运营隧道裂损衬砌置换后新结构受力特性测试

为了分析衬砌置换的适用性,依托某二级公路隧道治理工程,对裂损二次衬砌置换后的结构受力特性进行了现场测试.测试结果表明:原初期支护与新施作的衬砌间接触压力较小,其值低于围岩松动压力计算值,且其分布呈现较为明显的非对称性;二次衬砌内力分布规律与接触压力分布规律类似,其轴力及弯矩值整体较小,表明衬砌置换后并未发挥明显承载作用,反映出依托工程采用衬砌置换手段并不合理.结合现场测试结果及衬砌置换施工实际情况,对衬砌置换的适用性进行了讨论,并给出了衬砌置换的适用条件及施工时的注意事项.

强震作用下运营隧道裂损衬砌动力响应分析

运营隧道由于地质因素、施工因素与地下水因素造成衬砌结构带裂缝工作。在地震力作用下,带裂缝的衬砌的安全性难以保证。基于隧道衬砌结构裂损的不同位置和裂缝不同深度的考虑,建立了三维数值有限元模型,采用时程分析的方法研究了衬砌的动力响应。研究表明:①在地震力作用下,隧道衬砌受往复拉压作用;在剪切波作用下,最大弯矩、轴力发生在隧道横截面"X"位置;②带裂缝衬砌在地震力作用下,纵向裂缝处混凝土应力集中,主筋拉应力增大,其他位置内力与完好衬砌响应相同;③随着裂缝的位置不同,对隧道安全性的影响不同,影响顺序由大到小依次为225°、315°、270°;④衬砌初始裂缝深度越深,在地震作用下应力集中情况越严重。

重载列车对隧道裂损衬砌承载性能的影响研究

为定量分析重载列车动载作用下隧道裂损衬砌裂缝的演化机制和承载性能的变化规律,采用扩展有限元与直接循环法相结合的方法模拟裂缝在列车荷载作用下的扩展路径,并通过模型试验对方法的有效性和准确性进行验证。模型试验与数值模拟的误差仅为3.7%,表明该数值模拟方法较为精确。研究发现:1)在重载列车动载作用下,裂损衬砌仰拱处的动力响应相较于衬砌其他位置会更为剧烈,裂损衬砌仰拱处的安全系数与衬砌其他位置相比则更小,因此裂损衬砌仰拱位置为重载列车动载下的危险部位;2)重载列车轴重对裂损隧道衬砌的动力响应影响比初始裂缝深度及车速对裂损隧道衬砌的动力响应影响更为明显,而裂损衬砌的安全性能受初始裂缝深度影响比受轴重及车速影响更为显著。

长期运行引水隧洞开裂衬砌受力影响规律与承载特性

衬砌裂缝是引水隧洞中常见的病害之一,衬砌开裂会对隧洞衬砌承载力和安全性造成不同程度的影响。以长期服役的东江水源工程引水隧洞衬砌为研究对象,通过现场检测确定了全洞段裂缝的产状、分布规律和开裂特征。利用ANSYS软件中的软弱薄层单元,建立了开裂衬砌的三维数值模型,得出贯穿型纵向裂缝的位置变化对衬砌结构安全性的影响,系统分析了衬砌的承载特性。结果表明,衬砌开裂条件下,衬砌结构局部开裂区的安全系数降低最为显著,尤其是拱肩位置的裂缝对结构的危害程度远大于边墙、拱顶裂缝;另外,裂缝的产生会对其他未开裂部位的受力特性及稳定性产生影响。数值模拟结果良好地体现了裂损衬砌对隧洞结构的影响规律,与现场检测结果一致,为长期服役下隧洞结构病害防治提供了参考。

运营高速公路隧道衬砌裂损处治方案研究

衬砌裂损是隧道常见的病害之一,对隧道结构及行车安全有较大影响,其表现形式主要有衬砌开裂、衬砌变形、衬砌起层剥落。以某运营高速公路隧道病害为工程背景,根据隧道地质条件、设计、施工情况、病害现状及检测结果综合分析病害产生原因,通过数值计算对既有结构的受力状态和安全性展开研究,分别提出相应的加固处治措施,在此基础上研究套拱加固方式对隧道净空富余量的影响。结果表明:(1)仰拱欠厚和衬砌强度不足的施工缺陷是造成该隧道仰拱及衬砌裂损的主要原因;(2)拆换方案能有效解决衬砌裂损及结构病害,但由于病害段围岩软弱,拆换方案对既有结构及围岩扰动大,且病害段为高瓦斯煤系地层,施工风险高,结合本隧道工程实际,推荐采用钢架混凝土套拱进行衬砌加固处治。(3)衬砌混凝土强度越低,结构安全系数越小,MS-Ⅴa衬砌段,混凝土最低抗压强度要求为16MPa,既有结构才能满足规范的安全系数要求;(4)结构安全系数随套拱厚度的增加而增大,病害段MS-Ⅴa衬砌需进行结构加固的混凝土强度Ra范围值为:当9 MPa<Ra<16 MPa时,需采用I10钢架混凝土套拱进行加固,当6.5 MPa<Ra<9 MPa时,需采用I20钢架混凝土套拱进行加固;(5)结合仰拱处治方案及隧道平纵线型指标,通过调整竖曲线的方式整体降低隧道标高,增加限界净空富余,可解决套拱加固导致的净空不足问题。

