检索结果-内蒙古大学图书馆

岩土力学 1998年第2期19卷 26-32页

作者：朱合华陶履彬同济大学地下建筑与工程系上海200092

盾构隧道衬砌结构由若干管片及其间的连接螺栓组成。在其断面受力的工程设计中，目前普遍采用梁-弹簧系统模型来模拟其受力性态。其中，梁可分成直梁和曲梁两类。本文在考虑弹簧刚度的轴向、切向和转动效应的同时，从卡氏（Castigliano... 详细信息

盾构隧道衬砌结构由若干管片及其间的连接螺栓组成。在其断面受力的工程设计中，目前普遍采用梁-弹簧系统模型来模拟其受力性态。其中，梁可分成直梁和曲梁两类。本文在考虑弹簧刚度的轴向、切向和转动效应的同时，从卡氏（Castigliano）第二定理出发，给出了梁-弹簧模型的矩阵式，并论证了直梁-弹簧模型与曲梁-弹簧模型的一致性关系。在数值模拟计算过程中，还考虑了地层反作用力非线性情形和管片接头转动刚度正、负弯矩时的非对称性问题。

关键词：盾构衬砌梁-弹簧模型衬砌结构隧道受力

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盾构隧道衬砌结构计算模型探讨

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铁道工程学报 2013年第6期30卷 52-58页

作者：戴志仁中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043

研究目的:目前被工程界广泛采用的隧道拱底为压缩弹簧形式的衬砌结构计算模型,缺少相应的理论支撑,得到隧道拱底处相对较小的衬砌内力,以及隧道拱底的沉降变形趋势,与实际情况不符,且可能导致拱底处衬砌结构安全系数偏低。为了进一步加... 详细信息

研究目的:目前被工程界广泛采用的隧道拱底为压缩弹簧形式的衬砌结构计算模型,缺少相应的理论支撑,得到隧道拱底处相对较小的衬砌内力,以及隧道拱底的沉降变形趋势,与实际情况不符,且可能导致拱底处衬砌结构安全系数偏低。为了进一步加强衬砌结构设计的准确性与可靠性,对不同的衬砌结构计算模型展开对比分析,指出该模型被广泛采用的根本原因,并提出合理的计算模型。研究结论:(1)隧道拱底的地基反力形式与拱底位移趋势密切相关,当拱底呈隆起变形时,地基反力仅由反作用力组成,当拱底呈压缩变形时,地基反力由反作用力与地基压缩抗力两部分组成;(2)对于盾构法隧道,应采用拱底为反作用力形式的衬砌结构计算模型,该模型能准确地反映衬砌的受力特点与位移趋势,可以有效克服隧道拱底处安全系数不足的隐患;(3)提出了基于拱底地层位移趋势的拱底作用力形式以及相应的荷载-结构计算模型;(4)研究成果可用于盾构法隧道、矿山法隧道、明挖或暗挖的地铁车站等地下工程。

关键词：盾构隧道衬砌结构计算模型地基反力压缩弹簧

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机制砂混凝土隧道衬砌结构裂损机理研究

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铁道科学与工程学报 2023年第11期20卷 4288-4298页

作者：范涛镛张学民武朝光王永林李现宾牛公却尚高祥中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 中铁十七局集团第一工程有限公司山西太原030006 中铁二院工程集团有限公司四川成都610000 长沙房产(集团)有限公司湖南长沙410011

为明确铁路隧道机制砂混凝土衬砌结构边墙环向开裂原因,开展了模筑混凝土短柱承载特性试验,利用基于损伤力学的有限元方法,结合模筑混凝土收缩形变试验,分析了机制砂混凝土的收缩变形特征和偏心短柱的承载特性。借助DIANA10.4程序进一... 详细信息

为明确铁路隧道机制砂混凝土衬砌结构边墙环向开裂原因,开展了模筑混凝土短柱承载特性试验,利用基于损伤力学的有限元方法,结合模筑混凝土收缩形变试验,分析了机制砂混凝土的收缩变形特征和偏心短柱的承载特性。借助DIANA10.4程序进一步建立机制砂混凝土隧道衬砌结构的三维数值仿真模型,综合考虑围岩荷载、机制砂混凝土收缩效应以及隧道衬砌结构整体受力状态,探讨了机制砂混凝土隧道衬砌结构裂损机理。研究结果表明:随着混凝土强度等级的提高,机制砂混凝土构件与河砂混凝土构件承载能力与抗裂能力均逐步增强,但延性呈逐渐下降趋势;在模筑混凝土短柱承载特性试验中,混凝土强度等级较低构件(C20、C25、C30)破坏特征呈延性,混凝土强度等级较高构件(C35、C40)破坏特征呈脆性;混凝土强度等级相同的情况下,机制砂混凝土构件抗裂与承载能力较河砂混凝土构件虽有所提高,但由收缩效应产生的收缩应力较大,易导致结构裂损;收缩效应是导致机制砂混凝土隧道衬砌结构边墙处出现环向裂缝的主要原因;在保证结构安全的条件下,应适当减小混凝土强度等级、加强养护,降低机制砂混凝土收缩率,以减少衬砌结构裂损现象的出现。研究结果为解决机制砂混凝土隧道衬砌环向开裂问题提供了参考。

