TSL(Thin spray-on liners)材料在巷道支护中的应用

TSL(Thin Spray-on Liners)材料作为一种最新的支护材料,在矿山巷道中开始逐渐得到应用,在某些地区已经作为一种标准支护手段来取代喷网支护。这种大概4mm厚的喷层,能有效的支护松散岩体,增强其他支护结构的作用效果,并能保护锚杆锚网等金属材料免受侵蚀。实验表明,在高地应力情况下,还能有效的减少岩爆的破坏。目前市场上有多种TSL产品,其材料性能及实验手段也在不断的发展完善。本文主要介绍TSL材料在巷道支护中的作用机理及在不同受力状态下材料的性能相关测试实验。

双联拱隧道爆炸时程分析和动力响应:以甘肃省奤盖隧道为例

考虑现实生活中隧道面临易燃易爆气体的爆炸和偶发车辆碰撞的爆炸,以甘肃省卓尼县柳林镇附近的奤盖隧道为工程背景,运用有限元软件Midas/GTS NX进行隧道爆炸模拟数值分析,分析了在静力荷载和炸药当量条件下,双联拱隧道的受力影响,对隧道围岩及衬砌进行了位移、速度、加速度和应力时程分析和响应研究。结果表明:当发生爆炸作用时,隧道横向和径向受到应力冲击波以及反射冲击波的影响最为显著,当超过一定值的时候,隧道就会发生局部剪切破坏或剥落破坏;由于反射波的存在,围岩和衬砌的速度和加速度均会呈现出多个峰值,且距爆源位置越近,衬砌的结构损伤也越严重;隧道应力集中区域表现出明显的抗拉抗压,迎爆面应力响应最为显著。

隧道围岩与衬砌受力特性测试与数值分析

以工程实例为背景,对隧道洞口段施工过程中围岩的收敛变形、锚杆作用应力、一次衬砌、二次衬砌内的应力与变形以及围岩的压力进行观测,取得大量的试验数据,并结合数值计算结果进行分析,为隧道衬砌设计和施工的安全可靠性提供科学依据和技术指导,并为进一步的工程研究积累资料。

考虑地下水渗流影响的衬砌隧洞弹塑性分析

考虑地下水渗流场的作用,将含水围岩作为两相介质体,视外水压力为渗透水作用在围岩和衬砌应力场中的体积力,分别考虑围岩与衬砌的渗透系数,并基于岩体应变非线性软化特征,对衬砌隧洞进行弹塑性分析,得到了渗流场作用下围岩与衬砌的应力和位移解析计算式,并得到围岩开始产生屈服的极限应力。计算表明,当考虑渗透水压力作用时,围岩径向应力和切向应力都增大,并使围岩塑性区扩展;当隧洞围岩、衬砌材料的渗透系数差异显著时,不能简化为等渗透系数处理。

大坂山隧道病害处治工程工艺设计与实证分析

在国道227线控制工程大坂山隧道病害检测基础上,综合考虑高寒隧道工程地质、水文、气候等自然特征和原隧道施工工艺、施工工法、运营养护等人为因素,分析了渗漏水、衬砌裂缝、低温冻融、混凝土材料劣化等病害演化过程,以及各种不良因素在高寒隧道病害演化发展过程中所起的作用。在病害成因分析的基础上,介绍了大坂山高寒隧道渗漏水、保温、衬砌加固等病害处治的基本原则、思路和具体措施,为后续类似高寒隧道和寒区隧道的病害处治提供经验和借鉴。

公路隧道混凝土衬砌结构的耐久性与保护层厚度

对影响公路隧道混凝土衬砌结构耐久性的因素进行了分析,基于氯化物对混凝土的侵蚀和混凝土碳化规律的研究,对公路隧道衬砌结构的设计基准期改为100年后最小保护层厚度的确定方法提出了估算模式,对其取值提出了具体建议。

混凝土浇筑施工对穿黄隧洞衬砌垫层渗透性影响试验研究

在南水北调穿黄隧洞衬砌混凝土浇筑施工中有可能对衬砌垫层渗透性造成影响的因素主要有压力、混凝土塌落度、浇筑时间、振捣方式等。通过模型模拟试验方法,对衬砌施工工况下上述各因素的影响进行研究。结果表明,法向压力可使垫层土工织物渗透性降低并趋近于某一特定值;混凝土塌落度、浇筑时间对渗透性有一定影响,但不同塌落度、浇筑时间影响差别不明显,而不同振捣方式可使土工织物渗透性降低1～2个数量级。为克服以上因素的影响,推荐三维结构的排水土工网作为穿黄隧洞衬砌垫层材料。