裂损隧道衬砌拆换施工过程力学分析

某黄土隧道建成后衬砌出现严重的裂损,现场采用更换二次衬砌措施治理衬砌裂损问题。为了验证更换衬砌后的结构安全性,通过建立隧道三维数值模型,分析换衬纵向长度对衬砌的影响,及换衬后的结构稳定性。根据数值模拟结果并结合现场的监测数据,分别对衬砌顶部压力、靠近围岩侧混凝土应力以及净空侧应力进行分析。结果表明:衬砌上部压应力为拱顶最小,拱顶向拱肩两侧压力逐渐增大;衬砌靠近围岩侧混凝土应力明显大于靠近净空侧混凝土应力;随着更换衬砌的长度增大,拱顶应力减小而拱肩应力增大;同一监测断面,压力与应力最大位置出现在拱肩位置;采用更换衬砌治理措施有效控制了隧道衬砌裂损的病害,保证了衬砌结构的稳定性。

公路隧道衬砌裂损病害检测与治理对策

在公路工程施工中,为了保证施工安全,必须对衬砌进行检测,并依据测试结果提出相应的防治对策。因此,要加强工程建设,必须引入新的技术、方法,从整体上进行科学的施工计划,从各个方面解决工程质量问题。为了确保最后的检验结果准确、全面,必须采用更先进的检验技术和仪器。文章对公路隧道衬砌开裂的检测与防治方法进行了深入的探讨。

偏压黄土隧道衬砌裂损分析及加固方案研究

根据某偏压黄土隧道衬砌裂损段落和地表裂缝的调查结果,采用有限元模拟计算衬砌断面典型部位损伤系数,并进行衬砌裂损原因分析和安全评价。在此基础上,提出3种衬砌加固处理方案,同时考虑加固处理后典型部位损伤系数、截面内力、强度安全系数变化,并从施工工艺、材料特性等方面进行综合比选。结果表明:陡坎地形和偏压使衬砌内力增大,冲沟沟谷汇集地表水软化土体强度,地表覆土和围岩变形难以控制,导致衬砌裂损;加固处理后多指标对比,推荐采用钎钉网喷高延性水泥基复合材料方案。

裂损衬砌网-锚与板-锚加固结构力学特性试验

为探明裂损衬砌维修加固后的力学性能,对裂损衬砌新型网-锚、板-锚轻型快速微创组合加固结构的全过程力学特性进行了研究。通过自主研制的卧式偏心加载装置,对网-锚、板-锚加固裂损衬砌后形成的组合结构进行大偏心受压反复加卸载试验,揭示了钢筋混凝土和素混凝土裂损衬砌加固组合结构的全过程荷载-挠度关系、破坏模式、裂缝发展规律及网/板片应变演化过程。研究结果表明:对于钢筋混凝土衬砌,未加固、网-锚加固和板-锚加固结构5次反复加卸载后峰值承载力相比首次峰值承载力分别降低了28.9%、25%和16.7%,网-锚加固和板-锚加固后结构的主裂缝总开展量相比未加固时分别减小了74.3%和61.4%,总挠度分别增加了25.5%和25.54%,裂损衬砌结构的裂缝宽度发展得以有效抑制,峰后韧性显著提高,剩余承载能力得到了更充分的发挥;对于素混凝土衬砌,网-锚加固和板-锚加固后最大峰后荷载相比首次峰值点分别增加了30.8%和6.7%,峰后总位移比峰前分别增加了1040.6%和413.0%,受拉侧主裂缝总开展相比开裂时的裂缝宽度分别增加约11.78倍和11.81倍,素混凝土衬砌由开裂后“一裂即坏”的脆性破坏转化为延性破坏,峰后韧性大幅增加;网-锚加固后结构掉渣风险显著降低且无掉块现象出现,板-锚加固后无掉渣、掉块现象;短锚无拔出迹象,仅个别短锚出现轻微弯曲变形;板-锚组合加固结构的峰后韧性要优于网-锚组合加固结构。

隧道衬砌结构裂损机理及定量评估

隧道衬砌裂损影响衬砌结构的整体稳定性,并易引起渗漏水病害、基床病害和复合型病害等隧道病害,降低衬砌结构的耐久性和安全性.基于衬砌裂损的力学机理分析,将隧道衬砌混凝土裂缝发展过程分为6个阶段,给出每个阶段的状态描述,并针对引起衬砌裂损的隧道衬砌厚度不足及衬砌背后空洞两个影响因素进行深入研究,分别利用隧道衬砌的拉、剪应力集中系数进行计算,明确不同围岩条件下隧道衬砌厚度不足或衬砌背后空洞等因素与衬砌内部应力集中程度之间的内在联系,为进一步建立依据隧道衬砌检测结果进行隧道衬砌状态评估的评估体系提供了量化基础.

