冻胀力对寒区隧道衬砌结构的影响及其防治

分析了冻胀力产生的机制，从理论分析、数值计算和现场实测等方面讨论了冻胀力对寒区隧道衬砌结构的影响特点，总结了目前所采用的冻胀防治措施。     

某寒区铁路隧道衬砌冻胀力分析

对某寒区铁路隧道进行冻胀分析,得出围岩的冻胀对衬砌结构产生的力场结果,得到了不同的冻胀率条件隧道衬砌的最不利位置,并对比不同冻胀率条件下冻胀力对结构的影响,判断了隧道结构及运营行车的安全情况,为实际工程的加固与否提供依据。     

寒区隧道混凝土衬砌结构耐久性研究综述

寒区隧道混凝土衬砌结构易发生冻融循环作用下的耐久性问题。综述了冻融作用、冻融-碳化及冻融-侵蚀性盐耦合作用下的隧道混凝土衬砌结构耐久性的变化规律,并提出了目前研究所存在的问题及未来研究的建议和方向。     

基于ANSYS的寒区隧道保温层研究分析

以某寒区隧道工程为依托,为了对该工程保温设计进行验证,对以后类似工程的保温设计提供参考,采用了理论与实践相结合,通过ANSYS软件计算的模拟数值和实际数据的对比分析,验证了不同保温方式的保温效果,并且数据对比表明,结合防水层,将保温层设置在二次衬砌外侧是合理有效的,同时对实际与理论数据差异进行分析为以后隧道温度数值模拟提供了新的想法。     

寒区隧道衬砌结构冻胀破坏分析及防治措施

分析了寒区隧道冻害形成的原因,认为围岩的冻融循环是造成隧道衬砌失稳破坏的基本因素,对寒区隧道冻胀形成机理研究及隧道设计有一定的参考价值,并总结了国内外寒区隧道冻胀破坏的防治措施,以减少寒区隧道的冻胀破坏。     

寒区隧道衬砌冻胀力室内模型试验研究

 为了得到寒区巴郎山隧道衬砌安全性评价时所需的冻胀力荷载,进行了室内模型试验。将隧道板岩岩体视为裂隙介质,主要研究由水分在裂隙中迁移产生的冻胀。模型中铺设透水布模拟裂隙,采取隧道洞腔内降温的方式模拟隧道受到的低温条件。运用热电阻元件和应变片测试试验中衬砌的温度和应变变化。试验结果表明：衬砌的冻胀应变在仰拱和仰拱脚处较小,在拱顶、拱脚和边墙处较大,最大处发生在边墙。采用数值模拟方法,分析岩石圈整体冻胀模型和含水风化层冻胀模型在衬砌上的应力分布模式,与室内模型试验结果相比较,确定选择含水风化层冻胀模型为巴朗山隧道冻胀荷载计算方法,即冻胀荷载可为衬砌边墙上的水平侧向荷载,冻胀力的大小可以按照洞口0.9 MPa,洞身0.6 MPa取值。     

寒区隧道衬砌厚度及冻害防治措施探讨

对寒区隧道所受的冻胀力进行了计算,从衬砌厚度方面对寒区隧道所应受到的冻胀力进行了分析,提出了衬砌厚度的求解公式,提出了冻害防治对策.     

高压富水地层中隧道衬砌结构设计方法探讨

针对隧道采用"以堵为主,限量排放"的防排水措施后,衬砌外水荷载的计算,以及排水系统排水能力大小对衬砌外水荷载的影响进行了探讨.研究表明当衬砌背后排水系统的排水量大于注浆加固体渗入水量,外水荷载对衬砌的影响大大减小,从而可使所设计的衬砌厚度明显减小.并据此设计了梨树湾隧道深埋高水位地层的衬砌结构.现场对衬砌应力的实测数据证明了这一方法的合理性.     

多年冻土及寒区铁路隧道衬砌开裂探讨

分析了多年冻土及严寒地区铁路隧道衬砌横向开裂产生的原因及预防措施。     

寒区隧道二衬混凝土冬季施工温控技术研究

 冬季寒区隧道二衬模筑混凝土施工由于低温水泥水化不充分、不均匀,极易出现强度不达标、表面出现贯穿性裂缝等问题。根据含低温相变岩体温度场控制方程,从研究开挖时间对围岩温度影响入手,在充分考虑混凝土水化热影响条件下,分析寒区隧道围岩与二衬混凝土热量迁移传递规律,研究隧道内环境温度、浇注时洞内加热温度和加热时间对二衬模筑混凝土温度影响规律。研究结果表明,随着开挖时间的增加,围岩温度受环境温度影响的范围逐渐增大;围岩被加温一段时间后,表面温度和深部围岩温度较高,中间温度较低,形成了两头热,中间冷的温度分布情况;二衬混凝土24 h内的最低温度随着加热时间、加热温度和环境温度的增加(升高)而升高。在此基础上,提出一种简洁、实用的加热时间计算公式。现场实施效果表明,应用该计算公式,可实现嘎隆拉隧道冬季低温环境条件下二衬模筑混凝土高效不间断施工、表面无裂纹且现场实测强度大于C30强度等级的目标。     

