角逆断层的情况,通过模型试验得到逆断层黏滑错动对公路隧道的影响规律。由试验结果可知：在逆断层黏滑错动影响下,隧道衬砌结构的主要受拉区为下盘距离断层迹线0.3D～1.2D(D为隧道洞径)范围内的隧道衬砌底部,受压区主要在下盘距离断层迹线0.6D～1.6D范围内的隧道衬砌顶部。逆断层黏滑错动引起的围岩压力变化最大发生在隧道底部上盘距离断层迹线1D位置,增幅可达2倍的初始围岩压力。在逆断层黏滑错动影响下,隧道衬砌结构的破坏形式是弯曲张拉和直接剪切组合破坏,其中在断层迹线附近的2条倾角为50°和45°斜裂缝为隧道结构破坏的主控因素。     

仰口隧道通过逆断层的处理措施

逆断层是隧道施工的一大难题,而超过30m的大型逆断层的施工难度更是不言而喻。逆断层的处理方案是否得当,直接影响到工期及施工安全。结合青岛仰口隧道YK58 965-YK59 080段逆断层的处理方案,介绍了有效处理逆断层的方法,即分台阶开挖,中壁导坑超前开挖,排水降压,WT中空锚杆超前注浆加固。     

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。     

走滑断层错动下山岭隧道关键断面变形及损伤演化

山岭隧道受选线制约大多要穿越活动断裂带,而活动断裂带的运动会对与之相交的隧道结构的安全产生影响。为此,对穿越走滑断层的隧道在地震中所遭受的破坏展开调研具有现实意义。以滇中引水工程香炉山隧洞为背景,建立隧道-断层三维有限元分析模型,研究走滑断层错动下隧道关键断面的变形特征。基于所建立的有限元模型,采用相对位移法对断层错动量、断层破碎带宽度和穿越角度的影响进行参数分析。研究结果表明：穿越角度为45°时,截面的变形模式为水平椭圆,而穿越角度为135°时,截面的变形模式为直立椭圆;随着断层破碎带宽度的增加,位于断层中间位置处的隧道截面的变形程度减小;走滑断层错动下,隧道截面变形最为严重的区域出现在拱顶和拱底,在进行山岭隧道的设计时需要重点关注。     

重叠隧道爆破振动对相邻结构的影响

以某地铁工程区间近距离重叠隧道为背景，研究地铁区间隧道施工期间，爆破荷载对相邻隧道结构的影响。首先根据爆破振动加速度波确定爆破振动荷载，然后采用释放荷载方法模拟地铁隧道的开挖效应，确定初始应力场并通过对土一地铁结构体系进行模态分析，得到体系的振型和频率，以确定合理的阻尼系数和时间积分步长。最后运用Newmark隐式时间积分法，研究地铁区间近距离重叠隧道的动力响应。确定了在爆破振动荷载作用下衬砌结构的薄弱部位及其相应的位移和应力，得到地表的振动参数及其衰减值。得出的结论对设计和施工具有一定的指导意义。     

铁路隧道衬砌结构可靠度分析

本文提出一个与地面结构相似的铁路隧道衬砌结构可靠度分析方法．此法是根据铁路隧道现行规范和已有的统计数据拟定的．当然它亦可推广到适用其它规范的情况下．目前,国内外尚没有被广泛接受的隧道支护结构可靠度分析方法,故本文所提方法可以认为是一次有益的赏试．     

断层对隧道围岩稳定性影响的有限元分析

为分析断层与隧道相对位置及断层倾角对隧道围岩稳定性的影响,以石吉高速五峰山1号隧道为例,研究了基于断层特征下的围岩稳定性.结果表明,断层距离隧道2倍洞宽以内时,断层对围岩稳定性的影响较大.隧道两侧围岩位移的分布和变化趋势不再对称;隧道穿越断层对围岩稳定性影响最大,在拱肩时次之,在拱脚时较小;随着断层与隧道距离的减小,断层对围岩稳定性的影响增加;随着断层倾角的增加,断层上盘围岩测点竖向位移先减后增,下盘测点竖向位移先增后减.断层倾角为45.左右时,隧道围岩最为稳定.     

断层对大跨度隧道围岩应力影响的有限元分析

运用有限元法的基本原理,依托处于设计阶段的惠州—深圳牛湖山双洞六车道高速公路隧道这一实际课题,对断层所在区段的围岩应力状态进行数值模拟和分析,并探讨断层位置对围岩施工力学响应的影响,总结断层地段大跨度隧道围岩应力的一些分布规律,为该隧道及类似工程项目今后的设计施工提供合理的参考依据。     

断层错动对上覆土体及隧道影响的模型试验

通过砂箱模型试验,采用FBG传感器,研究隧道距基岩面不同距离时隧道顶部和底部纵向应变变化规律,试验结果表明:随着隧道距基岩面距离的增加,隧道变形极值点的位置向错动迹线左侧区域移动,出现在错动迹线左侧0～15 cm的范围内;在上覆土体厚度一定的情况下,隧道距基岩面距离存在着一个最不利值,该位置的隧道衬砌在断层错动时,被破坏的可能性最大;随着隧道距基岩面距离的增加,断层传播到地表的水平传播距离减小。     

隧道衬砌模板支撑结构受力分析

假定隧道二次衬砌处于稳定围岩压力作用下,采用"田"字形支撑结构,利用结构力学刚性连接形式,推导出了结构内力与变形计算公式,并且通过实际工程案例作了计算分析,指出利用结构力学方法推导的计算公式为隧道衬砌支撑结构计算提供了新途径。     

