隧道钢纤维喷射混凝土性能试验及其工程应用

 根据钢纤维喷射混凝土结构力学原理,为了研究钢纤维混凝土喷层在隧道单层永久衬砌支护中适用性,先分析钢纤维在混凝土中的增强力学作用机制,然后完成钢纤维喷射混凝土合理配比、抗拉、抗压、抗折及抗折初裂强度和弯曲性能等指标的室内试验;并结合具体的隧道现场喷射试验,以及围岩应力、钢纤维混凝土喷层应力及洞周附加水平收敛等监测数据进行分析。研究结果表明,钢纤维喷混凝土抗拉、抗折强度高,韧性好,喷层中的应力分布较均匀,具有较好的让压能力,喷射作业回弹损失量减少,说明钢纤维喷射混凝土是一种理想的单层衬砌支护材料,具有较好的推广应用价值。     

隧道钢纤维喷射混凝土施工技术

随着隧道工程实践的发展,单层衬砌技术以其优异的工程表现逐渐引起了人们的重视。通过对隧道钢纤维喷射混凝土关键施工技术的分析,说明隧道钢纤维混凝土作为衬砌支护是可行的,其具有结构新颖、支护可靠、施工便捷的优点,并具有广泛的实用性和应用前景。     

海底隧道C40P10喷射混凝土的试验研究

针对某海底隧道工程对C40P10喷射混凝土的使用要求,实验研究了速凝剂、硅灰以及钢纤维对喷射混凝土工作性、力学性能以及耐久性的影响.结果表明,所配制的喷射混凝土的工作性良好,可满足现场湿喷工艺的要求;在喷射混凝土中加入硅灰和钢纤维能够显著改善其力学性能,增强其抗水渗透能力;掺入硅灰的喷射混凝土表现出优异的抗氯离子渗透能力,适合于海底隧道工程应用.     

不同掺合料对喷射钢纤维混凝土性能的影响

依托某重点工程隧道穹顶支护用高性能喷射混凝土的性能要求,配制了C40喷射钢纤维混凝土,研究了掺合料的种类（粉煤灰、专用掺合料、抗裂剂）对喷射钢纤维混凝土工作性、力学性能和耐久性能的影响。结果表明：掺不同掺合料喷射钢纤维混凝土的坍落度均满足（180±20）mm的要求,表观密度稳定在2 530 kg/m3左右,抗压强度均满足设计强度等级要求,耐久性能均较好;另外,与掺粉煤灰的喷射钢纤维混凝土相比,掺专用掺合料或抗裂剂的喷射钢纤维混凝土的保水性和黏聚性均较好,力学性能和耐久性能基本均较优,抗渗等级分别达到了P11和P10,28 d碳化深度均小于12.0 mm。     

浅析隧洞喷射混凝土施工技术

喷射混凝土作为隧道工程的永久性或临时性支护,也可以与各种形式的锚杆、钢纤维、钢拱架、钢筋网等构成组合支护结构,灵活性很大,在围岩开挖后的主要支护结构中起着相当大的作用,因此,对喷射混凝土施工技术的研究,确保喷射混凝土的质量有着重要的意义。本文结合秦岭某新建隧洞工程实践,分析了隧道喷射混凝土施工中的施工技术及关键问题。     

浅谈喷射钢纤维混凝土在隧道加固中的应用

从配合比设计、施工工艺、施工方法、质量控制多方面阐述了喷射钢纤维混凝土在隧道加固工程中的应用情况，指出喷射钢纤维混凝土在土木建筑工程中得到了广泛应用，且取得了良好的社会效益和经济效益。     

喷射钢纤维混凝土在铜锣山隧道施工中的应用

详细介绍了喷射混凝土在某隧道施工中的应用,分别就喷射钢纤维混凝土的力学特性及喷射方法的选定作了探讨,并对钢纤维喷射混凝土的施工方法作了阐述,工程取得了较理想的效果。     

单层衬砌钢纤维喷射混凝土抗渗性能试验研究

用于单层衬砌的钢纤维喷射混凝土的抗渗性能一直是大家关注的焦点。以重庆巫奉高速公路摩天岭隧道1#斜井为工程背景,针对实验室和现场两种不同环境,对钢纤维喷射混凝土的抗渗性能进行了试验研究,并提出在单层衬砌中使用钢纤维喷射混凝土,其抗渗等级不低于S8的指标,可为今后类似工程的设计与施工提供一定的参考。     

