围岩蠕变对运营隧道衬砌裂缝发育的影响研究

二次衬砌混凝土开裂是公路隧道运营期间较易遇到的问题。针对此问题,以江西某高速公路软弱破碎砂岩隧道为例,利用FLAC3D软件建立基于Cvisc蠕变模型的公路隧道三维模型,分析了围岩蠕变10年内衬砌内力的变化程度,并结合现场衬砌裂缝规律的统计结果进行了力学分析。结果表明:随着围岩蠕变时间的延长,衬砌拱脚及拱肩位置处剪应力呈线性增长;衬砌拱脚处的偏应力增量最大,其次为拱腰;围岩蠕变10年后,衬砌的最大剪应力、偏应力增量分别为2.11,1.3 MPa,达到了衬砌混凝土的容许应力;剪应力和偏应力的增长促进了衬砌裂缝的发育。

围岩蠕变对运营隧道衬砌安全性的影响

为探究在软弱围岩隧道运营期间围岩蠕变效应对二次衬砌安全性的影响,以九景高速公路隧道为依托,以Ⅳ级围岩区段二次衬砌支护结构为研究对象,采用室内试验和数值模拟手段,首先对该围岩区段泥质粉砂岩在不同应力水平下的单轴蠕变特性进行了室内试验分析,并采用Cvisc模型对蠕变试验数据进行了非线性拟合,获得了Cvisc模型的蠕变参数。然后,利用FLAC3D软件建立了两车道公路隧道三维数值模型,研究了单考虑围岩蠕变作用和同时考虑隧道埋深对运营隧道衬砌结构安全性的影响。结果表明:非线性拟合相关性系数在0.92~0.96之间,可认为Cvisc模型能够很好地描述泥质粉砂岩的衰减蠕变和稳定蠕变关系;单考虑围岩蠕变作用,在同一支护时间,二次衬砌安全系数较高的位置支护结构承受的围岩压力相对较小,围岩的蠕变变形量较大,但过小的支护承载又会导致围岩蠕变变形而增加围岩压力,进而不利于运营隧道衬砌结构的长期安全;同时考虑隧道埋深的影响,二次衬砌支护结构的承载随着隧道埋深的增加而减小,即围岩自身能够承担较大部分的因蠕变变形而增加的围岩压力,从而对运营隧道衬砌结构的长期安全有利。

铁路隧道不同跨度下水平旋喷桩承载特性分析

为探究水平旋喷桩在不同跨度铁路隧道下承载特性,依托南三龙铁路与赣龙复线联络线道岔进新考塘隧道影响段存在的7种不同隧道跨度断面,采用二维有限元方法,模拟7种不同跨度下水平旋喷桩预支护效果,分析水平旋喷桩结构变形、应力及塑性应变规律。计算结果表明:不同跨度下,旋喷桩变形和常规隧道衬砌变形类似,即拱顶沉降,拱肩、腰、脚等处体现不同程度收敛,各点变形随跨度增大而增长,当跨度大于16 m时,增长速率加快,拱肩及拱腰位置尤其明显;旋喷桩内力部分,当跨度较小时,拱顶内侧受拉,而拱腰处受压,当宽度增大,拱部拉应力区向拱腰处扩展,且拉应力极值增大,而拱腰与拱脚之间压应力迅速增大;随着隧道跨度不断增大,水平旋喷桩等效塑性应变不断增大,影响范围自拱顶到拱脚呈扩大趋势。

悬臂式支护弧形基坑变形特性监测与数值分析

以某中心位置邻近建筑环境下悬臂式支护弧形基坑工程为背景,采用有限元软件MIDAS/GTS对悬臂式排桩支护结构的变形特性进行了系统的三维数值分析。通过与支护结构的侧向位移实测数据进行对比分析,表明已建立的三维数值计算模型是合理可行的。并进一步分析了弧形基坑悬臂式支护结构的变形与应力特性,以及基坑开挖影响范围内的地表沉降特性。研究结果表明:弧形基坑外弧支护结构的变形较内弧小,外弧支护结构的支护能力优于内弧;外弧支护结构的主应力值较内弧小,外弧支护结构的受力较内弧合理,支护结构的材料强度得到了充分利用;外弧基坑地表沉降较内弧小,外弧基坑地表沉降的控制优于内弧。

大跨度悬索桥钢箱梁纵向应力测试分析

以郑州潮河大桥为工程依托,对支架法施工的四跨连续大跨度悬索桥正交异性板钢箱梁施工过程中的空间应力状况进行了现场实测和有限元模拟,对比分析了其纵向应力分布特点,并研究了钢箱梁的剪力滞效应。施工过程中,钢箱梁顶、底板纵向应力最大值发生在拆除胎架时,位于顶、底板与腹板相交位置,施工中应重点控制该阶段的钢箱梁纵向应力。对称荷载作用下,钢箱梁存在显著的“正剪力滞效应”,剪力滞系数基本在1.5以上。

高跨比与侧压力系数对隧道衬砌受力的影响分析

随着铁路运行的快速发展,一般隧道断面已无法满足日益增长的运行要求。为满足双层集装箱列车的运行要求,所采取的隧道断面高跨比较大,造成结构的受力条件较为复杂。基于连续介质模型方法,本文以某双层集装箱铁路隧道为背景,运用岩土工程分析软件FLAC2D分析了高跨比与侧压力系数变化对隧道衬砌内力和安全系数的影响。计算过程中考虑了隧道洞室开挖时的应力释放效应。计算结果表明:随着高跨比与侧压力系数在合理范围内的增大,隧道衬砌拱顶轴力显著增大,弯矩显著减小,安全系数显著减小。