大跨度无衬砌蛋形黄土隧道围岩结构的静力和地震动稳定分析

为得到大跨度无衬砌蛋形黄土隧道围岩结构在重力和地震作用下的剪切破坏规律,借助于ANSYS软件,根据强度折减法,分别对蛋形无衬砌黄土隧道进行重力分析和地震作用下的动力稳定性分析;探讨跨度、覆土厚度和地震烈度对围岩抗剪强度安全系数的影响。数值算例结果表明:从抗剪强度的角度来看,大跨度无衬砌蛋形浅埋黄土隧道虽能达到初次衬砌的要求,但均不能达到正常使用的稳定性要求;安全系数随跨度、覆土厚度以及地震烈度的增大有所降低,但影响幅度不大。得出的结论可为大跨度蛋形无衬砌隧道的实际施工提供理论基础,并为定量分析大跨度有衬砌黄土隧道的地震反应提供参考。

地震作用下无衬砌黄土隧道围岩结构安全系数的计算探讨

为了得到无衬砌黄土隧道围岩结构在地震作用下的安全系数,借助有限元软件ANSYS,首先采用水平地震作用下的动力分析模型进行模态分析,得到质量阻尼系数和刚度阻尼系数;其次,输入地震波进行动力时程分析,得到模型顶点的最大水平位移;最后,采用静力分析模型,并考虑自重和左右边界上顶点水平位移最大时的侧向边界节点水平位移,通过不断折减围岩土体的抗剪强度参数,即黏聚力c和内摩擦角?,直到计算不收敛为止,从而得到无衬砌黄土隧道在地震作用下的安全系数。数值算例表明:所采用的方法是可行的,地震作用会使得围岩结构的安全系数降低,从而为以后黄土隧道围岩结构在地震作用下安全系数的计算及其工程应用提供了理论依据。

无衬砌隧道压力拱的变化规律

结合衬砌与围岩的相互作用,分析无衬砌隧道开挖后压力拱的形成过程,根据隧道衬砌后应力位移的分布规律来研究衬砌施工时间对隧道压力拱的影响,得到如下结论:隧道开挖后,不进行衬砌施工,应力重新分布后顶部水平应力和侧边垂直应力增大,顶部垂直应力和侧边水平应力减小;随着时间的发展,形成的压力拱的垂直外界基本不变,垂直内界逐渐减小,水平内外界逐渐减小,压力拱拱体内最大应力均逐渐增大;隧道围岩较好时,衬砌时间选在稳定压力拱形成的时间,而围岩较差时,衬砌时间选在隧道压力拱开始形成的时间。

无衬砌支护下隧道拱顶塌方破坏模型试验

由于隧道垮塌事故的不断出现,隧道开挖过程中的安全问题已引起人们的广泛关注。本文以Ⅳ类围岩为对象,利用模型试验对隧道开挖过程中无衬砌支护情况下拱顶的变形和破坏情况进行了研究。为此,首先利用人工材料实现对原型地层的模拟;随后,进行了模型试验方案的设计;最后,通过对试验结果的研究和分析,得出了隧道开挖中无衬砌支护情况下拱顶的破坏过程中位移以及岩体内部应力的变化规律。研究成果的取得可为判定和防止施工过程中可能出现的塌方事故以及提前采取的相关措施提供依据,为实际施工提供参考。

地震作用下无衬砌直墙式黄土隧洞的围岩稳定性分析

为了得到无衬砌直墙式黄土隧洞在地震作用下的剪切破坏规律,根据动力和静力分析模型,应用抗剪强度折减法和ANSYS软件,分别对小跨度无衬砌黄土隧洞进行重力分析和地震作用下的动力响应分析,得到了无衬砌黄土隧洞的围岩抗剪强度安全系数,讨论了无衬砌黄土隧洞的跨度、覆土厚度和地震烈度对围岩抗剪强度安全系数的影响。研究结果表明:从黄土围岩材料剪切破坏的角度来看,在7、8及9度的黄土地区修建的小跨度浅埋无衬砌隧洞,其抗剪强度安全系数均大于2.0。

无衬砌压力隧洞设计中若干问题的探讨

文章着重介绍无衬砌压力隧洞洞线选择设计中的一些需要注意的问题,对现行水工规范中挪威准则安全系数F取值进行了探讨。同时,针对地形地质、水文、渗漏、流固耦合等在无衬砌压力隧洞中的作用,进行了探讨性的说明。

无衬砌圆形黄土隧洞围岩地震稳定系数

为得到地震下无衬砌圆形黄土隧洞的围岩稳定安全系数,应用抗剪强度折减法,建立静力与动力分析模型,采用ANSYS软件分别对圆形无衬砌黄土隧洞进行重力和地震下的动力响应分析,得到地震下无衬砌圆形黄土隧洞的剪切破坏规律,讨论了隧洞直径、覆土厚度以及地震烈度对无衬砌圆形黄土隧洞围岩抗剪强度安全系数的影响.结果表明,在重力和地震作用下,对介于1.15~2.00的无衬砌圆形黄土隧洞的抗剪强度安全系数只能满足初次衬砌要求,不能满足使用阶段要求.为保证结构的安全可靠,建议开挖之后尽快进行二次衬砌.