隧道钢纤维喷射混凝土强度试验研究

结合隧道工程 ,从试验方法、单轴抗压静力特征等方面 ,对隧道钢纤维喷射混凝土强度进行分析探讨 ,指出该方法在隧道等地下工程中可广泛开展应用     

海洋水下区喷射混凝土中氯离子扩散性能研究

喷射混凝土结构是隧道支护的重要组成部分。位于海洋环境中的隧道工程,势必遭受氯离子的侵蚀。采用室内浸泡的方法模拟海洋水下环境,以喷射混凝土与普通混凝土中氯离子扩散性能差异为核心,主要研究混凝土施工方式对混凝土中氯离子扩散性能的影响。试验结果表明:施工方式对混凝土的抗氯离子渗透性能影响显著。相对于普通混凝土,喷射混凝土毛细吸附区深度略大,氯离子浓度峰值约为普通混凝土的2.51倍,氯离子扩散速率较大。加入钢纤维后,喷射混凝土抗氯离子渗透性能有所提高。运用Fick第二定律对喷射混凝土中氯离子含量进行非线性拟合,具有良好相关性,并初步建立了喷射混凝土与普通混凝土氯离子扩散系数的关系。     

钢纤维喷射混凝土支护抗常规爆炸震塌能力研究

采用一维震塌模型，运用拉应力累积损伤破坏准则，分析常规爆炸作用下坑道震塌剥落条件，针对钢纤维喷射混凝土支护，结合现行有关规范，推导出震塌剥落层速度的实用计算方法，并运用数值模拟手段对计算结果进行验证，通过钢纤维喷射混凝土支护坑道的震塌剥落层速度与其他支护类型及毛洞的震塌剥落层速度对比，量化说明钢纤维喷射混凝土支护抗爆炸震塌的能力。     

Geotechnical considerations in an unlined high pressure tunnel at Lower Kihansi in Tanzania

The Lower Kihansi unlined high-pressure tunnel is the first of its kind to be constructed in Tanzania. The pressure tunnel consists of a 500 m vertical shaft and a 2.195 km inclined headrace tunnel. The cross sectional area of the shaft is 25 m² and that of the headrace tunnel is 30–37.5 m². The headrace tunnel slopes 1:7 towards the powerhouse cavern. The pressure tunnel acts as waterway towards the underground hydroelectric power generation plants with a maximum generating capacity of 180 MW. The Kihansi River has been deviated through the shaft and headrace tunnel from an elevation of 1,146–300 m above sea level. The maximum water pressure created by this deviation is 8.5 MPa.The decision not to steel line the pressure tunnel was reached after the excavation and documentation of the underground rock mass. The hydraulic jacking and hydro-fracturing tests confirmed the rock to have a minimum acceptable confining stress of 9.6 MPa, capable of withstanding the expected water pressure in the tunnel. The permeability of the rock mass is relatively low and any poor zones were sealed by grouting.The discontinuities had a favourable orientation with respect to the tunnel axis such that rock bolts and steel fibre reinforced shotcrete could be used to provide the necessary support. No failures occurred and the decision not to line the Kihansi high-pressure tunnel has proved both technically acceptable and economical.     

隧道开挖步距对地层位移影响研究

以深圳地铁暗挖隧道施工资料为基础,利用三维模拟程序对暗挖隧道施工过程及支护结构进行了模拟分析。对于喷射混凝土和格栅钢架组成的隧道初支系统,考虑了喷射混凝土的时间效应及格栅钢架与喷射混凝土的不同刚度。在模拟过程中,研究了不同开挖步距对地层位移的影响规律。从分析结果可以得出,隧道拱顶沉降和地表沉降随着开挖步距增加而增大,其沉降与开挖步距近似服从二次多项式的函数关系。     

公路隧道竖井喷混凝土支护技术研究

研究了公路隧道竖井喷钢纤维混凝土支护技术,并从性能、成本分析方面与普通柱网喷混凝土进行了比较,结果表明：喷射钢纤维混凝土在性能上有较大的优越性,但不具备价格优势,随着以后工程建设的规范和发展及人工费用的增高,钢纤维混凝土会得到推广和应用。     

