考虑界面黏结滑移的地铁盾构隧道内钢圈加固时机研究

收敛变形超限是软土地区地铁盾构隧道结构的典型病害。目前,业内主要采用内钢圈的加固处理办法,但其合理的加固时机尚不明确。鉴于此,通过建立能够体现黏结界面滑移破坏的地铁三维盾构隧道精细化有限元模型,研究了盾构隧道在不同收敛变形条件下进行内钢圈加固后衬砌环的收敛变形、接缝张开量、螺栓应力和内钢圈应力。研究结果表明:①内钢圈加固后,衬砌环达到屈服时,钢板应力水平尚未达到材料自身的强度极限,但部分界面已经剥离。②加固时机对于加固后衬砌环结构的变形破坏特征有明显影响。最合理的加固时机应当是一个安全界限,早于安全上限加固,则衬砌环结构破坏具有较强的突发性,迟于安全下限加固,则结构会产生过大的变形量。

岩质高边坡加固时机研究

为了研究某高速公路岩质边坡的稳定性及防治措施,利用FLAC3D有限差分软件建立岩质边坡数值计算模型,分析开挖过程中岩土体的变形情况;根据变形破坏模式提出岩质边坡加固方法尤其是加固时机的优化方案。研究结果表明:如果边坡采用一挖到底的开挖方式,随着边坡开挖强度不断增大,将出现明显的变形滑动面,最终会导致开挖边坡失稳;而对边坡进行适时锚固支护,岩土体的强度将明显提高,变形位移明显减小,保证了边坡在开挖过程中以及开挖后的长期稳定性。

考虑应力-挠度耦合效应的连续刚构体外束合理加固时机研究

体外预应力加固时机的选择是否合理将对结构承载能力、使用性能的提升及全寿命周期成本产生显著影响。为解决以上问题,以某体外束加固连续刚构桥为依托工程,通过计算在不同初始挠度下体外束加固前、后结构最大主拉应力、挠度增量,确定主要控制参数取值范围。基于加固前后最大主拉应力-挠度耦合分析,以主拉应力限值为控制指标,从挠度控制的角度提出了体外束合理加固时机。结果表明,当体内预应力损失在10%以内,结构最大主拉应力、挠度增量变化较大,加固后最大主拉应力,挠度变化曲线趋于平缓,结构最大主拉应力、挠度近似呈正相关。以1.2 MPa为最大主拉应力控制指标,依托工程体外束合理加固时机为跨中挠度77 mm时,且体内预应力损失小于10%。

浅埋黄土隧道复合地基受力变形分析及加固时机选择

为研究旋喷桩加固基底的浅埋大断面黄土隧道结构受力变形特征及基底加固时机的选择,采用室内模型试验与数值模拟相结合的方法,分析了基底加桩及不同加桩时机对隧道结构受力变形特征的影响。结果表明:旋喷桩加固基底效果显著,可有效降低隧底的围岩变形;方案一条件下的围岩应力释放较为充分,围岩变形量较大,实际施工中初支易侵限,隧底桩体全部处于受压状态,利于后期发挥桩体的有效承载力,在可保证隧道围岩稳定时建议选用;方案二较早的实现支护体系的"封闭",利于隧道结构的稳定,但隧底中部桩体处于受拉状态,在施工期易出现拉断现象,建议在隧道围岩条件差时选用,同时应对桩体进行加筋等类似措施处理。研究成果可为黄土隧道基底进行旋喷桩加固的时机选择提供借鉴。

桥梁加固的经济合理时机研究

在全面、深入分析和预测影响桥梁加固费用和效益的基础上,寻找进行桥梁加固的最佳时机.桥梁加固经济合理时机,是按桥梁的经济寿命和按桥梁任务期内总费用最低原则确定的,即总费用最低时的时间为桥梁的加固时机.

