高寒区强风化围岩隧道衬砌冻胀性能研究

由于东北等高纬度季节性冻土地区春融冬冻的特点,强风化围岩隧道衬砌经常发生渗漏、悬冰、开裂等问题,严重影响列车运行安全。依托某寒区隧道工程,运用理论分析和数值建模等手段,基于季节冻土区强风化围岩隧道衬砌受力模型,分析隧道在富水期和冻结期的轴力和弯矩。通过施加注浆加固圈的方式,建立了注浆加固隧道衬砌受力模型,分析注浆加固厚度关键参数对于衬砌受力的变化规律。研究发现,隧道围岩处于富水期时,弯矩使衬砌产生“倒桃形”变形。当隧道围岩处于冻结期时,弯矩引起衬砌的“类葫芦形”变形。此外,在注浆性能相同的情况下,圆形注浆比传统的马蹄形注浆加固更有利于折减衬砌外力和内力。

管道型岩溶隧道衬砌结构受力特征试验研究

为了研究管道型岩溶对隧道衬砌结构的影响,以郑万线典型岩溶隧道为依托,开展管道型岩溶隧道衬砌结构受力特征试验研究,分析岩溶管道发育位置、管道尺寸及管道内水头高度对衬砌内力的影响。结果表明:当岩溶管道位于隧道拱顶或仰拱中心时,衬砌轴力及弯矩沿隧道轴线呈对称分布,当岩溶管道位于隧道边墙中部或边墙脚时,存在岩溶管道的一侧轴力显著大于另一侧区域;随着管道内水头高度及管道直径的增加,岩溶管道与衬砌相交处的轴力及弯矩均大幅增加;岩溶管道与隧道相交处的衬砌内侧承受较大的正弯矩,衬砌内侧被拉裂的风险较高。研究结果可为管道型岩溶隧道的结构设计及施工提供指导。

隧道基底深厚软弱地层桩基设计数量选取研究

隧道基底的软弱地层是引起隧道底板病害的重要原因之一。基于某隧道工程,采用有限元数值分析方法,通过建立地层-结构模型,研究不同桩基数量对隧道深厚软弱地层处理效果的影响,得到以下结论:在一定范围内,隧道竖向位移、衬砌内力与桩基数量呈负相关,增加桩基数量能有效控制隧道竖向位移并减小衬砌内力;桩数为某一量值时(最优桩数由工程具体情况决定),桩基加固效果最优,继续增加桩数,隧道位移和衬砌内力不再减少。

黄土地层结构性强度弱化对地下结构内力的影响研究

黄土是一种典型的结构性土,其特殊的结构性直接影响着黄土的力学性质,为了满足黄土地区地下工程的需求,黄土结构性强度的局部弱化对隧道衬砌内力的影响应给予合理的评价。文中综述了黄土结构性与黄土隧道的研究现状,通过弹塑性有限元法分析了黄土结构强度在不同局部弱化的条件下地下结构内力变化规律。数值计算研究表明:地下结构内力不仅随着黄土结构强度弱化而改变,而且结构强度的弱化区域对隧道衬砌内力的分布有着重要影响。

双护盾隧道掘进机施工试验段隧道结构力学性能研究

依托深圳地铁6号线梅林关站—翰林站区间隧道工程,通过现场试验,对双护盾隧道掘进机施工段的管片结构的围岩压力、轴力和弯矩进行了研究。研究结果表明:管片围岩压力变化主要分为下部注浆、上部注浆、缓慢变化和趋于稳定4个阶段,整体表现为上下大、左右小的“鸭蛋”形不均匀分布;管片轴力均为负值,即管片处于受压状态,整体表现为左上方大、右下方小的不均匀分布,管片承受偏压荷载,轴力最大值为112.87 kN,位于左拱腰处;衬砌环弯矩均为正值,即管片外侧受拉,衬砌环弯矩呈现上下大、左右小的分布规律,其弯矩最大值为11.68 kNm,位于隧道拱底处。