关键词：隧道工程衬砌结构机制砂混凝土收缩开裂力学性能

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隧道喷膜防水衬砌结构力学性能研究

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现代隧道技术 2022年第1期59卷 95-103页

作者：蒋雅君何斌赵菊梅刘基泰王虎群西南交通大学土木工程学院成都610031 特种功能防水材料国家重点实验室北京101309 北京东方雨虹防水技术股份有限公司北京101309

为研究喷膜防水层对隧道衬砌结构力学性能的影响,文章依据试验测得的防水膜力学参数及界面参数,建立复合式衬砌、喷膜防水衬砌及单层衬砌的数值计算模型,对三种衬砌结构的力学特性进行比较分析。研究结果表明:与复合式衬砌相比,喷膜防... 详细信息

为研究喷膜防水层对隧道衬砌结构力学性能的影响,文章依据试验测得的防水膜力学参数及界面参数,建立复合式衬砌、喷膜防水衬砌及单层衬砌的数值计算模型,对三种衬砌结构的力学特性进行比较分析。研究结果表明:与复合式衬砌相比,喷膜防水衬砌结构中二次衬砌的应力明显降低,初期支护的应力变化不大,但初期支护和二次衬砌的位移均变大;喷膜防水衬砌结构中二次衬砌全断面均为小偏心受压状态,安全系数大幅度提高;喷膜防水层能提高初期支护与二次衬砌协同受力的能力,改善二次衬砌的受力状态,对于提高二次衬砌的安全性有益;随着喷膜防水衬砌结构协同受力能力的增加,喷膜防水衬砌结构的内力会无限接近单层衬砌结构的内力。

关键词：隧道工程衬砌结构数值计算喷膜防水力学性能

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杜公岭隧道衬砌结构加固方案优化研究

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公路交通科技 2021年第6期38卷 32-38页

作者：王培荔万飞郝晓燕山西省高速公路管理局山西太原030006 交通运输部公路科学研究所北京100088

针对杜公岭隧道既有初期支护出现的碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀现象,采用数值计算方法分析了该腐蚀现象对病害处治措施安全性的影响,并通过测试隧道病害处治范围内衬砌结构与围岩的矿物成分确定了衬砌结构优化加固方案的范围。计算结果表明... 详细信息

针对杜公岭隧道既有初期支护出现的碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀现象,采用数值计算方法分析了该腐蚀现象对病害处治措施安全性的影响,并通过测试隧道病害处治范围内衬砌结构与围岩的矿物成分确定了衬砌结构优化加固方案的范围。计算结果表明:在既有初支发生硫酸盐侵蚀失去承载能力条件下,仅置换二衬时,二衬结构拱脚、边墙关键位置的安全系数较小(最小1.44)、裂缝宽度较大(最大1.23 mm);采用二衬嵌拱方案时,二衬嵌拱结构拱脚、边墙、拱腰、墙脚等位置的安全系数很小(最小0.14);当二衬结构和初期支护同时置换,且新施作初期支护不出现腐蚀劣化时,新施作二衬结构的安全系数(最小2.23)和裂缝宽度(最大0.14 mm)。衬砌结构和围岩的矿物成分测试结果表明:碳硫硅钙石在既有衬砌结构中已广泛分布或正在侵蚀。依据数值计算与矿物成分测试成果,杜公岭隧道病害处治区段内的二衬与初支全部采用置换为抗硫酸盐混凝土结构,围岩采用锚杆进行加固,对于未设仰拱断面均增设仰拱支护。经施工后检测与长期监测,杜公岭隧道衬砌结构加固方案的处治效果良好。

关键词：隧道工程加固方案数值分析衬砌结构碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀

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区间干涉下衬砌结构系统非概率可靠度研究

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铁道工程学报 2017年第1期34卷 86-90页

作者：王景春康建超侯卫红石家庄铁道大学石家庄050043 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室石家庄050043

研究目的:衬砌结构进行非概率可靠性分析时,非概率可靠度指标0<η<1,结构发生应力-强度区间干涉。同时衬砌结构系统可靠度分析时,系统各单元失效概率多采用基于概率理论和模糊理论的传统方法。基于此,本文提出应力-强度非概率区... 详细信息