盾构始发端头化学加固范围及加固工艺研究

盾构始发是盾构隧道施工中的关键风险点,确定始发端头土体加固的范围及加固工艺是盾构隧道施工必须解决的关键问题。通过盾构隧道端头常用土体加固方式与相关计算理论及模型的讨论,结合苏州地铁苏州乐园站南端头盾构始发工程理论计算与验算,研究了软土地区常用加固方式的加固时机与加固技术参数。研究结果表明,苏州轨道交通一号线软土加粉土和粉砂地层采用三轴深层搅拌桩+高压旋喷桩的加固方式安全可行;抗滑移验算对安全系数起主导因素的是加固土体的黏聚力C;土体扰动极限平衡理论计算得出的横向加固尺寸小于工艺构造要求,只要能够满足工艺构造要求,土体在抵抗扰动上就有足够的安全系数;并提出了苏州地铁始发端头具体加固范围和加固时机。

不同变形条件下盾构隧道粘钢加固效果的模型试验研究

由于上方堆土、邻近基坑开挖等周边工程的影响,地铁隧道结构产生较大变形已成为常见问题,粘钢加固作为控制地铁变形的常用手段,然而目前对于粘贴钢板加固效果的评价分析尚不明确。通过1∶5的室内模型试验研究了隧道不同变形条件下粘钢加固后结构的承载性能、荷载位移关系以及结构的破坏模式,分析了粘钢加固效果以及合理的加固时机。试验结果表明:①隧道结构变形分别为7.4‰D,15‰D和20‰D时(D为隧道外径)采取粘钢加固,加固后结构的破坏荷载相对原结构的破坏荷载分别增加了54.2%,49.6%和26.7%,结构失稳时的竖向收敛分别为60.78,58.74,62.15 mm,水平扩张分别为48.46,56.28,61.68 mm,说明粘钢可以提升结构承载力,但未对结构失稳时的位移量产生较大影响,从而为基于位移变化判断结构服役性能提供了依据;②结构变形10‰D至15‰D作为加固时机较为合理;③钢板与混凝土结合面的开裂与剥离是粘钢加固结构破坏的主要因素,关键部位为拱顶正弯矩区附近接头处。上述研究结论可为盾构隧道粘钢加固设计及时机的选择提供理论基础。

赵庄矿工作面复合顶板深孔预注浆加固技术

针对赵庄煤业1307大采高工作面软弱复合顶板容易发生冒顶的工程实际,依据现场观察和数值模拟分析了片帮冒顶的关键因素,采用两煤巷超前深孔预注浆加固方案,分析了合理的加固层位和最佳注浆时机,最后选用高渗透时效性注浆材料进行注浆加固。注浆完毕后工作面片帮冒顶得到明显改善,大幅减少了化学浆使用量,实现了安全快速回采。

盾构始发采用化学加固方式时的设计方法及加固工艺

盾构始发是盾构隧道施工中的事故多发阶段,如何保证该阶段加固土体的强度和安全性,从而确定土体加固的范围,是盾构隧道施工中必须解决的问题。文章介绍盾构隧道端头常用的土体加固方式以及目前盾构始发设计施工中所采用的计算理论及模型,结合苏州地铁滨河路站西端头盾构始发工程进行理论设计与验算,并且讨论软土地区常用加固方式的加固时机、加固所采用的技术参数以及应急措施。研究得出:对于软土地区,采用最多的是水泥土深层搅拌桩+高压旋喷桩(或注浆)的加固方式;抗滑移验算对安全系数起主导因素的是加固土体的粘聚力;土体扰动极限平衡理论计算得出的横向加固尺寸小于构造要求,只要能够满足构造要求,土体在抵抗扰动上就有足够的安全系数。

不同损伤程度下公路隧道粘钢加固效果试验研究

衬砌裂损是隧道常见病害形式,直接影响到结构承载力,粘钢加固作为结构补强的方式应用较多,但公路隧道粘钢加固后结构的承载性能和不同损伤程度下的粘钢加固效果研究较少。采用1∶10模型加载试验,研究了公路隧道在不同损伤程度下加固后结构的承载性能、受力变形特征和破坏过程,分析了粘钢加固效果、加固时机。研究结果表明:(1)原结构和加固结构在松动荷载作用下的变形过程均可分为4个阶段,但破坏特征及形态存在差异。(2)剩余承载力为50%F,30%F(F为原结构极限承载力)时加固,破坏荷载相对原结构提升50%,51%。在结构失效前施作钢板可有效提升其极限承载力,且受加固点荷载影响较小。剩余承载力为50%F,30%F时加固,最终变形量比原结构增加59%,56%,可降低脆性破坏风险。(3)加固结构破坏模式为拱顶大偏心受压破坏。(4)加固过晚时,钢板会因衬砌的表面裂缝及变形速度而难以有效黏结或长时间协同变形,导致加速破坏。建议将结构剩余承载力介于62%F至50%F作为公路隧道合理加固时机。