列车荷载作用下地铁重叠隧道的响应分析

以深圳地铁一期工程区间近距离重叠隧道为背景,研究地铁运营期间,列车振动荷载对隧道结构的影响.首先根据车辆 轮轨模型,确定列车振动荷载.然后采用释放荷载方法模拟地铁的开挖效应,确定初始应力场,并通过对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,分别研究在上行动载、下行动载和上下交会动载3种情况下,区间近距离重叠隧道的动力响应,确定在列车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.

水工隧洞预应力混凝土衬砌考虑锚索失效时的应力状态分析

水工压力隧洞无粘结预应力混凝土衬砌是一种新型的衬砌形式,本文结合工程设计实例,对衬砌结构在运行期假定锚索失效情况下的应力分布状态进行了计算分析,藉此对这种新型衬砌形式的可靠性进行评价。计算结果表明,运行期若某根锚索失效,将对衬砌的应力状态产生不同程度的影响,其影响大小和影响范围与失效锚索所在位置有关,浇筑块中部某根锚索失效的影响较小,浇筑块端部第1根锚索失效是最不利工况,拉应力区出现在衬砌底部内侧表面和锚具槽边角部位。在最不利工况下,锚具槽边角部位的拉应力会超过混凝土的抗拉强度,有可能引起开裂和渗漏。

盾构隧道管片无衬垫接头抗弯刚度研究

在考虑接头细部构造特征的基础上,通过合理的假定和简化,建立了无弹性衬垫的管片接头抗弯刚度计算模型,并对接头抗弯刚度计算公式进行了推导。该模型考虑了接触面几何尺寸、螺栓数量、螺栓位置、螺栓预紧力以及接头弯矩、轴力等因素对接头抗弯刚度的影响。文中得出公式与接触力学模型计算结果相比,当受压区混凝土在弹性范围内时二者吻合良好,当超过弹性范围后偏差较大。因为正常使用阶段混凝土一般处于弹性状态,且本模型计算过程简便快捷,故可作为盾构隧道设计的参考。

黄土地区隧道衬砌背后空洞对结构影响模拟分析

通过对黄土隧道现场调研,测试和资料收集,得到隧道衬砌背后空洞的大小、位置及混凝土衬砌的强度等参数,采用ANSYS软件建立数学模型对隧道衬砌背后有空洞部位进行模拟分析,通过有无空洞的对比,研究空洞大小及所处位置对隧道衬砌受力及变形的影响程度,找出空洞的临界大小及最不利位置.

南水北调工程穿黄隧洞衬砌垫层淤堵试验

对南水北调工程穿黄隧洞衬砌施工期及运行期有可能对衬砌垫层渗透性造成影响的几个因素如压力、混凝土浇筑、混凝土析出物、气泡含量等进行试验研究。认为水中过高的气泡含量是造成土工织物淤堵的主要因素。提出了可减少衬砌垫层淤堵的复合土工材料的结构形式。该种新型的复合土工膜已在南水北调工程穿黄隧洞现场试验模型中得到成功运用和验证。

衬砌压力隧洞的弹塑性分析

基于岩体应变非线性软化本构模型,考虑中间主应力的影响,对衬砌圆形压力隧洞在等压荷载下进行弹塑性分析,对弹塑性边界位置在衬砌范围内和围岩范围内分别进行了讨论,指出根据弹塑性边界位置的不同应采用不同的计算公式,并得到了由隧洞开挖卸荷引起的、围岩开始屈服时的极限压力以及内压力作用下分别使衬砌、围岩开始屈服时的极限压力。

水下隧道周围土体及衬砌变形力学性状研究

以拟建的哈尔滨松花江隧道为例,直接针对隧道安全运营,采用因子对目标函数影响的优化思想,在假定不同工况的若干种设计模型下,考虑土体-衬砌相互作用及材料变形的非线性特性,建立尽可能逼近实际问题的有限元计算模型。基于ANSYS软件反复进行数值模拟实验,研究隧道周围土体及衬砌变形的力学性状,并据此预估隧道最危险破坏点,为合理确定隧道覆土层安全厚度提供理论依据。

钢筋混凝土压力隧洞裂缝宽度计算方法的探讨

对钢筋混凝土压力隧洞裂缝宽度计算方法进行了综合分析 ,并对各种计算方法的不足之处进行了探讨 ,为提出更加全面合理的裂缝宽度计算方法提供了思路 .

