深埋软岩隧道衬砌开裂原因分析及整治技术研究

针对深埋高地应力软岩大变形隧道支护开裂问题,以某铁路A工程为依托,分析了衬砌开裂的原因,结合现场实际条件提出相应的整治技术。研究表明,复杂地质构造及高地应力岩体流变等因素引发围岩挤压甚至松动变形是衬砌开裂的主要原因,采用围岩加固+拆换衬砌整治技术有效控制大变形及二次开裂问题,可保障隧道后期运营安全,为类似工程提供参考。

应力释放率对水工隧洞衬砌开裂影响及其评价

由于目前对于应力释放率对隧洞衬砌开裂影响及临界应力释放率评价缺乏系统研究,本文以水工隧洞K11+892.2~K12+012.2段为工程背景,运用弹塑性有限元分析应力释放率对隧道衬砌开裂影响程度,评价隧道衬砌开裂所对应的临界应力释放率。研究结果表明:隧洞横断面水平应力最大值与应力释放率大致呈非线性的负相关的关系,且随着应力释放率的增大而衬砌水平应力逐渐减小,并确定了临界应力释放率为61.5%,可有效确定衬砌的支护时机。本成果应用于水工隧洞施工不同阶段混凝土衬砌开裂风险评估,可有效指导水工隧洞建设的安全。

双连拱隧道施工中衬砌开裂与力学行为研究进展

双连拱隧道因其较高的空间利用率而在工程中被广泛应用,然而在后行洞施工过程中先行洞衬砌常发生开裂。为研究此过程中衬砌的开裂及力学行为,该文提出了将分布式光纤监测、反演分析方法及可反映混凝土开裂行为的有限元模拟相结合的研究方法,在广泛调研国内外文献的基础上,梳理总结了该课题组研究相关成果,包括:依托于实际工程,实现了分布式光纤监测在连拱隧道施工中的应用;提出了精度更高的衬砌结构力学行为反演分析方法;验证了利用总应变旋转裂缝本构模型反映复杂受力及约束下的钢筋混凝土构件力学性能和开裂模式的可行性。该文的研究方法与结论可为有关工程实践提供参考。

基于遍布节理模型的公路隧道衬砌开裂识别方法研究

针对计算机处理技术、光感相机捕捉识别方法未考虑到节理倾角而导致识别曲线与实际情况不符的问题,提出了基于遍布节理模型的公路隧道衬砌开裂识别方法研究。建立遍布节理模型,确定裂缝节理弱面的局部坐标系;设置好岩体遍布节理参数,确定节理倾角是裂缝产生的主要原因。充分考虑隧道衬砌应变,结合裂缝识别规律和类型,确定拱脚、拱顶和拱腰为裂缝部位。通过试验验证结果可知,该方法与实际曲线基本重合,最大位移差距为0.1 mm,解决了识别曲线与实际情况不符的问题。

全风化砂页岩地层隧道二次衬砌开裂成因研究

全风化砂页岩隧道施工过程中,围岩过度变形易引发隧道二次衬砌开裂,严重影响施工安全和线路运营。本研究以白竺三号隧道为研究对象,通过现场裂缝调查和断面轮廓检测等技术手段,结合隧址区围岩状况和水文地质条件,采用数值模拟等方式综合分析了隧道二次衬砌开裂的原因。研究结果表明:隧道衬砌受到软岩膨胀力和水压力的共同作用,以及衬砌两侧围岩性质差异所带来的围岩应力不平衡释放,最终导致纵向裂缝产生;隧道的环向、斜向裂缝可分成三个区段,左右两侧区段对应弯矩超出开裂弯矩,裂缝主要为受弯破坏产生,中间区段受力状态复杂,裂缝可能是受弯、受拉和偏压共同作用导致。

柿子园隧道高地应力小净距段衬砌开裂处理技术

新建成兰铁路柿子园隧道小净距段为双线分修隧道,联合形成较大范围的松动圈,引起应力重分布,在地下水作用下更加恶化围岩,导致已施工完仰拱填充、二衬沿隧道纵向开裂,采用注浆加固、分段拆换、仰拱加深、隧底锚杆等措施进行处理,并全过程监控量测数据反馈实施过程变形稳定,处理措施总体安全可控,达到预期处理效果。

云南省连拱隧道衬砌开裂和渗漏水调查结果及分析

为了对云南省4条高速公路连拱遂道的健康状态评估提供依据及为以后修建连拱隧道在设计和施工上提供宝贵经验及教训,提高中国高速公路连拱隧道的施工和设计水平,尽可能减少衬砌开裂和渗漏水等隧道病害,采用现场调查方法对云南省玉元、元磨、大保和昆石4条高速公路连拱隧道衬砌开裂、渗漏水等病害进行了较为全面的调查,初步分析了隧道病害产生的主要原因并进行了相应的分类,并据此提出了连拱隧道设计和施工中其相应的病害预防和整治措施,以期为提高中国连拱隧道修建水平提供参考和借鉴。

