公路隧道衬砌空洞病害力学行为模型试验研究

受工程地质条件、设计施工技术和运营养护水平等因素的影响,我国早期修建的公路隧道大多存在不同形式的缺陷,公路隧道衬砌病害问题日益突出。衬砌空洞作为衬砌病害的主要表现形式之一,严重地威胁着隧道的安全和稳定性。针对典型隧道衬砌空洞病害,以武山隧道工程为例,采用室内缩尺度模型试验的方法,针对隧道运营过程中常见的衬砌背后空洞病害,综合考虑衬砌混凝土与内筋组合结构的力学特性,研究了运营期地应力条件下衬砌背后不同位置、不同深度和不同长度空洞对隧道衬砌结构应力行为的影响。研究结果表明:武山隧道衬砌空洞病害主要分布在拱顶处,空洞出现的原因主要是混凝土随着使用年限的增长发生老化以及施工处局部存在质量缺陷;衬砌背后拱顶处空洞对衬砌结构应力状态的影响大于其他位置;衬砌背后空洞的深度和长度的增加均会导致空洞处衬砌内壁应力的增加,而其他位置应力变化较小。

大断面隧道新浇二衬混凝土爆破振动控制安全阈值

大断面隧道新浇二衬混凝土的强度较低,在爆破施工过程中易受到破坏。为研究新浇二衬混凝土爆破振动控制标准,结合大断面龙南隧道工程,采用现场监测与数值模拟相结合的研究方法,分析不同龄期大断面隧道新浇二衬混凝土在爆破振动作用下的动力响应特征,得出新浇二衬混凝土爆破振动控制安全阈值。研究结果表明:隧道二衬拱顶z方向振动速度和拉应力大于其他部位,峰值振动速度6.66 cm/s和峰值拉应力1.57 MPa出现在拱顶,拱顶是最危险位置;不同龄期下二衬拱顶的爆破振动速度随爆心距的增大呈指数衰减趋势,随着混凝土龄期的增加而衰减,且不同方向衰减趋势有差异;基于数值模拟结果和动态抗拉强度理论,大断面龙南隧道新浇二衬混凝土爆破安全振动速度阈值为2.80 cm/s。