水工隧洞砌衬厚度不足的承力影响有限元分析

参考工程案例实用数据,借助MIDASGTS有限元模拟计算分析系统,基于流固耦合理论,对水工隧洞砌衬厚度不足的承力影响进行有限元分析,探讨砌衬厚度不足瑕疵在宽度横向和高程纵向上对砌衬承力状态的影响规律,以期为同类工程应用提供参考和借鉴。

耐酸花岗岩防腐层的砌衬工艺选择

针对兰州石化公司15万t/a浓硝酸装置中主体框架的地面及地沟防腐蚀耐酸花岗岩板大面积脱落现象,根据装置现场状况,分析了其产生脱落及失效的原因。结合近年来耐蚀树脂及粘接工艺的发展,探讨了该类装置耐酸花岗岩板材防腐的优选砌衬施工工艺,解决了浓硝酸装置区混凝土框架地面和地沟的抗渗性和耐蚀性问题,提高了防腐层的整体强度,从而延长了浓硝酸装置的维检修周期,减少了维护成本。

拱部砌衬背后环向脱空范围对隧道构造的影响分析探究

以修平高速公路LJ-6合同段某隧道为案例参照,借助ABAQUS系统的有限元模拟计算方式,对拱部砌衬背后环向脱空范围对隧道构造的影响开展专题分析探究。

霍戈文公司高炉的现代化改造和重新砌衬

荷兰霍戈文公司艾莫伊登厂7号高炉在运行11年后于1991年2月28日停炉进行现代化改造和重新砌衬。该高炉现代化改造的目的是将一代高炉寿命提高到10-15年且不中修。

试论冻胀力对寒区隧道砌衬结构影响及防治措施

冻胀力对中国寒区隧道砌衬结构质量的重大影响因素及其防治技术对策一直是我国寒冰区隧道工程设计科研难点与技术重点,是北方寒区隧道工程建设开发和施工单位面临的一次严峻挑战。文章分析论证了中国寒区隧道冻害现象形成的主要原因,认为围岩形成的冻胀融水循环现象是造成我国隧道结构砌衬失稳与破坏发生的重要因素,对寒区隧道冻胀现象形成机理等研究及隧道施工设计工作有着一定科学的研究参考及利用价值。对隧道冻胀力可能产生后果的形成机制,从相关理论资料分析、数值试验计算结果等两个方面分别讨论总结了冻胀力变化对寒区隧道和砌衬结构耐久性的影响,阐述了目前研究所常采用到的冻胀力防治措施。

拱部砌衬背后不对称空洞对隧洞结构的应力影响分析

以某单向两车道隧洞为例,借助大型通用ABAQUS二维分析系统,对拱部砌衬背后不对称空洞对隧道结构的应力影响进行分析,对砌衬内力演变规律、围岩体与砌衬接触压力、围岩体应力分布规律进行有限元分析,可为同类工程应用提供研究参考。

转炉用高级炉衬材料及砌衬技术

以氧化镁及碳为主料的耐火砖，即镁碳砖是全世界众多转炉钢厂青睐的炉衬材料。本文简要介绍最近10年转炉用耐火材料技术开发成就及由此而来的炉衬寿命及性能的明显提升。转炉炉衬形状最佳化及镁碳耐火砖用铜质纤维做加劲筋是上述技术开发的重要成就。这两项成就使转炉炉衬内表面光滑平坦，产生的应力很小，用的耐火砖数量很低。用不锈钢纤维做加劲筋的镁碳砖正成为许多钢厂转炉内废钢冲击区及其它超高机械负荷正的首选内衬材料。这种耐火砖确实能大大阻止转炉这些部位的严重磨蚀。此外文中还介绍转炉不同区段的先进砌筑形式及新开发的耐火砖新品（氧化镁及石墨类）以及延长炉衬寿命方面的创新。