负压状态下无衬砌土拱的稳定性分析

无衬砌土质输水通道或洞穴中常会出现负压力 ,它对周壁的土体将产生气蚀切割和反向渗透潜蚀破坏 ,从而导致拱顶土体的垮落 ,以达到新的平衡。随着负压力的增大 ,拱顶垮落高度也不断增大 ,但增长幅度却逐渐减小 ,直至趋于垮落极限值 1 333b1 /fk。这表明对有负压存在的土质通道或洞穴 ,其上覆土层的最小保护层厚度应大于该值 ,否则将会产生地面塌陷等灾害现象。

重庆地区无衬砌隧道病害整治措施研究

无衬砌隧道在长期的使用过程中,隧道围岩遭受风化、地下水及区域地应力等不利因素的作用,导致岩体性质恶化,影响了隧道的正常使用。通过对大溪河隧道进行现场踏勘及抗剪试验,结果表明,该隧道围岩质量整体较好,不会出现大规模塌方的现象。但由于局部地段出现了较多渗水、裂损及掉块等病害现象,需要对其进行整治。本文分析总结了无衬砌隧道的病害特征,并针对大溪河隧道里出现的病害现象,提出了相应的整治措施,为同类地区无衬砌隧道病害治理措施的选用提供了一定的参考。

无衬砌隧道压力拱的形成机理研究

借助有限差分软件分析无衬砌隧道压力拱的应力分布以及压力拱的形成过程,根据压力拱形成过程中的应力、位移规律研究隧道衬砌的最佳施工时间。研究表明:应力重分布会导致隧洞周边围岩的切向应力增大,径向应力减小,影响范围约为5~6倍隧洞半径;压力拱的形成是一个过程,稳定性较差的围岩反复寻求自稳后有可能形成稳定压力拱,也有可能坍塌;对于稳定性较好的围岩,衬砌时间应选在稳定压力拱形成时;对于稳定性较差的围岩,应在开挖后及时施加衬砌,必要时还可超前支护,有助于围岩形成压力拱。

无衬砌压力隧洞设计方法探讨

由于衬砌水电站压力隧洞费用极高,如果能取消、即使部分取消压力隧洞的钢板衬砌,将能得到极大的经济效益。然而破坏实例分析表明当前采用的设计方法之不足,需要更合理的设计方法.本文对无衬砌压力隧洞破坏机理进行了分析,并提出一套综合设计方案,包括现场勘测,解析解,数值分析及施工过程中的监测.

小天都电站隧洞无衬砌高压固结灌浆试验研究

在西部水电开发过程中出现较多低闸高水头引水式电站,引水隧洞、调压室、水幕室围岩须承受较高的运行水头压力,因此对围岩的防渗和强度都有很高的要求。由于工期要求及有的岩体不需衬砌,因此往往要进行无衬砌高压固结灌浆。为确定适宜的固结灌浆工艺及方法,提供有关孔距、深度、灌浆压力等合理的技术经济指标。按照设计提供的参数结合现场地质条件进行了试验;并用同等灌浆压力的水进行破坏性检查,达到了试验目的。

裂隙岩体中无衬砌压力隧洞的设计

本文叙述的无衬砌压力隧洞的设计方法,明确地考虑了岩石裂隙和原位应力场的影响。根据分析解制定了初步设计中使用的设计方法。详细分析所采用的数值方法模拟了无衬砌压力隧洞破坏的三种主要情况:裂隙的水力破坏、裂隙的水力剪切及地表的隆起。地质测绘、现场试验与监控乃是所述方法的三个极其重要的组成部分。

无衬砌水工压力隧洞围岩破坏机理研究

基于Kiersch导出的在连续、均质和各向同性岩体中开挖圆形隧洞平面问题应力解以及Mohr-Cou-lomn屈服准则,分别研究了圆形有压输水隧洞在施工期和运行期围岩的破坏规律,并根据不同侧压系数,分别推导出了各种情况下洞室围岩的破坏规律,得到了不同侧压系数条件下洞室围岩产生塑性变形的临界内水压力,可以有效地预防无衬砌洞室渗漏水问题,为水工无衬砌有压输水隧洞的设计提供参考。

高强绝缘防护网在电气化铁路无衬砌隧道加固中的应用

针对电气化铁路无衬砌隧道存在的落石掉块病害,研究采用高强、绝缘、耐腐、阻燃的芳纶防护网进行加固的技术措施。以丰沙(丰台-沙城)线8号隧道为依托,介绍了该隧道无衬砌段病害情况,分析了采取的整治措施及尚待解决的问题。提出使用芳纶防护网进行加固,通过试验分析验证了芳纶防护网的物理性能,并阐述了隧道加固施工工艺。

卡塞克楠工程无衬砌压力引水隧洞段渗漏的估计

菲律宾装机 1 60MW的卡塞克楠水利工程已于最近完工。 5亿美元的BOOT工程包括一座大型地下工程 ,其中有一条 2 6km长的基本上无衬砌的压力引水隧洞。

既有铁路无衬砌隧道波纹板拼装施工研究

隧道经过多年的运营,由于自然环境的影响和列车运营的作业,许多未衬砌地段喷射的混凝土不断劣化,引起围岩的塌落,严重影响线路运行,威胁铁路运营安全。针对铁路无衬砌隧道出现的开裂、酥解、掉块等问题,依托丰沙线下行44#隧道病害整治工程,从隧道净空、经济性以及工期的角度,提出了一种适用于铁路隧道严重病害整治的新技术———波纹板加固技术。文章将针对钢波纹板在无衬砌隧道加固中具体的成功案例分析,来阐明钢波纹板在隧道加固中的原理、实用性和优越性、施工方法和控制要点,以推进铁路安全营运能力提升做出自己的贡献。