車道Ⅳ級(jí)圍巖隧道拱頂襯砌欠厚對(duì)結(jié)構(gòu)安全的影響

基于公路隧道襯砌后空洞對(duì)結(jié)構(gòu)安全影響的模型試驗(yàn),利用ansys軟件進(jìn)行數(shù)值分析,研究隧道在不同的應(yīng)力場(chǎng)中,空洞位于不同位置以及空洞被回填前后,襯砌結(jié)構(gòu)的力學(xué)性狀,并結(jié)合模型試驗(yàn)結(jié)果,綜合評(píng)價(jià)隧道結(jié)構(gòu)的安全性。分析結(jié)果表明:空洞存在于拱頂上方或右邊墻背后,病害分別集中于隧道襯砌上半部區(qū)域或右半部區(qū)域;當(dāng)空洞被回填后,病害多集中于襯砌拱圈的下半部或左半部,且隨著側(cè)壓力系數(shù)的增大,這種情況越明顯;空洞回填一般能使其結(jié)構(gòu)安全性能提高10%～30%;結(jié)構(gòu)性能提升最明顯的區(qū)域是,在水平壓力為主的應(yīng)力場(chǎng)中,拱頂空洞回填后,承受彎矩減少達(dá)76%,在豎向壓力為主的應(yīng)力場(chǎng)中,右側(cè)邊墻空洞回填后,承受彎矩減少達(dá)71%。

運(yùn)用理論分析和數(shù)值模擬等研究手段,基于地層-結(jié)構(gòu)法原理,就襯砌厚度不足、襯砌背后空洞和襯砌結(jié)構(gòu)裂縫3種病害對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)安全性的影響進(jìn)行研究,得出缺陷在襯砌結(jié)構(gòu)不同位置處以及沿隧道縱向不同長(zhǎng)度上襯砌結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和安全系數(shù)的變化規(guī)律,為隧道結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)價(jià)和后期的運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)提供依據(jù)。

結(jié)合西安-南京線桃花鋪1#隧道采用隧道掘進(jìn)機(jī)(tbm)施工實(shí)踐,運(yùn)用有限元法,針對(duì)tbm施工隧道中常見的軸線偏移問題,定量分析了tbm施工隧道超欠挖對(duì)隧道圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響,得出的結(jié)論可供同類工程參考。

仰拱是隧道結(jié)構(gòu)的重要組成部分,仰拱的病害缺陷直接影響隧道結(jié)構(gòu)的安全性能。新疆鹽水溝隧道在鹽漬土反復(fù)結(jié)晶-溶解作用下,仰拱出現(xiàn)大面積厚度不足的現(xiàn)象,影響了隧道結(jié)構(gòu)的承載能力。本文應(yīng)用有限元分析軟件建立該隧道仰拱厚度不足模型,在ⅳ,ⅴ,ⅵ級(jí)圍巖條件下改變仰拱厚度,分析仰拱厚度不足對(duì)隧道典型截面安全系數(shù)的影響規(guī)律。分析結(jié)果表明:當(dāng)隧道處于軟弱圍巖中時(shí),仰拱是隧道結(jié)構(gòu)受力的薄弱區(qū);墻腳因應(yīng)力集中是隧道結(jié)構(gòu)受力的薄弱部位;隨著圍巖條件變差、仰拱厚度不足率的增加,拱頂與圍巖之間出現(xiàn)脫空區(qū),導(dǎo)致拱頂承擔(dān)的荷載減少,安全系數(shù)反而增大。

針對(duì)襯砌拱頂、左拱腰和右拱腰脫空組合工況,基于荷載-結(jié)構(gòu)法平面計(jì)算分析模型,通過設(shè)置不同的脫空范圍,分析襯砌脫空對(duì)在役隧道結(jié)構(gòu)安全性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:隧道襯砌各脫空位置相互之間的影響很小,對(duì)隧道整體的安全性影響不大;而脫空范圍主要改變了隧道襯砌結(jié)構(gòu)受力和變形狀態(tài),對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的安全性影響極大,特別是當(dāng)脫空范圍大于20°時(shí),在圍巖荷載作用下,襯砌結(jié)構(gòu)將很快出現(xiàn)開裂、剝落等嚴(yán)重病害,直至完全喪失承載能力或退出正常使用狀態(tài)。最后,針對(duì)不同缺陷情況,提出了相應(yīng)的處治措施。