黄土公路隧道衬砌开裂分析

衬砌开裂是黄土公路隧道普遍存在的病害。为了预防和处治衬砌开裂,保证黄土隧道结构的长期稳定性,针对甘肃省榆中县新庄岭黄土公路隧道衬砌开裂的病害特征,运用数值仿真、实测等手段分析了病害产生的机理和原因。结果表明,黄土浸水导致土体强度降低、变形增大,从而增大了围岩塑性区范围和变形压力,恶化了衬砌结构受力状况,使衬砌结构拱顶内侧及拱脚外侧被拉裂,进而使拱脚内侧被压裂。根据隧道病害状况,提出了采用环氧树脂嵌补及凿槽嵌入钢拱架法处治衬砌开裂的建议,为分析和处治黄土公路隧道衬砌开裂提供了依据。

寒区隧道洞口衬砌开裂和道床冰害原因分析及整治

为解决寒冷地区隧道内部产生的冰害问题,以东北地区某铁路隧道为例,采用综合分析的方法,对案例隧道洞口衬砌开裂、渗水以及道床冰害产生的原因进行研究,并提出相应的整治措施。研究结果表明:1)隧道洞口围岩衬砌开裂主要由围岩冻胀力引起,采用喷涂保温层+防火砂浆的保温措施以及锚杆补强和裂缝嵌补的结构措施可以有效避免衬砌的开裂;2)引起道床冰害的洞内水主要来源于洞口路堑的积雪融化水和仰拱局部渗水,采用双侧水沟布设电加热设施、洞口道床底部设置小型挡水坝并加设横向电加热设施和进口路堑位置及路堤零填段设置挡雪设施的措施可以有效解决道床冰害问题。

衬砌开裂隧道的稳定性分析及治理技术

隧道衬砌开裂将影响隧道的承载能力和使用安全。文章主要分析了铁路隧道开裂状况及原因 ,对裂缝宽度的影响程度进行了分级 ,利用断裂力学的方法研究了衬砌开裂隧道的稳定性 。

季节冻土区隧道洞口衬砌开裂机理及防治

研究目的:近年来,在我国西北、东北等高纬度季节冻土区,短隧道或长隧道洞口段冬季衬砌开裂、春融期渗漏水等病害时有出现,严重影响隧道结构和列车运营安全。本文以东北地区某铁路线ZEST隧道为例,采用现场试验、数值模拟等手段研究案例隧道冬季洞口段衬砌开裂、春融期渗漏水的发生机理,比较不同整治措施后,提出适合该类隧道病害的整治措施。研究结论:(1)隧址区每年冰冻期约5个月,极端温度年较差60℃以上,年平均气温2℃,属典型季节冻土区;(2)衬砌开裂段主要穿过粉质黏土层,含水率大,衬砌开裂主要由围岩冻胀力荷载作用所致;(3)建议采用喷涂12~13 cm厚保温层+防火砂浆,水沟中铺设电伴热电缆,并对既有损伤衬砌结构进行锚杆补强和对衬砌裂缝进行环氧树脂嵌补处理的整治措施;(4)从隧道病害整治效果来看,本文提出的整治措施效果显著,衬砌开裂、春融期渗漏水等问题得以解决。

鹧鸪山隧道二次衬砌开裂机理及支护时机探讨

隧道二次衬砌开裂成因复杂,只有分清隧道二次衬砌开裂原因,才能对其提出合理的处治对策,以保证隧道施工、运营安全。文章以某高速公路(炭质)千枚岩隧道为例,基于隧道出口段二次衬砌开裂特征,结合现场监控量测以及工程地质条件,分析该隧道二次衬砌开裂主要原因是围岩地质条件差、围岩级别低且二次衬砌施作过早。然后进一步采用数值计算分析不同二次衬砌施作时机下的应力特征,结果表明:二次衬砌施作过早导致边墙和拱腰附近二次衬砌内侧产生较大的拉应力,且二次衬砌施作越早,拉应力越大,这将导致二次衬砌张拉开裂;在初期支护变形量为隧道最终变形收敛值的65%~70%之后施作二次衬砌较适宜。建议在类似隧道施工中加强监控量测,严格控制二次衬砌支护时机。