压气储能地下储气库衬砌裂缝分布特征及演化规律研究

地下储气库衬砌的主要作用是将内压传递给围岩,且同时作为柔性密封层的附着基层。高内压作用下衬砌开裂可导致密封层出现反射型裂缝,进而引起高压气体的泄漏。为深入认识地下储气库衬砌的开裂特征,开发了基于FLAC3D平台的衬砌裂缝分析程序,研究了衬砌配筋方式、配筋率、钢筋保护层厚度、围岩类别和温压循环荷载作用等因素对衬砌开裂演化特征的影响。研究成果表明:对衬砌采取合理的配筋方式和改善围岩质量的措施可有效控制衬砌裂缝的宽度;采用分区配筋的方式可有效控制圆形断面隧洞式储气库衬砌中的最大裂缝宽度,同时降低衬砌的配筋量。空气压力和温度同步变化引起的热力耦合效应还有助于减小衬砌中出现的裂缝宽度。

隧道围岩-衬砌接触面剪切特性模拟研究

探究隧道围岩-衬砌接触面在不同法向应力及不同粗糙度条件下的剪切特性规律,对进一步研究隧道围岩与衬砌间的相互作用及岩体稳定性具有重要的理论和工程意义。为考虑粗糙度条件,利用分形理论,通过改变分形公式中的分形维数D及分形粗糙度G生成5种不同接触面,基于二维颗粒流程序(PFC^(2D)),建立接触面数值剪切模型,尺寸为150 mm×150 mm。开展同一接触面在不同法向应力下,数值模拟剪切试验及不同接触面在同一法向应力下的数值模拟试验;将数值剪切试验与室内剪切试验获得的剪切应力-剪切位移曲线进行对比,验证数值剪切模拟的可靠性。研究结果表明:(1)数值模型剪切破坏产生的裂隙主要集中于中间接触面处,破坏后的应力主要集中于接触面粗糙度最大处,破坏裂纹可分为剪切裂纹和张拉裂纹,其中张拉裂纹占主要优势;(2)剪切应力-剪切位移过程曲线存在爬坡、啃断、滑移三大阶段,具有明显的峰值强度和残余强度,法向位移随着剪切位移的增加而增大,产生剪胀效应;(3)随着法向应力增加,剪切和张拉裂纹数量增加,破坏现象越明显,峰值强度和残余强度增大,剪胀效应减小;(4)随着粗糙起伏度增大,即分形维数D的增大或者分形粗糙度G的减小,破坏裂纹数量增加,其中张拉裂纹增加较明显,峰值强度和残余强度增大,剪胀效应增大。

基于不同围岩特性的隧洞衬砌厚度优化分析

基于不同围岩特性的隧洞衬砌厚度优化既能实现安全要求又可以降低工程投资。结合某电站引水隧洞,采用有限元分析法对隧洞在不同围岩特性下的受力情况进行数值模拟,计算分析在不同衬砌厚度下的应力、配筋及裂缝宽度情况,综合考虑安全性和经济性对结果进行分析比较,提出了针对不同围岩特性的隧洞衬砌厚度优化方案。研究结果表明,隧洞衬砌在运行期的应力情况是影响衬砌配筋的关键因素,不同围岩特性下衬砌厚度的选择应充分考虑隧洞衬砌应力、所需配筋及裂缝宽度因素影响,当衬砌达到一定厚度后,所需配筋及裂缝宽度趋于稳定。

探地雷达及红外热成像在渠道混凝土衬砌脱空检测中的应用

为减少渠道渗漏损失,提高输水配水能力,增加渠坡的稳定性,赵口二期工程渠道采用现浇混凝土衬砌。为了解衬砌与渠坡土体之间的结合程度,首先采用探地雷达方法对总干及主要干渠、分干渠和支渠的渠道的混凝土衬砌进行抽样探测,结果依据脱空程度不同主要包括胶结紧密、接触不密实、轻微脱空等3种情况;在此基础上,对轻微脱空的重点部位采用探地雷达和红外热成像相结合的方法进行综合探测,对同一混凝土衬砌上的不同脱空严重程度进行划分,可极大地提高工程养护及补强等工作的针对性,保证工程安全、高效的运行。