二次襯砌作為提供安全儲(chǔ)備、承受后期圍巖壓力和最后一道防水線的結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)安全對(duì)隧道工程質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。本文通過探地雷達(dá)對(duì)岑溪大隧道已修筑段的襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行無損檢測(cè),得到隧道二次襯砌厚度情況及二次襯砌與初期支護(hù)之間脫空的分布情況。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),利用數(shù)值模擬方法,在考慮圍巖壓力和10m水頭壓力作用下,模擬各級(jí)圍巖不同工況,對(duì)二次襯砌的變形、受力及安全性進(jìn)行分析。結(jié)果表明：存在一定的水壓力的含水地層中,ⅳ級(jí)圍巖二次襯砌破壞嚴(yán)重;ⅳ、ⅴ級(jí)圍巖二次襯砌仰拱、仰拱與墻腳連接處均是薄弱區(qū),需要加大幾何尺寸或提高強(qiáng)度、及時(shí)回填。

新疆某無壓輸水隧洞飽和水土體洞段在未完工的情況下被水長(zhǎng)時(shí)間浸泡,造成圍巖二次加速變形,通過浸水前后收斂變形數(shù)據(jù)反演土體物理力學(xué)參數(shù),并對(duì)隧洞襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力及配筋結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)算。

以十漫高速公路軟巖隧道為研究背景,對(duì)該工程部分區(qū)間隧道未量測(cè)部分的拱頂下沉量進(jìn)行預(yù)測(cè),驗(yàn)證了隧道拱頂下沉過程遵循指數(shù)函數(shù)關(guān)系。并對(duì)拱頂下沉不同地層條件下拱頂下沉與地表沉降的關(guān)系進(jìn)行了回歸分析,較好地解釋了建設(shè)中拱頂下沉與地表沉降較大而且兩者之間呈線性關(guān)系的特點(diǎn)。

三車道隧道v級(jí)圍巖淺埋段開挖施工與控制——山西忻阜高速公路長(zhǎng)城嶺隧道為三車道長(zhǎng)隧道，所處地質(zhì)多為軟弱片麻巖，洞口為淺埋段，且存在局部偏壓，開挖斷面超過160平方米。根據(jù)工況選擇三臺(tái)階預(yù)留核心土施工工法，施工中堅(jiān)持“明地質(zhì)、管起前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、...

結(jié)合具體工程實(shí)例,針對(duì)高速公路三車道隧道ⅲ級(jí)圍巖鉆爆設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了介紹,分別闡述了施工工藝流程,相關(guān)爆破參數(shù),光面爆破效果控制措施及施工質(zhì)量安全控制要點(diǎn),為今后同類工程積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

21世紀(jì)越來越多隧道的修建,為我國(guó)交通事業(yè)做出杰出貢獻(xiàn)。隧道修建過程中,隧道襯砌結(jié)構(gòu)開裂現(xiàn)象已屢見不鮮。本文中某隧道襯砌開裂錯(cuò)綜復(fù)雜,采用數(shù)值分析方法在豎向裂縫、縱向裂縫以及環(huán)向裂縫情況下,分析隧道襯砌出現(xiàn)裂縫對(duì)隧道安全運(yùn)營(yíng)造成的必要的影響。計(jì)算結(jié)果表明:三種典型裂縫條件下,襯砌結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)均大于規(guī)范值2.0,進(jìn)而隧道襯砌結(jié)構(gòu)仍能滿足承載能力要求。

重慶交大拱形曲墻式襯砌額結(jié)構(gòu)算例(Ⅴ級(jí)圍巖)

為深入研究砌石隧道襯砌背后不同規(guī)?？斩吹拇嬖趯?duì)隧道結(jié)構(gòu)安全性及力學(xué)特性的影響規(guī)律,保障隧道運(yùn)營(yíng)的安全性,針對(duì)砌石隧道襯砌背后雙空洞分布空間和規(guī)模進(jìn)行安全性影響分析?；诔捎寰€某砌石隧道的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果,統(tǒng)計(jì)分析砌石襯砌背后空洞深度和寬度分布特征,獲得相適應(yīng)的正態(tài)分布規(guī)律以及概率性分布區(qū)間,利用ansys有限元軟件建立平面應(yīng)變模型,對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)整體應(yīng)力、典型截面的結(jié)構(gòu)安全系數(shù)及灰縫截面的抗拉抗剪驗(yàn)算進(jìn)行研究,揭示不同規(guī)?？斩床『ο乱r砌結(jié)構(gòu)安全性的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:拱頂及拱腰雙空洞和左右拱腰雙空洞出現(xiàn)頻率最高,且砌石襯砌背后空洞分布的寬度及深度特征呈現(xiàn)正態(tài)分布；襯砌空洞深度近似服從n(24.88,6.67)正態(tài)分布,空洞深度主要為20~30cm；襯砌空洞寬度近似服從n(1.39,0.46)正態(tài)分布,空洞寬度大多分布于1.0~2.0m之間；兩空洞間襯砌截面安全系數(shù)低于其他截面,需作為砌石襯砌安全性評(píng)價(jià)及空洞病害整治的重點(diǎn)；左右拱腰雙空洞比拱腰及拱頂雙空洞對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)安全性危害更大；空洞寬度2.0m是影響砌石隧道結(jié)構(gòu)安全性的臨界空洞寬度,建議將空洞寬度控制在2.0m以內(nèi)。

