基于Biot固结方程研究地下水位对隧道防水型衬砌的内力影响

地下水位是影响隧道防水型衬砌力学行为的一个重要因素。为了研究地下水位变化对防水型衬砌的影响,基于Biot固结方程考虑17种不同地下水位的工况。利用FLAC3D有限差分法数值模拟,采用均匀连续各向同性渗流模型,得到不同工况下隧道衬砌结构的内力。通过分析衬砌在不同水位下产生的内力,总结地下水位变化对隧道防水型衬砌受力的影响规律。计算结果表明:地下水位在大于隧道半径3倍以上的范围,拱顶、拱肩与拱墙的轴力不随地下水位变化;在地下水位变化的时候,拱顶为最不利位置,拱墙为安全位置。

高速铁路隧道防水型衬砌的设计

高速铁路隧道防水等级要求为一级:衬砌不渗水、无湿渍。当高速铁路隧道下穿城市市区,采用"V"形纵坡时,为保护环境,减少运营期间的抽排水费用,应采用防水型衬砌。结合新广州站及相关工程项目的金沙洲隧道,对防水型衬砌的设计原则、计算方法和结构防排水设计进行探讨。

湘湖停车场隧道排水型衬砌和防水型衬砌比较

地铁区间隧道的结构设计需要考虑诸多因素,包括隧道的埋深、围岩级别、地质条件、周围构筑物分布以及地下水等因素的影响。结合杭州地铁一号线湘湖停车场隧道的变更设计工程,以地下水对隧道衬砌结构的影响为主要出发点,阐述了防水型衬砌与排水型衬砌的选用原则及使用理念,并结合数值分析软件进行衬砌结构计算,从经济和技术层面上进行拓展研究,探讨新奥法修建地铁区间隧道中的衬砌防排水设计方法。

高速铁路隧道防水型衬砌的优化措施

在高速铁路隧道施工过程中,对防水等级要求比较高。当高速铁路隧道从市区穿过时,为了降低运营过程中抽排水费用的划分,达到保护环境的目的,一般使用防水型衬砌进行施工。基于此,本文对高速铁路隧道防水型衬砌的设计方法进行探讨。

基于夹层理论的地铁隧道防水型单层衬砌叠合结构受力分析

[目的]喷涂防水膜可使地铁隧道衬砌中混凝土与防水膜发生复合作用,然而目前还没有关于防水型单层衬砌叠合结构分析的设计指导和参考文献。提出了基于夹层理论确定隧道单层衬砌叠合结构厚度及按照刚度进行弯矩分配的设计方案。[方法]首先进行了等效厚度及弯矩分配理论推导,并选择青岛地铁1号线西镇站进行等效厚度及各层弯矩分配计算,得出理论解析解。为了验证理论的正确性,使用有限元软件Ansys进行了数值仿真分析,对第二层喷射混凝土在不同厚度情况下的等效厚度、弯矩分配情况进行了比较和讨论。最后采用室内试验方法,针对夹喷涂防水叠合结构与不夹防水层的结构进行四点梁对比测试,通过夹层抗弯强度折减比例反算夹层结构的等效厚度。[结果及结论]采用所设计方法可以确定等效厚度及弯矩分配,该方法合理可行。

防水型单层衬砌在青岛地铁硬岩隧道中的应用

在探讨青岛地铁硬岩隧道既往所用复合式衬砌问题的基础上,提出了防水型单层衬砌的结构形式。通过对该衬砌的技术特点及其在硬岩隧道中应用优势的分析,确定了在青岛地铁工程中使用该型衬砌的合理性。依托青岛地铁硬岩隧道试验段工程,对防水型单层衬砌的设计参数、施工工艺、质量控制措施进行了研究,并采用现场试验结果和监测数据进行了验证。结果表明:通过严格控制施工工艺和作业流程,防水型单层衬砌的高强喷射纤维混凝强度和抗裂性均满足硬岩隧道永久支护的要求;衬砌中喷涂防水层的应用,不仅较好解决了喷射混凝土防水抗渗性能差的缺陷,夹层较强的黏结力也使得多层喷射混凝土间能够形成共同承载体系;试验段隧洞内和地面各项监测数据均较为平稳。在硬岩隧道中采用防水型单层衬砌可避免传统复合式衬砌的部分固有缺陷,其力学性能、抗渗性能、夹层黏结强度均可满足地铁隧道的要求。

防水型单层衬砌的叠合面力学性能试验研究

防水型单层衬砌由具有双面黏结性能的喷涂防水层和多层喷射混凝土叠合而成。叠合层之间有无错动,将引起结构承载机理的变化,故叠合界面抗错动性能的测定,是定量分析防水型单层衬砌力学性能的前提。由于防水型单层衬砌在喷射混凝土之间还夹有一层材料力学性能迥异的喷涂防水层,其叠合面力学行为复杂,是研究防水型单层衬砌面临的主要问题。为解决该问题,将防水型单层衬砌的喷涂防水层和接触面处的喷射混凝土共同定义为界面层,通过对界面层的剪压试验和单轴拉伸试验得到界面层的极限强度包络线,并将其作为防水型单层衬砌各叠合层间有无错动的判据,再通过弯曲梁试验,测定界面层两侧喷射混凝土的抗裂强度,进而得到整个叠合衬砌结构的极限强度。通过对青岛地铁试验段防水型单层衬砌进行数值仿真,发现其界面层的正应力和剪应力组合均位于极限强度包络线以内,衬砌可按无错动的整体承载结构进行分析,且衬砌最大拉应力小于喷射混凝土抗裂强度,因此衬砌结构安全。试验段的现场取样测试亦表明,施做的防水型单层衬砌界面层位置过度平滑,无开裂错动,其性能达到了试验所模拟的力学性能,研究的技术路线满足该衬砌在地铁隧道的应用。

浏阳河隧道关键技术问题的探讨

根据大断面浏阳河水下隧道的特点,对隧道纵坡方案、防水型衬砌结构、水下段工程措施、非爆破开挖、疏散定点等比较敏感的几个技术问题进行分析探讨,供水下隧道和浅埋城市隧道的设计与施工参考。