钢筋锈蚀作用下隧道衬砌结构力学性能劣化研究

考虑锈蚀引起的钢筋力学性能劣化、混凝土有效截面减少、两者黏结性能退化等因素,建立围岩压力作用下钢筋锈蚀隧道衬砌模型,对不同锈蚀率下衬砌结构变形、损伤、内力重分布和裂缝宽度变化进行分析。研究结果表明,锈蚀对衬砌结构各部位损伤严重程度表现为拱顶>拱肩>拱脚>拱腰>仰拱;锈蚀引起结构内力重分布,当锈蚀率由0%发展到20%时,衬砌结构临空侧受拉处弯矩逐渐减小,围岩侧受拉处的弯矩逐渐增大,衬砌轴力整体变化不大,最大变化量仅为7.53%;拱顶裂缝宽度发展最快,拱肩和拱脚次之,当锈蚀率发展到2.7%时,拱顶最大裂缝宽度已不满足耐久性要求;开裂区钢筋锈蚀对衬砌力学性能劣化起主导作用,仅开裂区钢筋发生锈蚀时,衬砌结构力学性能劣化规律与钢筋全长锈蚀情况类似,但锈蚀导致的内力变化幅度和裂缝宽度减小。

格构技术在高铁隧道拱部防水板切割衬砌混凝土缺陷整治中的应用

[目的]许多与高铁隧道衬砌相关的缺陷随着高铁建成年限的增加逐渐凸显,防水板切割衬砌混凝土是其中较为严重的一种缺陷。为了减少结构扰动、降低对线路运行的影响,需采用新技术对高铁隧道拱部防水板切割衬砌缺陷进行整治。[方法]以我国西南地区某设计速度为200 km/h的高铁双线隧道为案例,对其发生拱部防水板切割衬砌混凝土后可采用的2个整治方案(现浇套拱、格构技术)进行了详细分析,并进行了结构的安全性、经济性对比评估。对格构技术缺陷整治方案的施工组织、工艺流程、防护措施及施工效果进行了重点论述。[结果及结论]与其他方案相比,格构技术整治方案充分利用了既有结构的承载能力,仅在局部区域修复隧道,对既有衬砌结构影响较小,对高铁线路的运营影响也较小。该方案能明显降低结构的主应力,减少结构位移,使缺陷衬砌的承载能力满足设计要求。

“635”水利枢纽黄钾铁矾蚀变带衬砌混凝土防腐处理探讨

“635”水利枢纽发电洞受黄钾铁矾蚀变带侵蚀导致竖井混凝土衬砌产生严重破坏,为了解决衬砌防腐处理复杂、难度高的问题,通过研究选择了科学合理的防腐处理方案和先进、可靠的防腐材料,安排合理、得当的防腐实验方法,采用独特爆破方式和先进的防腐处理技术及施工工艺等多方面举措成功解决了防腐的多个技术难点。竖井防腐处理后多年未见异常,几次停水检测表明,混凝土内外质量良好,防腐处理是成功的。工程在防腐材料选择、围岩爆破方法上有所创新,可为黄钾铁矾蚀变带衬砌混凝土腐蚀防治提供经验和借鉴。

公路隧道衬砌病害分析与处治方案研究

文章以G35济广高速公路安徽段隧道衬砌病害问题为背景,针对桃墅岭隧道定期检查过程中发现的衬砌病害问题,通过外观检查、雷达检测等检测手段,系统分析了隧道衬砌病害产生的原因,并结合以往隧道维修加固的经验,制定了隧道衬砌病害处治方案,取得了良好的效果,可为今后类似隧道衬砌病害的处治方案设计与施工提供参考。

