穿越软硬交界面隧道结构动力响应特性研究

高烈度地震区隧道洞口段穿越软硬交界面易遭受严重破坏。文章依托都汶高速公路龙溪隧道工程实例,采用数值模拟的方法,分析了隧道洞口段穿越不同软硬交界面倾角条件下隧道结构的地震动力响应特性。研究结果表明:隧道在穿越软硬交界面时,强震作用下衬砌结构相对位移明显增大,隧道衬砌在对角线方向的相对位移大于拱顶和仰拱的水平相对位移;在交界面软岩侧,隧道结构的相对位移随着交界面倾角的减小而增大,而硬岩侧地震动却对隧道结构变形影响较小;隧道穿越倾角小于45°交界面时,地震动对隧道上部结构(拱肩和拱顶)安全性能影响最大,安全系数局部小于1;交界面倾角大于45°时,地震动对隧道下部结构(仰拱和拱脚)影响最大。

软硬交界隧道近距离下穿建筑物注浆控制及监测管理

城市浅埋隧道在砂类土与基岩交界地层中近距离下穿建筑物,受上部建筑超载、下部基岩爆破扰动等因素的影响,极易诱发各类安全事故。以青岛地铁区间下穿商业建筑为工程依托,通过对地质条件及工程资料的深入分析,提出了"复合锚杆桩+超前深孔注浆+强化补偿注浆"的联合注浆加固技术,并通过精细化数值模拟与现场监测验证,分析了浅埋隧道穿越施工的结构与地层变形规律。结果表明:在基岩上部的软弱砂层中进行高压注浆,易诱发隧道上部的地层出现"M"形抬升变现,导致基础与梁柱构件形成由两边至中间折弯的正曲率形态;超前深孔注浆是改善施工面前方地质条件的重要措施,虽然注浆引起上部地层产生持续隆升,但总体变形量仍在可控限值内;在施工影响敏感区域开展现场监测管理,能够识别和规避地下工程现场作业中出现的不利因素,对注浆工艺和注浆参数进行反向调控,减小因注浆引起的建筑和地基变形问题。

软硬交界地层重载铁路隧道施工技术分析

在软硬交界地层条件下的重载铁路隧道施工中,施工技术的合理选择与应用是确保其施工质量与应用效果的关键。基于此,本文特以某重载铁路隧道在软硬交界层工况下的施工技术模拟和比选进行分析,包括本次所研究的工程概况、软硬交界地层中的重载铁路隧道施工数值模拟、计算结果分析和施工技术比选。希望通过本次的分析,可以为此类工程施工技术的合理选择及其应用提供一定参考。

穿越上软下硬地层公路隧道竖井结构抗震性能分析

竖井作为长大公路隧道重要的通风通道,对公路隧道安全运营起到非常重要的作用,但在强震作用下受场地放大效应影响,穿越复杂地质条件的深大竖井结构易遭受损伤,只有提高深大竖井结构的抗震性能才能确保公路隧道通风安全.依托于某公路隧道深大竖井工程,采用动力时程分析法,对穿越软硬岩交界面深大竖井结构动力响应规律进行分析,得出软硬交界面处竖井结构的横向和竖向动力响应变化规律,发现竖井结构主震方向的应力和位移在软岩侧相比硬岩侧要大,提出在软硬岩交界面软岩侧采用渐进式注浆技术方案,可以有效提高竖井抗震性能.结果表明,全环渐进式加固方案可对长大隧道工程深大竖井结构的设计与施工提供一定的理论和参考依据.

隧洞软硬岩交界处洞室开挖、支护施工方法

文章通过位于某水库右岸引水隧洞的施工过程,介绍了对于软硬岩相交的特殊地质条件下隧洞开挖、支护的施工方法,主要从土方洞挖、石方洞挖、超前锚杆、钢筋制安、型钢拱架、喷护混凝土,施工方法及防护措施等方面,阐述了隧洞软硬岩交界段施工的要点。

隧洞软硬岩交界处洞室开挖、支护施工方法

本文通过位于某水库右岸引水隧洞的施工过程,介绍了对于软硬岩相交的特殊地质条件下隧洞开挖、支护的施工方法,主要从土方洞挖、石方洞挖、超前锚杆、钢筋制安、型钢拱架、喷护混凝土,施工方法及防护措施等方面,阐述了隧洞软硬岩交界段施工的要点,为类似的工程施工提供参考。

软硬岩交界段隧道洞口结构震害机理研究

当地震发生时浅埋隧道洞口软硬岩交界段易发生严重地震破坏,本文基于隧道洞口软硬岩交界段震害形式和影响因素,展开了洞口软硬岩交界段震害机理的研究,得出结论:衬砌剪切破坏和边坡滑塌是其震害的最主要形式;对洞口软硬岩交界段震害产生影响的主要因素为地震本身、地形构造和隧道结构;洞口软硬岩交界段主要震害机理可阐释为围岩与隧道结构的相互作用理论和地震波能量衰减理论。本文研究成果可为软硬岩交界段隧道结构抗减震技术理论发展提供依据。