高海拔严寒地区特长公路隧道保温层铺设长度研究

随着我国西部大开发的不断深入,在高海拔严寒地区规划和修建的隧道工程越来越多,且隧道长度越来越长。洞口段合理的保温层铺设长度是高海拔严寒地区特长隧道抗冻设计与建设的关键问题。目前,我国对高海拔严寒地区特长隧道纵向温度分布规律尚无系统研究,保温层铺设长度多以经验计算或工程类比为主。以G317线雀儿山隧道为例,参考鹧鸪山隧道竣工通车后洞口段现场实测温度数据变化规律,对雀儿山隧道洞口段保温层铺设长度进行分析。结果表明:确定寒区隧道保温层铺设段长度时,特别是对于特长隧道,应考虑隧道内年平均温度的变化以及温度振幅的衰减;按照鹧鸪山隧道的年平均气温和洞内气温年振幅实测数据变化幅度,考虑1.2的安全系数,建议雀儿山隧洞口保温层铺设长度取为900 m。事实上,保温层铺设长度与隧道曲线形式、隧道长度、海拔高度、地热梯度以及隧道交通量、断面、交通模式、通风模式等诸多因素有关,因此,高海拔严寒地区特长隧道保温层铺设长度有待进一步通过现场实测数据进行对比分析研究。     

超大直径盾构法隧道施工期衬砌结构安全性

以上海长江隧桥工程中的超大直径盾构为背景,以盾构法隧道施工中管片拼装变形、注浆产生的附加应力以及隧道上浮等施工工况的受力条件为研究对象,通过1∶1衬砌水平整环错缝结构加载试验,取得结构试验数据。通过三维数值模拟分析,确立施工期隧道衬砌结构的计算模型、计算参数和计算方法,验算施工期隧道结构的安全性,并提出隧道施工质量控制技术措施和管片构造要求。     

铁路隧道衬砌极限状态法设计验证研究

为了验证极限状态法在隧道衬砌设计中的可操作性,分别采用极限状态法和破损阶段法对铁路隧道衬砌进行了试设计,并对比分析了两种方法的试设计结果。研究结果表明:(1)当衬砌为素混凝土结构时,极限状态法的计算厚度均比破损阶段法计算厚度大,最大相差20 cm,需对极限状态法抗裂验算公式中的调整系数γ_d重新校核,校核后γ_d=1.55;(2)针对钢筋混凝土衬砌结构及明洞结构,极限状态法的设计结果与破损阶段法设计结果基本相同,钢筋混凝土结构的极限状态方程中相关分项系数及调整系数取值是合理的。(3)采用极限状态法(γ_d=1.55)与破损阶段法试设计工程投资相当,极限状态法较破损阶段法工程投资增加237万元,增加1%。     

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。     

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。     

EPS颗粒-黄土混合土减震层对黄土地区隧道衬砌结构的减震作用

为了分析聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）颗粒-黄土混合土减震层在不同条件下对隧道衬砌结构减震效果的影响,采用通用有限元软件ANSYS建立了在隧道支护体系内设置减震层的数值模型,分析了EPS颗粒掺入比、减震层厚度及地震动强度对隧道衬砌结构动力响应规律的影响。结果表明:设置减震层可以减小传递至隧道衬砌结构的地震能量,从而使得隧道衬砌结构各关键点正应力、剪应力、最大主应力、位移及加速度峰值均有所减小,且一定范围内随着EPS颗粒掺入比的增大,减震效果逐渐明显;减震层的厚度控制在30～50 cm区间内时减震效果最佳;减震层在强震作用下的减震效果更好,该混合土减震层更适合高烈度地震区的抗减震;所得结论可为今后在土体环境尤其是黄土地区开挖的隧道衬砌结构抗减震工程建设提供一定参考。     

寒区隧道围岩导温系数及其冻深分析

本文根据一寒区强风化花岗岩隧道实测围岩温度 ,采用一维热传导模型、古典显式差分格式和最小二乘法 ,对该隧道围岩导温系数进行了反分析。用解析方法和数值计算法分析了影响隧道围岩冻深的主要因素 ,所得结论有一定的工程实用价值。