高铁泥岩隧道围岩蠕变对仰拱底鼓的影响

研究目的:针对泥岩地区高铁隧道修建过程中出现的仰拱底鼓病害,本文采用参数反演与数值模拟相结合的方法,全面分析围岩蠕变对仰拱底鼓的影响,并采用锚杆支护与仰拱加强的工程措施对仰拱底鼓进行治理。研究结论:(1)Burgers模型能较好地符合泥岩表现出的明显的衰减蠕变和稳定蠕变特征;(2)随着时间的增加,围岩不断向洞内发生变形,且隧道拱顶沉降、水平收敛和拱底隆起一直在增大,并经历了三个阶段:瞬时变形阶段、衰减蠕变阶段与稳定蠕变阶段;(3)仰拱结构内力随着蠕变时间增加同样在增大,并在蠕变一定年限后,仰拱填充中心的拉应力将超过混凝土的抗拉强度,导致仰拱填充沿中心位置开裂;(4)锚杆支护的最优长度为5 m,最佳间距为0.9~1.2 m,在此基础上通过加强仰拱来进一步抑制仰拱底鼓变形,并且建议仰拱支护强度选用C30~C40;(5)本研究结果可为类似工程的建设与施工提供建议与参考。

高速铁路泥岩隧道仰拱底鼓控制技术研究

研究目的:为分析基底围岩劣化作用下泥岩隧道仰拱底鼓变形的控制效果,运用数值模拟的研究方法,建立高速铁路泥岩隧道有限元模型,考虑隧道开挖条件下模拟基底围岩吸湿膨胀和软化作用,选用底板与锁脚锚杆加固的控制技术,对比分析加固前后隧周围岩的竖向位移、填充层及仰拱的变形特性。研究结论:(1)锚杆加固基底可有效控制隧底围岩隆起,对隧底隆起的控制效果膨胀阶段优于软化阶段;(2)锚杆加固前后仰拱、填充层的底鼓位移曲线均呈“钟形”对称分布;(3)仰拱、填充层中心位置处的底鼓变形最大;(4)本研究结果可为高速铁路泥岩隧道仰拱底鼓病害防治与加固提供参考依据。

公路隧道箱型预制仰拱变形破坏的模型试验研究

基于自主设计的新型箱型预制仰拱结构,采用室内物理模型试验,结合数字照相量测技术,研究该箱型预制仰拱的力学特性及破坏模式,通过数值模拟研究实际工况中衬砌与仰拱共同作用的受力规律.结果表明:竖向荷载作用下产生的拉张效应是预制仰拱裂纹产生及发展的主要原因,水平压力对预制仰拱的裂纹发展作用不明显.预制块接缝处以及各个预制块中柱转角处是预制仰拱结构的最薄弱部位,接缝处和转角处影响预制仰拱结构的安全.预制仰拱位移变化关于中轴部位呈对称分布,位移由大到小依次为中间预制块、左1预制块、左2预制块、左3预制块.箱型预制仰拱破坏可以分为加载压密、弹塑性变形和塑性破坏3个阶段.当仰拱与衬砌共同作用时,仰拱的上部主要承受拉应力,仰拱的下部主要承受压应力.试验结果表明,所设计仰拱结构具有良好的受力性能.

集成式全液压隧道仰拱智能移动栈桥施工技术

为解决隧道仰拱栈桥功能单一、仰拱模板上浮、受施工人员操作水平限制以及防水板铺设劳动强度高等难题,依托康渝高速铁路汉滨段左家山隧道工程,研究集成式仰拱栈桥换步前进原理、混凝土浇筑车组工作方法、铺挂防水板施工技术及智能化运营管理控制系统,研制新型集成式全液压隧道仰拱智能移动栈桥一体机。工程实践表明,栈桥步进式全液压驱动行走机构前移灵活;栈桥增设的中支腿能够为浇筑仰拱或填充混凝土提供有效支撑,栈桥增设的移动车组可满足混凝土浇筑、边墙防水板铺设平行作业要求;设置的框架式支撑抗浮体系能有效防止仰拱模板上浮;构建的模块化智能控制系统实现了实时远程辨别仰拱栈桥工作状态。相比于传统仰拱栈桥,改进后的集成式智能仰拱栈桥施工功效提升,经济和社会效益提高。