基于改进HRNetV2的高寒区隧道衬砌冻害检测方法

针对修建在高寒区的隧道衬砌存在的所处环境恶劣、冻害频发、衬砌图像干扰因素多、冻害目标尺度不一致及传统人工目视检测方法效率低下且成本昂贵等问题,提出了基于HRNetV2的高寒区隧道衬砌冻害检测方法。首先以HRNetV2为基础模型,提出改进模型,在主干特征提取网络结合迁移学习的知识,在结构中引入注意力机制以加强模型对于冻害特征的学习能力,并使用Focalloss作为损失函数以解决类别不平衡问题。为验证改进后模型的性能,使用高清摄像头采集高寒区隧道衬砌冻害图像,经过裁剪及数据增强等手段,建立一个包含2800张图像的冻害数据集。实验结果表明,改进后的模型在冻害数据集上的平均交并比(mean intersection over union,mIoU)可达到89.05%,相比原始模型提升了5.41%,在面对复杂形态冻害时展现出较好的鲁棒性,可直接应用于高分辨率原图;且在综合性能上优于DeeplabV3+、U-Net、PSPNet三种模型。所提方法可准确、安全地实现衬砌冻害智能检测,可为高寒区隧道智能化运维提供一定技术支持。

内水渗漏软化基底对盾构隧洞衬砌管片受力性能的影响分析

水工盾构隧洞在运行过程中存在内水渗漏导致基底软化的风险,基底软化将对隧洞管片受力变形产生影响。依托实际水工盾构隧洞工程,构建了由管片、灌浆体和围岩组成的三维有限元数值模型,针对Ⅴ类围岩条件下因渗漏导致基底均匀和不均匀软化的状况,研究了管片的受力性能变化规律。结果表明:在内外荷载作用下,管片的环向应力、竖向位移和定位销应力均随基底软化深度的增加而增大,均匀软化条件下仰拱管片出现峰值为1.88 MPa的拉应力,存在管片开裂风险;基底软化导致定位销应力增大,而管片竖向位移的变化幅度较小。研究成果可为水工盾构隧洞的安全运行监测提供科学依据。

基于深度学习的计算机视觉在隧道衬砌病害检测中的应用综述

隧道衬砌作为隧道的重要支撑结构,对其中存在的病害进行检测显得十分重要。然而,传统的隧道病害检测方法高度依赖人工,效率低下,并且存在一定的安全风险,因此,如何高效、安全地实现病害的自动检测成为了热门的方向之一。深度学习(DL)和计算机视觉(CV)被视为实现隧道衬砌病害自动检测的具有发展前景的方法。为了阐明DL技术和CV技术在病害检测中的研究与应用,总结了隧道衬砌病害检测技术的发展历程;基于数据对于DL模型训练的重要性,总结了衬砌病害数据集的建立过程;随后,总结了基于DL的CV技术在隧道衬砌表面病害和内部病害检测方面的方法和应用;最后,讨论了目前研究中存在的问题,并对未来的发展进行了展望。

预制装配式仰拱与衬砌接头直剪试验研究

装配式结构具有成本低、工期短和绿色施工等优点,因此中国正在大力推动装配式技术的应用.装配式技术应用于高速公路隧道建设中时,预制装配式仰拱与现浇衬砌接头处存在较大的安全隐患,容易发生剪切破坏.为了探究该类装配式结构接头处直剪受力状态下的抗剪力学性能,以接头的界面植筋率、界面尺寸和界面处理方式作为变化参数,设计并制作了21个“Z”字形试件开展直剪试验,观测了试件失效的全部过程以及破坏形态,获取了试件的剪切-滑移曲线,系统地分析了接头直剪力学性能的变化规律.结果表明:试件破坏分为植筋剪断和混凝土失效两种破坏形态;随着界面植筋率增加,试件极限抗剪承载力、延性和抵抗界面损伤演化的能力均随之提升;界面植筋率由0.7%增至1.1%时,极限抗剪承载力提升最大为66.4%;界面凿毛处理后试件的抗剪性能更优,其延性提升最大为41.5%;界面植筋率相同时,随着界面尺寸的增大,抗剪承载力随之提升,最大提升64.8%;试件抗剪性能存在一定的尺寸效应,界面尺寸较小试件的抗剪承载力随界面植筋率增加而提升的效果不显著.最后根据相关规范计算方法,基于试验结果和拓展的剪切-摩擦理论,提出了改进的预制装配式仰拱与现浇衬砌接头的抗剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合度良好.