运营铁路隧道渗漏水与衬砌裂损病害分析与整治

在运营铁路隧道的病害中 ,渗漏水与衬砌裂损是主要病害中的两类。结合作者多年的工程经验 ,对这两类病害的成因进行了分析 ,在对它们进行整治的过程中 ,提出成功运用的整治技术和新型材料。

既有铁路隧道衬砌裂损整治措施研究

既有铁道隧道病害已成为制约铁路提速和提高单线运输能力的瓶颈。本文根据某铁路沿线既有隧道衬砌开裂形态的统计结果,在分析地质环境、设计、施工和运营维护等方面原因的基础上,针对衬砌裂损与渗漏水病害的并发情况,分别提出无水裂损和渗漏水裂损病害的整治措施。同时,为保证整治效果,建议从材料把关、施工过程控制及竣工验收等方面对其进行控制和评价。

风化花岗岩地层隧道衬砌裂损分析与处理研究

围岩风化不仅能改变围岩的矿物成分,而且能降低其强度,使得作用于衬砌结构上的围岩压力加大,导致衬砌开裂,甚至发生破坏.新家洞隧道穿越地层为花岗岩地层,开挖后围岩稳定性好,按Ⅱ级围岩支护.但隧道建成2 a后,隧道衬砌结构出现严重裂损.为了研究衬砌结构开裂原因,采用试验手段对裂缝周边混凝土强度及花岗岩的物相成分、力学性质等进行测试.测试结果表明,围岩风化、强度降低是导致衬砌开裂的主要原因.最后,利用有限元反分析法确定围岩物理力学参数,并基于此对整治后隧道结构安全性进行评价,从数值模拟结果和现场实施效果看,衬砌结构满足强度要求.研究成果对类似地层中隧道设计与施工具有参考意义.

双连拱隧道施工阶段衬砌裂损状态成因的研究

文章针对双连拱隧道施工期间衬砌裂损出现的过程、状态、分布特点及现场处置,综合现场勘查、施工过程分析、地形地质等因素,定性研究了衬砌致裂成因,建立了隧道进口衬砌裂损区段施工过程数值分析模型;考虑隧道所处位置实际地形条件、围岩构造参数、实际施工工序等,重点研究了衬砌结构内主应力的分布规律。研究结果表明,衬砌裂损的主要成因是偏压荷载作用造成局部应力大于正常设计承载力;由于地质构造复杂,施工中考虑不周、对塌方区处理固结不充分,加之施工中多次扰动、左右线相互影响等,使围岩松动软化。文章从理论上解释了该隧道衬砌裂损产生的机理,其结果与现场实际相吻合。

双连拱隧道施工中衬砌裂损过程力学机理分析

衬砌裂损是隧道病害中较为重要的类型,其产生原因包括很多因素。近年来一些复杂的隧道结构施工中即出现了衬砌的裂损,对隧道的正常运营构成安全隐患,裂损机理还有待深入研究。结合九龙隧道衬砌病害,通过地形地质条件勘查、施工分析以及施工过程的数值模拟,考虑隧道所处位置实际地形条件、地层构造压力、施工顺序,重点对衬砌支护结构的受力状态和地层稳定进行分析,为衬砌病害整治提供参考。

运营隧道衬砌裂损病害及整治措施

介绍了隧道衬砌裂损的常见形式,分析了该病害的成因,并结合工程实例提出了衬砌裂损的防治原则和各种整治措施。通过加深对隧道病害的认识,对既有隧道病害的整治具有指导作用,并对施工中的隧道起到预防的效果。

动静荷载作用下衬砌裂损原因及加固技术研究

衬砌裂损是运营期隧道工程的主要病害之一,对隧道结构承载力的影响尤为严重。本文以某隧道衬砌裂损的病害整治为依托,基于现场调查和专项检测对衬砌结构安全进行了评价;同时分析了在动、静荷载作用下衬砌裂损的原因。计算分析显示:地震动荷载作用下隧道衬砌变形图呈y轴对称,应力图呈中心对称;在松散静荷载作用下采用刚度退化模型的裂损衬砌变形主要为竖直方向变形。而后对病害隧道提出了加固措施,并分别采用松散静荷载和隧规塌落拱荷载对裂损衬砌加固后的承载力进行了验算,为隧道衬砌裂损的加固措施提供了依据。

公路隧道衬砌裂损分析及其加固处理方法

分析了隧道衬砌裂损类型、裂损原因及加固处理方法,以云南省元(江)磨(黑)高速公路小曼萨河隧道作为工程实例给予衬砌裂损分析及加固处理,为同类问题提供了成功的分析问题和解决问题的范例。

西南某水电站地下厂房顶拱衬砌裂损机理探讨

通过对水电站地下厂房顶拱衬砌裂损进行分析探讨,揭示了衬砌裂损的机理,并指出开挖过程中,顺层岩体的顺层滑移产生偏压是主要原因,提出了初步的修复措施,以提高地下厂房围岩岩层的抗弯刚度及强度。