Impact of fire on tunnels in Hawkesbury sandstone

The majority of tunnels in Sydney, Australia are within near-saturated Hawkesbury sandstone. Crown support in these tunnels typically comprises permanent rockbolts, and shotcrete ranging in thickness from about 75 mm to 250 mm. Sidewalls are mostly exposed sandstone with occasional rockbolts, and, in places, a thin shotcrete skin for surface protection.Rock will quickly be exposed to high temperature in a tunnel fire where no, or a thin layer of shotcrete exists. Rock with thicker shotcrete may also be exposed where spalling of the shotcrete occurs.The phenomenon of spalling in fire has been widely researched for concrete and, to a lesser extent, shotcrete [e.g. Tatnall, P.C. 2002. Shotcrete in fires: effects of fibers on explosive spalling. Shotcrete, 10–12]. It is assessed as being primarily associated with steam pressures produced by evaporation of water in pores [Hertz, K.D. 2002. Limits of spalling of fire-exposed concrete. Fire Safety Journal 38, 103–116].This paper assesses, by means of laboratory and field tests, how exposed sandstone is likely to respond in a tunnel fire.It is concluded that substantial explosive spalling will occur early and at relatively low temperatures. This spalling could create dangerous conditions for rescue, and escaping personnel. However, beyond the zone of spalled sandstone there would be only minor structural impact on the rock mass.     

喷射混凝土力学性能、渗透性及耐久性试验研究

试验以采用喷射混凝土单层衬砌结构隧道工程为背景,对不同水胶比、粉煤灰掺量及钢纤维掺量喷射混凝土力学性能、渗透性能进行研究。结果表明 ,喷射混凝土具有高早龄期强度,当养护龄期大于1d时,喷射混凝土强度小于普通混凝土且差值逐渐增大。随着水胶比增大和钢纤维掺量降低,喷射混凝土 强度及渗透性降低;随着粉煤灰掺量增大,喷射混凝土抗压强度先增大后减小,渗透性先减小后增大,劈裂抗拉强度持续增大。同时,对喷射混凝土碳化、 冻融、硫酸盐侵蚀及氯离子侵蚀耐久性能进行研究,并与同配合比普通混凝土进行对比。而后,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热分析及压 汞测孔法(MIP)对侵蚀后喷射混凝土微观结构、侵蚀产物及孔结构进行分析,研究喷射混凝土与普通混凝土耐久性能差异及机理。结果表明：喷射混凝土碳 化、冻融及硫酸盐侵蚀耐久性能优于普通混凝土,但抗氯离子侵蚀性能较普通混凝土弱。钢纤维的加入使喷射混凝土耐久性能提高,但对抗氯离子侵蚀性能 提升不明显。     

The application of fibre reinforced shotcrete as primary support for a tunnel in flysch

The 10 m diameter Dekani motorway tunnel was constructed using the principles of the NATM method. The tunnel was located in a flysch geological sequence, which was classified as heterogeneous weak rock. The aim of the research presented in this paper was to examine whether fibre reinforced shotcrete can be successfully used as the only material for the primary tunnel lining in these geological conditions. The interpretation of the interaction between the fibre reinforced shotcrete lining and the surrounding rock, which was based on monitoring in a 60 m long test section, is presented in the paper. The development of the new mix of steel and polypropylene fibres and shotcrete is described and the results of the laboratory testing of strength, stiffness and post-crack strength are presented. The success of the field test led to the use of the fibre reinforced shotcrete for the primary lining in a 410 m long section of the tunnel. Significant savings were made in the use of time and material without compromising the quality of the final product.     

弯曲应力作用下喷射混凝土氯离子扩散研究

采用弹簧四点弯曲加载法,对弯曲应力作用下喷射混凝土受拉区和受压区氯离子扩散性能进行了研究。以Fick第二定律为基准,对氯离子含量分布进行了拟合,分析弯曲应力作用下喷射混凝土氯离子扩散系数的变化规律。通过对比分析同配合比模筑混凝土、喷射混凝土和钢纤维喷射混凝土中氯离子含量分布规律,研究钢纤维和混凝土的成型方式对氯离子扩散性能的影响。结果表明：弯曲应力对喷射混凝土氯离子扩散影响大。应力改变喷射混凝土孔结构分布和微裂缝的数量及深度,对氯离子扩散速率产生影响。受拉区侧,氯离子含量随弯曲应力比增大而增大;受压区侧,氯离子含量随弯曲应力比增大而减小。氯离子扩散系数变化规律与氯离子含量变化规律相同。同应力比时,喷射混凝土氯离子扩散系数最大,钢纤维喷射混凝土和模筑混凝土氯离子扩散系数关系与受力方式、应力比大小、钢纤维和成型方式等有关。