差异沉降引起隧道内道床脱空的发展规律研究

研究目的:为研究盾构隧道差异沉降对道床脱空的影响,本文建立包含管片、钢筋笼、螺栓的错缝拼装三维盾构隧道计算模型,并采用足尺试验对建模方法进行正确性验证。基于此,分析盾构隧道差异沉降作用下,不同道床长度与不同道床伸缩缝位置对道床脱空的影响。研究结论:(1)在相同的隧道差异沉降率下,道床伸缩缝不与隧道环缝重合有利于道床与隧道的共同受力;(2)不同道床长度不影响道床脱空的损伤程度与“纺锤形”的脱空分布形态,但会影响道床底面的脱空范围,道床长度越大,中心块道床损伤范围越大;(3)道床伸缩缝与隧道环缝未重合条件下,道床底部损伤程度加深,沿隧道环缝位置产生贯通道床底面的损伤或脱空,道床伸缩缝越靠近管片中线,道床-隧道整体性越好,道床底部损伤程度越小,损伤范围越大,因此通过优化道床伸缩缝位置、控制道床长度,可以减少盾构隧道差异沉降产生的道床脱空病害;(4)本文研究可为盾构隧道内道床脱空病害整治提供参考。

基于自适应衰减补偿模型的探地雷达偏移成像及应用研究

为提升隧道复杂围岩条件下雷达法的成像分辨率及检测精度,提出一种基于瞬时属性分析的探地雷达数据自适应衰减补偿模型及逆时偏移技术。通过迭代计算剖面数据中样本点的瞬时幅值,提取时间步的瞬时振幅谱特性及幅值属性,并将瞬时值随时间变化的特征函数作为信号衰减的规律表征,建立自适应指数-线性多项式拟合衰减特征,重构可解析的雷达信号衰减补偿模型;利用衰减补偿模型的逆时偏移成像,最大限度保留有耗媒质深部的异常特征细节信息,实现病害体的高保真成像。以仰拱支护结构的数值模型算例和隧底衬砌实测数据测试该方法的有效性和实用性。结果表明:1)瞬时幅值属性极值主要集中在绕射叠加区及多次反射区;2)多项指数自适应补偿能客观表征雷达数据的衰减特征,确保剖面的高保真特性;3)高信噪比数据可采用n≥5阶次补偿,低信噪比数据宜采用n≥9阶次补偿。

大断面隧道仰拱底鼓破坏模式探析

为了提升隧道的设计水平,分析了大断面隧道仰拱底鼓的影响因素,基于薄板压曲微分方程推导了仰拱底鼓临界平衡公式。随后,依托某高速公路隧道,利用ABAQUS软件建立有限元模型,探讨了大断面隧道底鼓的破坏过程和变形机理,同时提出了大断面隧道在施工和运营期间的仰拱底鼓控制措施。

泥岩隧道仰拱底鼓变形机制试验研究

探讨了泥岩隧道发生底鼓破坏时,衬砌及围岩受力变形规律及破坏特征,基于相似理论,通过配制衬砌、回填层及泥岩相似材料,开展以强制位移为加载方式的底鼓模型试验,同时采用数值模拟进行验证,结果如下:在基底围岩膨胀作用下,回填层中心隆起位移最大,两侧次之,即底鼓现象明显;围岩压力大小依次为仰拱、拱脚、边墙、拱腰、拱顶,其次衬砌破坏后各部位围岩压力增长有所减缓;仰拱中心以及拱脚应力最强,因此仰拱中心及拱脚处为易破坏位置;衬砌破坏后裂缝集中在仰拱中心、拱脚和拱顶,仰拱及回填层在中心位置裂缝密集且发育完全;在破坏过程中,仰拱先于回填层出现拉裂破坏;因此在隧道穿越泥岩地层时,衬砌拱脚、仰拱及回填层处应作针对性设计。

既有高速公路隧道仰拱加固施工技术研究

运营公路隧道仰拱病害严重影响隧道的整体稳定和长期运营安全,目前国内外对仰拱病害的形成机制和治理手段已有一定研究,但对仰拱缺陷的深入探讨的较少。文中以天定高速秦州隧道为工程背景,结合国内标准提出了运营公路隧道仰拱缺陷评定标准,基于秦州隧道仰拱病害检测结果对其成因进行了分析,并提出仰拱加固施工方案。整治效果良好,为优化设计和类似工程病害整治提供借鉴经验。