利民煤矿Ⅰ030902工作面高水材料墩柱围岩控制技术研究

在工作面通过老空巷道时,工作面与老空巷道间煤柱逐渐变窄,导致空巷围岩严重变形,围岩失稳和支架压死等问题。通过理论计算、数值模拟和现场实验,确定了工作面超前支承应力范围和煤柱临界宽度以及超前加固时机。提出了高水材料墩柱支护技术对老空巷道进行围岩控制,通过建立数值模型进行模拟计算,反演高水材料墩柱支护效果,模拟得出2.5 m间距高水材料墩柱支护围岩控制效果最佳,并确定了最佳支护参数。现场监测结果显示,采用高水材料墩柱支护技术有效地控制了围岩变形,取得了良好的支护效果。

CFRP加固中(重)度劣化钢筋混凝土梁抗弯性能

通过对中度和重度劣化的钢筋混凝土梁黏贴碳纤维(CFRP)加固补强,研究混凝土劣化及钢筋锈蚀同时存在状况下加固梁正截面抗弯性能变化规律,探讨钢筋混凝土梁劣化程度、CFRP用量对加固效果的影响.结果表明:CFRP加固劣化梁正截面受弯时有CFRP拉断和CFRP黏结层剪断2种典型破坏模式;加载初期,加固梁承载力满足平截面假定,后期则不满足,且容易发生脆性破坏;位移延性系数μ_△随试验梁劣化程度增加而缓慢降低.破坏时,CFRP拉应变小于极限拉应变.结合试验结果和理论分析,有针对性地建立了与两类典型破坏模式相适应的加固梁正截面受弯承载力计算模型,分析了CFRP用量对加固效果的影响并提出了加固时机确定方法.

侧向荷载作用下损伤隧道粘钢加固效果试验研究

为了研究侧向荷载作用下损伤隧道衬砌粘钢加固效果,采用1∶10的模型试验,研究了侧向荷载作用下隧道衬砌结构和不同损伤状态粘钢加固结构的变形、破坏模式。试验结果表明:侧向荷载作用下,隧道衬砌结构破坏模式为脆性破坏,破坏发展过程为拱腰开裂—拱肩脆性剪坏—拱腰延性受弯破坏;衬砌结构拱顶和左右侧边墙—拱腰处裂损集中发育,截面刚度快速衰减,是结构的脆弱点和危险点;粘钢加固后,结构拱腰处结合面剪应力引起的粘钢剥离是加固结构失稳的主要因素;结构剩余承载力占比为30%时粘钢加固结构承载力未提高,在剩余承载力占比为48%时粘钢加固结构承载力提升4.1%,在剩余承载力占比为60%时加固结构承载力提升10.2%。因此,侧向压力作用下隧道损伤衬砌采用粘钢加固后结构的承载力提升皆不明显,加固效果有限,侧向荷载引起的衬砌损伤不宜采用粘钢加固。

新型波纹不锈钢加固既有地铁盾构隧道数值分析

为探究波纹不锈钢结构在既有盾构地铁隧道修复加固中的适用性,文章结合上海某地铁区间的工程地质条件,考虑真实二次受力过程,建立未加固工况和加固波纹不锈钢板工况下的盾构隧道有限元模型,进行计算分析。结果表明:(1)波纹不锈钢板能显著降低既有盾构隧道衬砌的变形和内力,在隧道衬砌弹性模量折减率μ=60%时,加固组的衬砌竖向直径变形增加量、横向直径变形增加量较未加固组的减小39.9%、47.2%,加固组的衬砌最大Mises应力减小量较未加固组的增加109.7%;(2)在二次受力过程中,衬砌将部分荷载转移至波纹不锈钢板,加固组衬砌右腰轴力为777.6 kN,波纹不锈钢板右腰轴力为278.4 kN;(3)波纹不锈钢板施作时机越早,加固效果越明显,建议在隧道衬砌弹性模量折减率μ=30%之前进行加固。