隧道二次衬砌FBG智能监测与数值模拟

随着公路隧道向长大型方向发展,对其进行长期安全监测是十分重要的工作.光纤布拉格光栅(FBG)传感器作为一种新型的光纤传感器,已被国内外应用于土木工程结构的状态监测和长期监测.在室内进行标定试验,研究FBG的传感特性,得出应变和温度灵敏度系数,证明FBG是一种理想的传感原件,并在某高速公路隧道进行应用.采用三维快速拉格朗日法,获得隧道二次衬砌中应力和位移分布规律,据此提出FBG传感器在隧道内的布设方法、串联粘贴方式及安装工艺;在不同时期对隧道8个断面进行应变监测,并与数值模拟结果对比分析表明,应变与应力和位移具有分布范围的均匀性和分布状态的一致性特点,进一步证明了监测结果的可信性;最后分析应变与降水量随时间的变化特征,评价了隧道的安全状况.

考虑衬砌屈服的深埋水工隧洞应力解析解

采用统一强度理论,根据不同工况下不同的应力状态,正确选择第1主应力,推导考虑衬砌屈服的深埋水工隧洞应力解析解。当选取不同的统一强度理论参数b时,可得到一系列有序的应力场公式、临界压力公式和塑性区半径与内水压力的关系,能适用于更多的材料和结构。通过工程算例,比较本文方法与传统方法的不同,说明考虑第1主应力的变化是正确的,更符合工程实际,并得出统一强度理论参数对衬砌和围岩应力的影响特性,最后根据临界压力给出了公式的适用条件。该结果为水工隧洞的弹塑性应力分析提供理论依据,对工程设计有一定的参考价值。

连拱隧道衬砌病害及其处治

以云南某公路隧道为例,研究了连拱隧道衬砌病害的特点及其产生的原因,在此基础上提出了处治对策.该隧道衬砌病害表现为开裂、剥落、渗漏水等.在中隔墙及其基础、边墙、拱部和仰拱部位都有裂缝,但以中隔墙上最多,剥落主要在中隔墙与拱部的结合部位附近.渗漏水多数出现于中隔墙与拱部的结合部位,部分裂缝也发生渗漏水.隧道衬砌的开裂原因包括地质、设计、施工等方面.对于衬砌开裂、剥落和渗漏水分别提出了处治方法.鉴于不良地质条件是造成以上病害的主要原因之一,提出了隧道内地基处治的方法.

考虑岩体峰后非线性软化的衬砌压力隧洞应力解

采用弹性-塑性非线性软化―裂缝区三阶段围岩模型,根据全量理论将真实岩体单轴应变非线性软化特征推广,得到复杂应力状态下岩体等效应力和等效应变关系,在此基础上对衬砌压力隧洞在等压荷载作用下进行弹塑性分析。推导出了围岩裂缝区、塑性软化区、弹性区和衬砌内任一点的应力与位移的解析计算式,得到了衬砌边缘岩体开始产生塑性变形的临界内压力。该解析式具有广泛的适用性,基于理想塑性介质的解答如Kastner解和完全脆性介质的解答均为特例。

隧道二次衬砌与初期支护间脱空原因分析及处理

随着隧道在线路中占的比重增大,其在施工过程中的质量问题也愈发明显。隧道衬砌结构的病害一般分为表面病害和非表面病害,隧道脱空是导致隧道产生多种形式病害的原因之一,随着新奥法的推广和应用,现在隧道一般都采用初期支护、防水层、二次衬砌构成的复合式衬砌结构,二次衬砌脱空问题变得十分普遍,这种病害形式将显著改变结构的受力状态,增大二次衬砌结构受拉破坏的可能性,不利于衬砌结构继续承载。本文对隧道二次衬砌脱空产生的原因进行综合分析,提出相应的预防对策,并结合金宝顶隧道洞门二次衬砌与初期支护间脱空对隧道脱空治理的关键技术进行探讨分析。