襯砌背后含水空洞的存在對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)影響更為復(fù)雜，直接影響工程安全性．以某分離式六車道高速公路隧道為例，采用midas／gts有限元軟件，建立襯砌背后含水空洞的荷載結(jié)構(gòu)模型，分別對(duì)拱頂、拱肩和拱腰處不同范圍含水空洞的隧道斷面結(jié)構(gòu)安全狀況進(jìn)行計(jì)算分析．計(jì)算結(jié)果表明：隧道襯砌在無空洞時(shí)有最大的結(jié)構(gòu)安全系數(shù)；拱頂含水空洞對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)安全狀況影響最大，拱肩次之，拱腰最??；當(dāng)襯砌背后含水空洞范圍大于10°時(shí)，隧道結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備將明顯下降．

以云南地區(qū)某高速公路隧道為研究背景,采用荷載-結(jié)構(gòu)方法和帶裂縫襯砌截面剛度退化模型,從截面承載性能和結(jié)構(gòu)安全性兩個(gè)方面,分析了縱向裂縫位置、裂縫深度對(duì)襯砌截面和整個(gè)結(jié)構(gòu)承載性能的影響。計(jì)算結(jié)果表明：隨著裂縫的出現(xiàn),襯砌截面極限承載力和剛度下降,并引起襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布,各開裂部位安全系數(shù)隨裂縫深度的增加均表現(xiàn)為不同程度的降低,呈非線性變化。對(duì)于同樣的裂縫深度,拱頂部位安全系數(shù)最低,拱頂兩側(cè)安全系數(shù)隨偏離拱頂距離的增大而明顯增大。對(duì)于襯砌結(jié)構(gòu)而言,裂縫位于拱頂及其附近,對(duì)結(jié)構(gòu)安全影響明顯,裂縫位于拱腰、邊墻、拱腳等部位則影響較小。除拱頂裂縫外,結(jié)構(gòu)安全系數(shù)最小部位并未出現(xiàn)在裂縫處。

以云南地區(qū)某高速公路隧道為研究背景,采用荷載-結(jié)構(gòu)方法和帶裂縫襯砌截面剛度退化模型,從截面承載性能和結(jié)構(gòu)安全性兩個(gè)方面,分析了縱向裂縫位置、裂縫深度對(duì)襯砌截面和整個(gè)結(jié)構(gòu)承載性能的影響。計(jì)算結(jié)果表明:隨著裂縫的出現(xiàn),襯砌截面極限承載力和剛度下降,并引起襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布,各開裂部位安全系數(shù)隨裂縫深度的增加均表現(xiàn)為不同程度的降低,呈非線性變化。對(duì)于同樣的裂縫深度,拱頂部位安全系數(shù)最低,拱頂兩側(cè)安全系數(shù)隨偏離拱頂距離的增大而明顯增大。對(duì)于襯砌結(jié)構(gòu)而言,裂縫位于拱頂及其附近,對(duì)結(jié)構(gòu)安全影響明顯,裂縫位于拱腰、邊墻、拱腳等部位則影響較小。除拱頂裂縫外,結(jié)構(gòu)安全系數(shù)最小部位并未出現(xiàn)在裂縫處。

針對(duì)常見的隧道混凝土材料劣化、襯砌厚度不足及背后脫空3類病害,基于荷載-結(jié)構(gòu)平面分析模型,通過設(shè)置不同病害程度等級(jí),分析運(yùn)營(yíng)公路隧道病害對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的安全性影響規(guī)律。研究結(jié)果認(rèn)為:(1)襯砌結(jié)構(gòu)截面最小安全系數(shù)隨混凝土材料劣化呈同比例線性下降,以發(fā)生劣化的局部位置最為顯著;(2)襯砌結(jié)構(gòu)厚度不足直接降低了結(jié)構(gòu)截面剛度,欠厚部位安全性能隨之下降;(3)襯砌背后脫空改變了結(jié)構(gòu)受力和變形模式,對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性能影響最大,特別是當(dāng)脫空范圍大于2m時(shí),在圍巖荷載作用下,襯砌結(jié)構(gòu)將很快出現(xiàn)開裂、剝落等嚴(yán)重結(jié)構(gòu)型病害,直至完全喪失承載能力或退出正常使用狀態(tài)。