黄土隧道仰拱裂缝成因分析及加固处治措施

针对某在建高速公路黄土隧道仰拱填充层纵向裂缝成因分析及加固问题,通过对裂缝现场调查,并结合施工过程含水率与地基承载力值测试结果、仰拱基底围岩状况调查、现场破检及取芯检测、地质补勘调查、监控量测等手段综合分析,指出黄土隧道仰拱基底地基软化,承载能力下降是黄土隧道内裂缝产生的主要原因,并提出“钢管桩拱脚加固+仰拱基底增设渗水盲沟”综合处治方案,为同类隧道病害问题提供参考。

不同仰拱深度的公路黄土隧道仰拱受力特性分析

仰拱是隧道衬砌结构的重要组成部分,不同仰拱深度设计很大程度上直接影响衬砌结构的承载性能、稳定性和耐久性。合理设计公路黄土隧道仰拱结构不仅可以减少衬砌结构病害的发生,而且可以提升衬砌结构的耐久性,延长其使用寿命。通过有限差分软件建立不同仰拱深度的公路黄土隧道三维分析模型,研究不同仰拱深度的两车道公路黄土隧道仰拱结构的受力特性,相关研究成果对科学设计公路黄土隧道的仰拱深度具有重要的技术指导意义。

高速铁路隧道轨道板上拱切割落道施工技术

某隧道仰拱在地质构造应力及承压富水环境的综合作用下,CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板出现上拱变形和平面移位,最大上拱变形值达47.1 mm,最大横向移位达10 mm,超出常规扣件可精调的范围。本文提出了一种利用绳锯切割仰拱填充(即找平层),以实现道床板与下部隧道结构分离落道的施工方法,利用千斤顶、水平顶推装置、气垫等方式进行道床板平面位置或高程姿态调整。结果表明:该技术避免了因道床板及仰拱填充层大拆大换造成的行车中断,降低了拆除和重建成本,保证了无砟轨道结构整体性受力,经济、社会效益显著。研究成果可为类似道床板线性大尺度偏位处理提供借鉴。

激光投线仪在隧道仰拱边墙施工中的精确定位技术研究

本文专注于激光投线仪在隧道仰拱边墙施工中的精确定位技术研究。通过深入分析激光投线仪的机械结构、工作原理和技术特性,探讨了其在提高隧道建设精度和施工效率方面的应用潜力。文章还评估了这种技术在实际工程中的表现,特别是在提升定位精度和工作效率方面的优势。研究结果表明,激光投线仪能显著提高隧道仰拱边墙施工的精确度,为未来隧道工程提供了重要的技术参考。

矿山法隧道预制仰供与边墙连接型式的受力特征比较

在矿山法隧道工程中,采用预制仰拱的方法可以加快施工速度、减少病害等,其中预制仰拱与隧道边墙的连接型式对隧道结构的安全性和施工的可操作性有影响。采用数值模拟方法,研究了平面连接、碗扣式榫槽连接、方形榫槽连接、螺栓连接或预留钢筋连接和现浇二次衬砌连接等五种预制仰拱与隧道边墙连接型式的接头力学特性。研究表明:螺栓连接较为可靠,其力学特性与整体现浇类似,但施工较为复杂;方形榫槽连接型式力学特性虽弱于螺栓连接,但也满足强度要求,且施工方便,推荐采用方形榫槽连接。研究成果可为矿山法隧道预制仰拱与隧道边墙连接的设计与施工提供参考。

锚杆支护对砂泥岩地层铁路隧道仰拱变形及受力的影响

以成渝中线(成都—重庆)某砂泥岩地层隧道为例,采用数值模拟研究锚杆支护参数对仰拱竖向变形、受力的影响。结果表明:在仰拱处施加锚杆能有效提高支护结构与底部岩层的完整性,减小仰拱竖向变形及受力;单个锚杆有效控制面积对仰拱竖向变形、受力有影响,综合考虑推荐锚杆间距×排距为1.2 m×1.4 m,即单个锚杆有效控制面积为1.68 m2方案;随着锚杆长度增加仰拱竖向变形、受力均减小,但锚杆长度大于4.5 m后锚杆长度增加对仰拱变形、受力影响不明显。在依托工程仰拱处施加长4.5 m、间距×排距为1.2 m×1.4 m的锚杆,对仰拱竖向变形、受力的控制效果良好。施加锚杆支护后仰拱竖向变形、受力的数值模拟结果与工程实际监测情况相符。