研究目的:衬砌结构进行非概率可靠性分析时,非概率可靠度指标0<η<1,结构发生应力-强度区间干涉。同时衬砌结构系统可靠度分析时,系统各单元失效概率多采用基于概率理论和模糊理论的传统方法。基于此,本文提出应力-强度非概率区间干涉模型,以失效域面积与不确定变量构成的总面积之比表征衬砌结构非概率失效度,并结合"概率网络估算法"将其运用在隧道结构系统非概率可靠度分析中。研究结论:(1)成功解决了区间干涉情况下衬砌结构非概率失效度的求解问题,并且证明了非概率失效度与概率理论所得失效度具有相容性;(2)可以运用衬砌结构区间干涉模型对隧道结构系统中各衬砌单元进行非概率可靠度计算分析;(3)该研究成果为隧道结构系统可靠度分析提供了一种新的可行方法,同时使实际工程中非概率可靠度分析中的区间干涉问题得到解决。

关键词：非概率可靠度应力-强度区间干涉模型衬砌结构串联系统

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壁后空洞对衬砌结构力学性能影响的试验研究

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地下空间与工程学报 2021年第1期17卷 117-125页

作者：缑小东高翔关振长福州大学土木工程学院福州350116 福建省土木工程多灾害防治重点实验室福州350116

壁后空洞是一种常见的隧道病害形式,对衬砌结构的力学性能有重要影响。以福建省道206线龙门隧道的病害检测与改造工程为背景,设计制作了1/10缩尺模型,完成了10组不同工况下的卧式加载试验,重点关注不同空洞赋存条件下隧道衬砌结构的力... 详细信息

壁后空洞是一种常见的隧道病害形式,对衬砌结构的力学性能有重要影响。以福建省道206线龙门隧道的病害检测与改造工程为背景,设计制作了1/10缩尺模型,完成了10组不同工况下的卧式加载试验,重点关注不同空洞赋存条件下隧道衬砌结构的力学性能。壁后空洞的存在,使得空洞附近的衬砌变形由内侧收敛变为外侧扩张,且随着空洞范围的扩大,扩张趋势进一步加剧。拱顶赋存空洞时,空洞附近的围岩压力显著增大,各测点处的衬砌轴力均出现不同程度增长;但拱腰或边墙赋存空洞时,对衬砌结构力学性能影响较小。以上对壁后空洞赋存条件下衬砌结构力学性能的定性/半定量探讨,也可为后续数值模拟研究和理论分析研究提供必要的对比与验证。

关键词：模型试验壁后空洞衬砌结构力学性能病害检测

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岩溶隧道衬砌结构抗水压能力足尺模型试验研究——以新圆梁山隧道工程为例

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隧道建设（中英文） 2022年第S01期42卷 48-55页

作者：黄明利姜波王成林管强北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中铁二院重庆勘察设计研究院有限责任公司重庆400023 中铁十一局集团第五工程有限公司重庆400037

为验证新圆梁山隧道穿越高压富水岩溶地层时衬砌结构的抗水压能力,提出一种隧道衬砌结构抗水压足尺模型试验方法,将隧道衬砌承受的外水压力问题转换为隧道衬砌承受内水压力问题进行研究。通过岩石破裂过程分析系统开展数值仿真计算,给... 详细信息

为验证新圆梁山隧道穿越高压富水岩溶地层时衬砌结构的抗水压能力,提出一种隧道衬砌结构抗水压足尺模型试验方法,将隧道衬砌承受的外水压力问题转换为隧道衬砌承受内水压力问题进行研究。通过岩石破裂过程分析系统开展数值仿真计算,给出不同尺寸和加载方式下衬砌模型抗水压安全系数的换算关系。最后,设计并开展新圆梁山隧道衬砌结构抗水压值足尺模型试验。结果表明:1)隧道衬砌结构在承受外部均布水压和局部水压时的极限抗水压值分别为足尺模型试验极限抗水压值的1.44倍和0.67倍;2)新圆梁山隧道溶洞过渡段衬砌(K2.0型衬砌)的抗水压能力为3.33 MPa,溶洞核心段衬砌(K3.0型衬砌)的抗水压能力不低于5.33 MPa,说明新圆梁山隧道采用K3.0型和K2.0型衬砌施工缝防水构造是合理的,衬砌结构的抗水压能力满足设计要求。