穿越软硬围岩隧道设置减震层振动台试验研究

以西部高烈度地震区浅埋公路隧道为依托,通过大型振动台模型试验,研究隧道穿越软硬围岩段在地震荷载作用下设置减震层的动力响应特性,并采用数值模拟方法对试验结果进行验证分析。试验及数值计算结果表明,从洞身段来看,减震层厚度存在最优值;从穿越软硬围岩段来看,增加减震层厚度可降低隧道沿纵向的动力响应差异,但加速度峰值会有所上升;拱顶围岩和隧道衬砌结构加速度响应频谱曲线均表现出"三峰值"现象,设置减震层并不会显著改变围岩频谱特性,衬砌结构也不显著体现自振特性,其响应主要取决所穿越围岩的动力特性;减震层处于最优值时可通过吸收更多的低频组分来降低隧道的动力响应;设置减震层可显著降低二衬动应力,但会使初支动应力呈现不同程度的放大,随减震层厚度的增加,二衬动应力先减小后增大,初支动应力先增大,后呈降低趋势;通过观察衬砌破坏形态,隧道拱顶、拱脚和仰拱易发生开裂,设置减震层后,仰拱相对容易发生破坏,应给予重点关注。研究成果可为西部高烈度地震区浅埋隧道抗震设计提供参考。

强震区隧道洞口软硬岩交接段围岩注浆抗震措施效果分析

为提高强震区隧道洞口软硬围岩交接段的地震安全性,本文依托老鹰窝隧道工程洞口段,利用有限差分计算软件FLAC^(3D)进行三维动力响应分析,对全环接触注浆、全环间隔注浆两种围岩注浆抗震措施作用效果进行了对比研究。研究表明:(1)两种注浆方式均能有效减小隧道二衬结构的动力响应内力,改善隧道结构的受力特性,从而提高隧道整体的抗震性能;(2)地震荷载作用下,软岩隧道动力响应强于硬岩,且离软硬围岩交界面越近,响应越大;(3)从减小衬砌结构响应内力的角度来说,全环间隔注浆抗震性能优于全环接触注浆。研究成果可为强震区隧道洞口段抗震设防设计提供参考。

穿越洞口软硬岩偏压隧道减震缝间距研究

强震区隧道洞口既存在偏压又穿越软硬岩交界面时易遭受严重破坏,文章基于飞仙关隧道穿越偏压洞口软硬岩交界面工程,针对隧道设置减震缝的减震技术,研究了不同减震缝间距下穿越偏压洞口软硬岩交界面隧道结构的动力响应规律,得出:减震缝间距越小,减震缝方案对隧道结构的减震效果越好;设置减震缝对隧道拱腰部位衬砌的剪切破坏、隧道覆土较厚一侧上部衬砌的张拉破坏和隧道覆土较浅一侧下部衬砌的挤压破坏的减震效果最佳。该研究成果可为穿越偏压洞口软硬岩交界面隧道减震设计提供一定参考。

大跨度浅埋隧道软⁃硬地质交界面开挖特性分析

由于软⁃硬地质交界面两侧岩体的力学性质差异较大,当大跨度浅埋隧道穿越软硬不均地质围岩时,隧道的稳定性将面临诸多困难。以湖南省醴娄高速公路周家冲隧道为研究对象,采用三维数值模拟的方法对不同软⁃硬地质交界面倾角下围岩的变形及支护受力进行分析。结果表明:软⁃硬地质交界面倾角的改变会使得交界面附近围岩的位移曲线呈现出震荡突变性并形成拐点;随着交界面倾角的增大,围岩的受拉区面积逐渐减小,受压区面积则逐渐增大;拱侧处围岩是最容易发生塑性破坏的位置,随着开挖的推进,围岩的塑性区发生扩张,当软⁃硬地质交界面的倾角较小时,围岩塑性区的扩张现象尤为明显。

高烈度区软硬岩交界段隧道震害机制及减震缝减震技术模型试验研究

为探讨高烈度区软硬岩交界段隧道震害机制和减震缝减震技术,依托某隧道工程开展大型三方向六自由度强震振动模型试验。通过对试验数据的分析,研究了硬岩、软岩、软硬岩交界不同地质条件下,不设置减震缝、仅二衬设置减震缝、初支与二衬交错设置减震缝5种工况隧道衬砌结构所受地层惯性力、位移差、主拉应力、内力和安全系数。结果表明:强震作用下软硬岩交界处位移差显著,地层惯性力对软岩段影响明显强于硬岩段;二衬减震缝的设置能有效降低软硬岩交界段衬砌结构主拉应力47%以上、降低结构内力40%以上,交错设缝措施较仅二衬设缝措施减震率最大提高近20%;隧道穿越高烈度区软硬岩交界段推荐采用"交错设缝"抗减震结构型式,即二衬减震缝结合衬砌台车长度设置,初支减震缝按3 m间隔设置。研究结论对于高烈度艰险山区交通生命线的抗减震技术具有重要的意义。