基于有限元分析軟件ansys,在溪洛渡泄洪洞有壓段襯砌混凝土設(shè)置墊層的情況下,對(duì)不同圍巖彈性模量和襯砌厚度進(jìn)行仿真模擬。通過比較不同襯砌部位,不同點(diǎn)位的最高溫度、最大內(nèi)表溫差、早期最大拉應(yīng)力等,針對(duì)圍巖彈性模量和襯砌混凝土厚度的變化對(duì)襯砌混凝土溫度和溫度應(yīng)力的影響進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明,①不同圍巖彈性模量下,相同溫控措施下襯砌混凝土溫度場(chǎng)大致相同。較好圍巖會(huì)增大早期襯砌混凝土的最大拉應(yīng)力,減小最小抗裂安全系數(shù),必須采取嚴(yán)格的溫控防裂措施,防止早期裂縫。②相同溫控措施下,襯砌混凝土越厚,最高溫度越高,最大內(nèi)表溫差越大。較薄襯砌混凝土?xí)龃笤缙谝r砌混凝土的最大拉應(yīng)力,減小最小抗裂安全系數(shù),溫控防裂措施要求嚴(yán)格。

隧道拱頂襯砌缺陷處理及預(yù)防措施——隧道混凝土襯砌是隧道的主要承載結(jié)構(gòu)，且直接體現(xiàn)出隧道美觀狀況，是隧道防水工程的最后一道防線，隧道工程混凝土襯砌質(zhì)量的好壞對(duì)隧道的長(zhǎng)期穩(wěn)定有很大的影響。隨著混凝土襯砌中常見的質(zhì)量問題主要有：內(nèi)部缺陷、局部裂縫，...

淺談膨脹性圍巖對(duì)隧道施工的影響 劉海蛟 （山西路橋第二工程有限公司三分公司，山西臨汾041000） 摘要：文章分析了膨脹性圍巖的特性、膨脹性圍巖對(duì)隧道施工的影響以及膨脹性圍巖 的隧道施工要點(diǎn)，為隧道施工中及時(shí)采取預(yù)防措施提供了依據(jù)。 關(guān)鍵詞：膨脹性圍巖；隧道施工；影響；施工要點(diǎn) 中圖分類號(hào)：u455文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1000-8136(2010)17-0071-02 我國(guó)是世界上膨脹性巖層分布面積最廣的國(guó)家之一，現(xiàn)已 發(fā)現(xiàn)有膨脹土發(fā)育的地方遍及西南、西北、東北、長(zhǎng)江與黃河下 游及東南沿海地區(qū)，分布十分廣泛。在膨脹性地層中開挖隧道， 常常可見到圍巖因開掘可產(chǎn)生變形，或者因浸水而膨脹，使設(shè)置 在膨脹性圍巖中的隧道發(fā)生位移，導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)，襯砌破壞。因 此對(duì)膨脹性圍巖施工的預(yù)防尤為重要。 1.1膨脹圍巖具有濕脹干縮往復(fù)變形特性 干燥的土質(zhì)膨

文章分析了膨脹性圍巖的特性、膨脹性圍巖對(duì)隧道施工的影響以及膨脹性圍巖的隧道施工要點(diǎn),為隧道施工中及時(shí)采取預(yù)防措施提供了依據(jù)。

我國(guó)的膨脹性巖層分布面積、區(qū)域非常廣泛,主要分布在我國(guó)的西南、西北、長(zhǎng)江和黃河下游以及東南海沿海地區(qū)。在膨脹性的地層中間挖掘隧道,會(huì)導(dǎo)致圍巖產(chǎn)生形變,或者因?yàn)榻l(fā)生膨脹,最終導(dǎo)致在膨脹性圍巖中的隧道設(shè)施發(fā)生了位移,從而引發(fā)圍巖失去穩(wěn)定性以及襯砌破壞。本文對(duì)膨脹性的圍巖的特點(diǎn)進(jìn)行分析,在隧道施工中膨脹性圍巖的影響以及膨脹性圍巖的隧道施工的防護(hù)措施,對(duì)隧道施工的安全穩(wěn)定進(jìn)行有極大的借鑒意義。