关键词：岩溶隧道衬砌结构施工缝足尺模型试验抗水压能力

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高原铁路隧道衬砌结构抗冻安全性研究

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铁道工程学报 2021年第8期38卷 47-52页

作者：王占东陕西省铁道及地下交通工程重点实验室(中铁一院) 西安710043

研究目的:某高原铁路起于四川盆地成都平原,东西横穿横断山脉至青藏高原拉萨平原,该高原铁路平均海拔3000 m以上。针对高原铁路高海拔寒区隧道恶劣环境特点,本文以该高原铁路典型隧道为依托,采用考虑围岩级别、岩性、地下水补给条件、... 详细信息

研究目的:某高原铁路起于四川盆地成都平原,东西横穿横断山脉至青藏高原拉萨平原,该高原铁路平均海拔3000 m以上。针对高原铁路高海拔寒区隧道恶劣环境特点,本文以该高原铁路典型隧道为依托,采用考虑围岩级别、岩性、地下水补给条件、冻融劣化规律等因素的围岩冻胀性分级量化标准和分级方法,以及考虑围岩不均匀冻胀对隧道衬砌作用的冻胀力计算方法等手段,进行隧道围岩冻胀性评价、冻胀力计算和衬砌结构安全性分析等研究。研究结论:(1)评估得到了高原铁路雅林线上典型隧道最不利情况下洞口段围岩的冻胀性,结果显示隧道进出口进深在1.25 km范围内的围岩均有冻胀性,而进深超过1.25 km后围岩无冻胀性;(2)计算得到了高原铁路雅林线上典型隧道最不利情况下围岩的冻胀力,结果表明隧道最大的冻胀力为1.40 MPa,最小的冻胀力为0.12 MPa;(3)计算了高原铁路雅林线上典型隧道最不利截面处的二次衬砌安全系数:Ⅴ级围岩最危险工况的安全系数为2.02、Ⅳ级围岩最危险工况的安全系数为2.58,均大于《铁路隧道设计规范》要求的安全系数1.7,可以认为该结构在考虑冻胀力的情况下,其抗冻安全性满足要求;(4)本次研究成果可为高原铁路隧道类似工程的衬砌结构冻胀力设计提供参考。

关键词：铁路隧道冻胀力高原铁路衬砌结构结构安全性

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甬舟铁路金塘海底隧道衬砌结构设计与研究

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隧道建设(中英文) 2024年第12期44卷 2510-2520页

作者：毛升焦齐柱肖明清刘岩中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 水下隧道技术国家地方联合工程研究中心湖北武汉430063

为经济合理地解决甬舟铁路金塘海底隧道盾构段衬砌选型难题,结合隧道盾构段超高水压、超长距离、复杂海域环境及防灾疏散救援难度大等特点,围绕结构横断面受力变形分析和隧址海域条件特殊工况分析、衬砌纵向地震响应及风险处置等方面进... 详细信息

为经济合理地解决甬舟铁路金塘海底隧道盾构段衬砌选型难题,结合隧道盾构段超高水压、超长距离、复杂海域环境及防灾疏散救援难度大等特点,围绕结构横断面受力变形分析和隧址海域条件特殊工况分析、衬砌纵向地震响应及风险处置等方面进行单双层衬砌比选研究,论述设置双层衬砌的必要性、可行性及经济性。其中,为实现全环叠合式双层衬砌,从有效净空面积和轨下结构型式等方面对双层衬砌结构断面进行优化。研究结果表明:1)静力荷载工况下,双层衬砌方案结构变形相对较小,对轨道平顺性更有利,但总体上和单层衬砌方案差别不大;进一步考虑海域段复杂的建设环境,从长久安全考虑,宜预留二次衬砌空间。2)纵向地震工况下,叠合式衬砌结构二次衬砌与管片连接性能较强并共同承载,能够显著降低管片峰值变形和应力,土层段拱顶最大降幅为20.58%,并通过减震措施解决二次衬砌易受拉损伤的不足。3)通过R=P×C定级法的风险评价方法进行分析,发现降低风险的投入(3.42亿元)要低于风险损失费期望值(3.47亿元),最终推荐采用双层衬砌方案。4)将轨面以上有效净空面积优化为83.79 m^(2),经数值计算,车体表面最大压力变化幅值和车内瞬变压力均满足相关规范要求;相比净空面积不小于90 m^(2)的直径14.6 m双层衬砌断面,横断面直径减小4.3%。5)依据防灾救援净空要求和断面气动效应研究结论,通过优化轨下结构型式,叠合式双层衬砌圆周范围为90.70%,基本实现全环叠合式双层衬砌,相较于直径14.3 m、全环30 cm现浇二次衬砌断面,横断面直径减小2.1%。

关键词：海底隧道盾构隧道铁路隧道衬砌结构净空面积轨下结构

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