基于荷载 - 结构法的黄土隧道结构静力计算分析

为了保障黄土隧道建设的安全性和牢固性,采用荷载-结构法对衬砌结构的安全系数进行验算,同时借助MIDAS/GTS岩土隧道结构专用有限元分析软件对隧道结构进行检算。结果表明,衬砌的最大水平变形发生在左右拱脚位置,最大竖向变形发生在拱顶处;拱顶、曲墙脚部和仰拱端部出现较大的拉应力,为受力的不利截面;常家湾隧道二衬厚度总体稳定性达到要求,安全系数符合规范。     

隧道结构防火研究综述

随着我国交通隧道建设的飞速发展,隧道的消防安全问题也随之而来,并且受到越来越多的关注;结合国内外近年来在隧道结构被动防火方面的研究进展,总结了隧道火灾的危害性和特点,以及提高隧道衬砌结构耐火性能的措施,为保障隧道的消防安全提供一些参考,并对需进一步深入研究的问题提出建议。     

龙头山隧道衬砌结构耐久性试验分析

隧道所处地质环境的复杂,导致影响其耐久性的因素众多,由于龙头山隧道处于华南地区,以及其本身结构的特殊性,对结构的耐久性提出更加严格的要求,但对于其耐久性可行的研究部分仍然集中于混凝土的研究,如何提高隧道二衬混凝土的抗裂性和抗渗性成为该隧道耐久性研究的关键因素.     

深圳地铁某区间隧道二衬结构数值模拟分析

以深圳地铁某区间隧道工程为例,运用大型有限元软件通过数值模拟的方式对隧道二衬结构进行了简单的力学分析,进而了解了地铁隧道复合式衬砌四心圆断面形式的基本受力特征,对类似隧道设计有一定指导作用。     

用MIDAS/GTS进行长输管道山岭隧道衬砌结构分析

利用MIDAS/GTS软件,对元坝气田滚动建产工程大山梁隧道的衬砌结构进行了有限元力学分析和断面设计,结果表明:MIDAS/GTS软件建模快捷,设计方便,是山岭隧道衬砌结构设计的一种有效方便工具。     

长大隧道穿越断层带减震结构数值解析研究

近年发生的大地震中,隧道在断层破碎带的破坏现象严重,衬砌结构抗减震设计问题尤为突出。为了缓和断层位移对隧道的损伤,提出由平滑层、吸收层、接头、去摩擦层等4个单元构成的减震设计建议。通过解析使用高压缩性混凝土（水灰比为W/C=50%）、发泡苯乙烯（EPS）作为吸收层的地震响应结果,得出以下采用发泡苯乙烯（EPS）作为吸收层,其初始刚度小,减震效果明显,但在列车荷载作用下有可能产生过大的变形;采用高压缩性混凝土作为吸收层具有充分屈服后吸收断层位移的变形特性和抑制列车荷载产生过大变形的初始刚度。通过改变高压缩性混凝土的球壳种类、充填率和砂浆配比等来改变其刚性。但W/C不应过高,造成多壳砂浆的单轴抗压强度不能承受列车的荷载,有可能造成隧道的损伤。本文使用W/C=50%时对断层位移小于1.0 m时缓和效果较好。     

内爆炸作用下隧道衬砌结构动力响应数值分析

为准确研究内爆炸作用下隧道衬砌结构的动力响应,建立了“炸药 空气 结构 土体”流固耦合模型对全比例隧道衬砌结构的内爆炸试验进行了数值模拟。模拟首先采用精细网格的一维轴对称模型计算起爆阶段爆炸波在自由场中的传播,并在爆炸波抵达衬砌结构前将一维轴对称模型计算结果映射至三维流固耦合模型中继续计算爆炸波、衬砌结构以及土体的相互作用。数值模拟获取的超压时程及衬砌结构破坏形态与试验结果吻合较好,说明了所建立数值模型以及映射模拟方法的适用性。基于数值仿真结果对于隧道衬砌内爆炸过程的爆炸波流场特征进行了分析。研究表明：偏心爆炸工况下冲击波在爆炸远区出现了较长时间的汇集,此区域的衬砌结构承受了较大的冲击波超压及冲量作用,为抗爆设计的薄弱部位。     

衬砌背后空洞影响下隧道结构裂损规律试验研究

衬砌背后空洞的存在严重影响了围岩与衬砌之间的相互作用,极易引起衬砌结构破损并直接影响到运营安全。通过模型试验,系统研究了拱顶与拱肩背后存在双空洞条件下隧道结构裂损演化过程及衬砌结构轴力和弯矩的变化规律。模型试验结果表明:(1)衬砌背后双空洞的存在,严重影响隧道结构的受力状态,易导致衬砌结构承载力不足;(2)拱顶与右拱肩背后存在双空洞条件下衬砌裂缝出现的顺序为:仰拱内表面裂缝→空洞间衬砌内表面裂缝→拱肩空洞右侧衬砌外表面裂缝→拱顶空洞左侧衬砌内表面裂缝→左拱脚衬砌外表面裂缝→右拱腰衬砌外表面裂缝;(3)空洞尺寸变化显著改变了衬砌内力分布,空洞尺寸的增加,引起两空洞间衬砌结构轴力减小而弯矩增大,使两空洞间的衬砌结构破坏程度更严重;(4)衬砌背后空洞的位置及数量对隧道结构裂损过程有较大影响,衬砌背后存在双空洞时衬砌裂缝的传播过程更复杂。研究成果可为衬砌背后多空洞影响下衬砌裂缝病害的防治和修复提供参考。     

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。