隧道进口穿越断层破碎带洞身开挖施工分析

为探讨隧道进口穿越断层破碎带洞身开挖施工,以立洲水电站工程实例为背景,分析了三台阶设置临时仰拱法在穿越断层破碎带洞身开挖中的应用。分析表明,断层破碎带洞身地质条件复杂,围岩稳定性比较差,存在塌方的概率比较大,利用三台阶设置临时仰拱法配合系统锚杆、钢筋网、钢架及湿喷混凝土联合支护的施工方法,既能保证施工效率,也可以很好地控制塌方问题,促使施工任务高效、安全、有序完成,可为类似工程施工提供参考和借鉴。

重交通路段未设仰拱隧道富水段路面病害处治

针对重交通路段未设仰拱隧道富水段路面病害较多的问题,以大普吉隧道为分析对象,介绍了隧道病害情况,在此基础上分析了未设仰拱隧道富水段路面病害原因,并提出了相应的处治措施。

大跨度隧道三台阶临时仰拱钢架拆除分析

大跨度隧道偏压地段和软弱岩层等施工条件较差地段一般采用三台阶临时仰拱设临时钢架法施工,三台阶临时仰拱设临时钢架法下一个台阶开挖需对上一台阶的临时支撑进行拆除,临时支撑的拆除顺序对隧道衬砌结构的受力影响较大,通过对三台阶临时仰拱法设临时钢架工法施工过程进行数值模拟计算,分析临时支撑钢架的不同拆除顺序下隧道初支变形,并结合现场监控量测数据进行对比分析,确定合理的临时钢架拆除顺序,为工程实践提供理论指导。

滇中引水工程现浇仰拱全工序施工装备设计与应用

为实现敞开式TBM掘进与现浇仰拱同步施工,提升现浇仰拱衬砌质量,缩短工程工期,结合长大敞开式TBM水工隧洞现浇仰拱施工边界条件,研制大跨径现浇仰拱全工序施工装备。从功能要求、主桥、支腿、前后爬坡轨、行走系统、仰拱衬砌等方面对现浇仰拱全工序施工装备开展详细设计,提出将主桥行车路面抬高,在主桥下部设置11个长度12 m功能作业区的创新思路,并在现场进行充分验证。工程实践表明:1)全工序现浇仰拱装备主桥支撑系统、行走驱动系统、模板浇筑系统使用效果初步达到设计预期;2)全工序现浇仰拱装备组装效率高、整体移动便捷、与现场施工工序契合度高、人员作业空间大,劳动强度低,施工进度最高可达到240 m/月,有效提升了TBM施工现浇仰拱技术的发展水平;3)全工序施工装备作为水工隧洞全新的工装,开创了新的施工工艺。但是该装备使本来狭窄的隧道显得更为拥挤,掘进施工交通流量受限,导致浇筑混凝土、钢筋、轨排的运输与TBM掘进物料运输之间的矛盾逐步显现,保障施工通道和TBM掘进有效进度匹配性的问题有待进一步研究。

隧道穿越不同倾角断层破碎带围岩变形分析

针对隧道穿越断层破碎带过程中出现的围岩变形问题,依托延庆至崇礼高速公路河北段金家庄隧道穿越不同倾角断层破碎带工程,通过FLAC3D数值模拟方法,研究该隧道在穿越不同倾角断层破碎带过程中的围岩变形规律。结果表明,在不同倾角断层破碎带工况下,拱顶沉降最大值总是位于断层带的下侧,而仰拱隆起最大值总是在断层带上侧,且其变化曲线都呈现“稳定变形-缓慢增大-突变变形-缓慢减小-稳定变形”5个变化阶段。各倾角对断层破碎带前后影响区域不同,主要呈现“减小-增大”的趋势,在90°时最小;30°与150°时最大。