高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌开裂渗漏研究

基于弹性损伤理论和等效连续介质渗流理论,提出一种可以在高压水工隧洞衬砌开裂后估算隧洞渗水量的方法。以不同水压力作用下钢筋混凝土衬砌的裂缝宽度变化作为考虑衬砌渗透性变化的主要因素,考虑衬砌裂缝与断层相交的情况和高压固结灌浆作用的影响,对水工隧洞充水、放空阶段的内外水渗漏做出相应探讨。将惠蓄高压隧洞的监测数据和数值模型计算结果进行对比得到,隧洞的渗水量与衬砌裂缝开度及洞周是否存在较显著的渗漏通道存在密切联系。在隧洞洞周没有或尚未形成显著渗漏通道的情况下充水或放空时,计算结果与实际监测结果吻合良好;在衬砌裂缝与断层连通的渗漏通道形成后,计算结果和监测结果则会存在一定的差距。研究结果可为水工隧洞充水期内水外渗和放空期外水内渗渗漏量计算提供一种有效的思路。

梅家沟隧道二次衬砌开裂机理与防治措施探讨

针对在建九绵高速公路梅家沟隧道出口二次衬砌开裂问题,文章通过分析二次衬砌开裂的特点探讨其成因机理。以调整现场围岩初期支护参数获得的试验结果和典型断面的监控量测数据为分析依据,辅以数值模拟计算该隧道围岩在已测定参数条件下的最终位移值,提出了针对梅家沟隧道二次衬砌开裂的几条防治建议。结果表明:梅家沟隧道在开挖时通过合理地调整围岩支护参数能有效减小围岩的最终位移量;该隧道在开挖时宜根据横断面部位的不同给定不同的预留变形量。

片岩隧道群衬砌开裂特征与机理分析

在对湖北省谷竹高速公路隧道二次衬砌完整性的调查过程中,发现片岩隧道普遍存在二次衬砌开裂现象。为了合理科学地治理开裂问题,文章通过对沿线48座隧道的调查分析,归纳和总结出该区段隧道二次衬砌开裂的6大特征:片岩隧道二次衬砌开裂现象普遍;开裂位置主要位于进、出口浅埋段;先行洞裂缝数量多于后行洞,开裂形式主要为斜向开裂;在发生大变形、塌方等地段二次衬砌容易开裂;开裂的时间一般在二次衬砌施作5个月后。在此基础上,通过室内试验与现场调查共同分析二次衬砌开裂的成因机理,并得出原因:片岩的强度低,遇水易软化;洞口处的浅埋段成拱性差;偏压现象普遍;仰拱不均匀沉降;岩石受地下水的影响及岩体的蠕变效应。最后,根据开裂原因提出相应的增加围岩级别、加强洞口施工及重视小净距中夹岩稳定设计等建议措施,为类似工程提供相关参考依据。

铁路隧道衬砌开裂病害整治方法初探

分析了衬砌开裂的成因，归纳出衬砌开裂的性质和特点，提出整治衬砌开裂病害的原则、措施和施工方法。对铁路隧道衬砌开裂病害整治具有借鉴与指导作用。

坪田浅埋偏压隧道二次衬砌开裂机理及处治措施

以武(汉)深(圳)高速公路坪田浅埋偏压隧道为研究对象,首先基于隧道二次衬砌开裂情况分析了二次衬砌开裂的影响因素,然后通过有限元分析软件MIDAS GTS NX模拟双侧壁导坑法施工过程,分析了二次衬砌开裂机理。结果表明:二次衬砌最大拉应力区主要集中在拱顶偏左拱腰和仰拱处,其值接近或超过二次衬砌混凝土抗拉强度设计值;裂缝基本分布在侧向偏压作用线两侧。结合监测数据和二次衬砌实际开裂情况,最终对隧道采取了"洞内临时支撑+底板注浆+洞外坡体注浆"的综合处治方案。

地铁明挖区间隧道衬砌开裂及沉降治理措施

由于地质、施工、建筑材料及外部环境等多方面的原因,导致一些隧道衬砌开裂,结构及轨面发生沉降,威胁到运营安全,需要采取合适的方法进行处治,确保工程的结构安全。通过昆明地铁3号线明挖区间隧道,分析隧道衬砌产生裂缝及沉降的原因,提出隧道衬砌裂缝渗漏水及轨面结构沉降的治理原则及措施;认识到浅埋区间隧道保护的重要性,对今后地铁结构的病害整治及保护起到参考作用。

隧道围岩衬砌开裂病害成因分析

文中分析了运营隧道衬砌开裂病害的常见类型和形成原因,希望为隧道养护提供一定的参考。

浅埋偏压连拱隧道衬砌开裂的原因及整治措施

以贵阳市花溪二道工程项目苗圃1号隧道为工程背景,介绍衬砌开裂的情况,通过对裂缝形态的观察和发展状况的监测,结合衬砌稳定性验算,分析衬砌开裂的原因,提出有针对性的整治方案,对衬砌裂缝进行了成功的补强处理。