隧道软硬围岩交界段纤维混凝土衬砌抗震性能模型试验研究

为提高高烈度地震区隧道软硬围岩交界段的抗震安全性,依托乌鲁木齐地铁1号线某区间隧道工程,采用振动台模型试验对隧道软硬围岩交界段纤维混凝土二衬的抗震性能进行研究。研究结果表明:硬岩部分隧道结构的安全性主要由围岩﹣衬砌间的运动相互作用控制,软岩部分隧道结构的安全性由围岩﹣衬砌间的运动相互作用和地震惯性力共同控制;纤维混凝土二衬提高了支护结构的强度/刚度和韧性,由于硬岩部分隧道结构承受的地震惯性力增加很小,同时围岩﹣衬砌间的运动共同作用改善不明显,结构安全系数最小值增加较大,增大百分比最大达71.40%;软岩部分隧道采用纤维混凝土二衬后,支护结构抵抗较大地震惯性力的作用效果显著,但同时增强了围岩﹣衬砌间的运动相互作用,结构安全系数最小值增大百分比小于硬岩部分,增大百分比最大为29.11%;综合考虑地震动峰值加速度、纵向应变、接触应力及结构内力等指标,同体积纤维掺量条件下,隧道软硬围岩交界段钢纤维混凝土二衬的抗震性能及结构安全性优于玄武岩纤维混凝土二衬。研究成果可为强震艰险山区交通隧道抗震性能的提高提供参考。

人工活性膜模板制备铅钡铬酸盐纳米棒及其光学性能

利用胶棉人工活性膜模板与乙二胺的协同作用,成功制备了铬酸铅、铬酸钡纳米棒.前者直径范围为28～55nm,最大长径比为25,结构为单斜单晶;后者直径范围为24～38nm,最大长径比为28,结构为正交单晶.产物相对于其体材料而言,红外光谱峰值仅有少量蓝移,而紫外-可见光谱最大吸收峰则分别“蓝移”了30nm和35nm,荧光发射峰也分别蓝移了9nm和15nm,这均是纳米材料量子尺寸效应的体现.还对产物的形成机理作了初步探讨.

复杂地质隧道洞口段高压旋喷桩加固效果分析

隧道洞口段穿越偏压软硬交界地层的施工过程中,极易出现坍塌、冒顶、支护结构开裂等不良工程灾害,进行预加固是非常必要的。以福建某高速公路隧道为依托,结合现场实际情况,对隧道洞口段进行变形监测,提出旋喷桩加固的预加固措施,同时建立三维数值模型,对加固前后隧道的竖向沉降、水平收敛及塑性区进行对比分析。结果表明:软-硬交界面相对滑移趋势对隧道的影响得到控制,整体的位移变形显著减小,趋于平稳的时间较快;隧道周边围岩的塑性区面积显著减小,围岩的偏压状态得到改善,隧道结构更加稳定;高压旋喷桩加固可以对隧道拱顶上部的软弱土层进行固结,在一定程度上减少施工过程中出现的突泥涌水、坍塌等工程问题。

复合地层TBM隧道施工引起建筑物沉降规律研究

浅埋复合地层TBM下穿建筑物施工过程中,豆砾石吹填注浆及软硬岩交界面所处位置均对建筑物沉降具有重要影响。为探明两者对建筑沉降的影响规律,采用数值模拟及现场监测的方法进行分析,得出以下结论:1)由于围岩基本处于无支护状态,隧道开挖后到豆砾石吹填完成前建筑物沉降最大,约占总沉降的70%; 2)豆砾石可压缩性较强,吹填完成后建筑物依然会出现一定的下沉,约占总沉降的30%; 3)浅埋单护盾TBM隧道施工中,软硬岩交界面位置对建筑物沉降具有重要影响,依据影响程度将交界面所处区间隧道的位置关系分为3种,并给出相应的建筑物沉降控制措施。现场监测与数值分析均显示地表注浆和豆砾石及时回填注浆对控制建筑物沉降具有重要意义。

真空联合堆载预压法在滨海市政道路深厚软土路堤的应用

在闽东南特殊滨海港地质区,市政道路深厚软土路堤处理时,不仅需考虑软土沉降及稳定、软硬交界处软土斜坡等问题,还需考虑市政综合管线布设时基坑支护及管井沉降稳定等问题。以真空联合堆载预压法在本项目的成功应用为例,说明真空联合堆载预压法施工方案及原理,结合试验监测数据,分析综合处治效果,有效解决此类工程难点,具有较高的经济性,对同类工程有一定参考价值。