隧道单层衬砌研究现状及评述

综述了目前国内外隧道单层衬砌的支护形式、耐水性能、平整度及设计方法的研究成果，并在此基础上提出了一些新的观点。国内外单层衬砌在硬质国岩及软弱岩层中都有应用，研究内容主要是支护结构形式及在个别隧道中的实际应用，缺乏对单层衬砌作用机理的系统研究；设计方法有基于挪威法的Q系统支护设计、极限状态法及能量原理设计法等，但基本上都是基于支护结构本身的设计方法，对衬砌混凝土的耐久性涉及很少。因此有必要对隧道单层衬砌的作用机理及设计方法作更深入的研究，确定在隧道施工中使用单层衬砌的科学合理性和经济性。     

软岩地层隧道喷射混凝土衬砌研究

通过试验和数值模拟分析，研究了隧道喷射活性粉末混凝土单层衬砌支护技术。并对所采用的混凝土配合比设计以及喷射混凝土单层衬砌的抗渗性和耐久性进行了分析。结果表明，采用喷射活性粉末混凝土单层衬砌取代复合式衬砌，可提高软岩地层隧道的承载和防水能力，改善隧道环境。研究结果可为进一步提高隧道施工和支护技术提供参考。     

隧道单层衬砌技术及应用研究现状

该文从单层衬砌技术的发展历程、支护结构形式及设计方法、材料组成及防排水设计方面对隧道单层衬砌技术及应用现状进行了阐述,并对单层衬砌技术的未来发展提出建议。     

隧道湿喷纤维高性能混凝土单层永久衬砌研究

针对复合式衬砌在施工、承载和防水方面存在的问题，按照挪威隧道工法(NMT)的原理和技术要求，以昆石(昆明-石林)高速公路小团山隧道为工程实例，从结构设计、抗渗性、耐久性、经济性和施工技术等方面系统地研究了隧道湿喷纤维高性能混凝土单层永久衬砌技术，并在小团山隧道施作了30m长的C45湿喷纤维高性能混凝土单层永久衬砌代替原设计的复合式衬砌。小团山隧道工程实践证明，湿喷纤维高性能混凝土单层永久衬砌代替复合式衬砌，变被动防水为主动防水，防水效果良好；同时，工程量小，施工速度快，节约造价。     

硅粉钢纤维喷射混凝土单层衬砌控制要点浅析

就微硅粉钢纤维湿喷混凝土这一新工艺在隧道单层衬砌施工中的应用,进行了系统的总结和阐述,总结分析了实施隧道单层衬砌的控制方法和要点,提出了保证硅粉钢纤维喷射混凝土施工质量的控制途径。     

单层衬砌地铁站混凝土结构防水施工工艺研究

文中以青岛地铁一号线西镇站硬岩隧道防水型单层衬砌施工为例,简要阐述了单层衬砌地铁车站防水材料及施工工艺的选择,以供参考。     

输水隧道单层衬砌管片接头抗弯力学特性研究

因受到复杂的外部水土压力和较高的内水压力共同作用,单层衬砌盾构法输水隧道具有独特的接头构造。针对上海青草沙输水隧道(岛屿陆域段)单层衬砌管片接头的特点(铸铁手孔,双层螺栓),借助1:1足尺荷载试验及三维非线性弹塑性数值模拟对单层衬砌输水隧道管片接头的抗弯力学特性进行了研究。获得了单层衬砌输水隧道管片接头在不同接头轴力(拉/压力)、不同接头弯矩(正/负弯矩)和不同螺栓预紧力条件下接头张角及抗弯刚度的变化规律;并获得了环向螺栓轴力随接头弯矩的变化规律及管片接头的变形特性,研究成果可供类似工程借鉴。     

铁路运营隧道衬砌背后接触状态及其分析

 铁路隧道衬砌背后接触状态可分为衬砌背后接触密实、衬砌背后接触松散和衬砌背后空洞3种情况,其中,衬砌背后接触松散和衬砌背后空洞统称为衬砌背后接触不良,是常见的隧道质量缺陷。研究表明：衬砌背后接触不良是诱发隧道病害的重要原因,直接影响到隧道结构的安全性。通过对100余座铁路运营隧道衬砌无损检测及统计分析,取得以下结论：(1) 同等条件下,单层衬砌比复合式衬砌更易出现衬砌背后接触不良状况,且单层衬砌背后接触不良程度高于复合式衬砌;(2) 衬砌背后接触不良段所占比例及严重程度与围岩级别有密切关系,在隧道围岩稳定性较差的区段更为严重;(3) 衬砌背后接触不良状况随断面位置而变化,以拱顶处最大,拱脚减小;(4) 衬砌背后空洞的存在受到隧道设计理念、工程质量控制和运营养护水平等因素的影响,而衬砌背后及时的回填注浆则是控制的关键。取得的隧道衬砌背后接触状态及其分布规律可为结构缺陷的病害演化及致灾机制的研究提供参考与借鉴。     

盾构隧道双层衬砌效果的离心模型试验研究

目前,国内部分盾构隧道采用内部构筑双层衬砌的设计施工方法。增加内衬是提高隧道纵向刚度的一种较好的选择。但内衬的增加会导致隧道自重的增加,对软土地层中隧道的长期沉降产生一定影响。为研究双层衬砌与单层衬砌的区别,本文结合上海某大直径越江隧道工程实例进行了离心模型试验,得出了两种衬砌结构的长期变形特性,评价了双层衬砌的功能,为合理地应用双层衬砌提供参考。     

考虑层间效应的钢纤维混凝土隧道单层衬砌#br# 受力特征模型试验研究

为探究考虑层间接触效应的钢纤维混凝土隧道单层衬砌内力分布规律,自行设计考虑层间效应的单层衬砌模型并研制竖向油压5MPa和侧向压力1.5MPa作为逐级施加的卧式加载试验台架,开展不同荷载作用下的钢纤维混凝土隧道单层衬砌受力特征模型试验。研究结果表明：不考虑层间接触特征的单层衬砌与考虑接触特征的单层衬砌在拱腰和墙角处的安全系数均为最低,最容易出现弯矩和轴力突变;考虑层间接触特征的单层衬砌最大弯矩与最大轴力均出现在拱脚处,层间接触面存在明显黏结力,结构的轴力增加和弯矩减小,内力变得均衡,结构的整体安全性高于不考虑层间接触面,相对不考虑层间效应,受力最不利的左右拱脚处的安全系数分别增加143.7%、149.4%;当竖向油压达到3MPa、侧向油压值达到0.9MPa时,仰拱周围层间接触面压力增长速度显著加快,仰拱处混凝土由线弹性转变为塑性,竖向油压达到4MPa,侧向油压值达到1.2MPa时,仰拱、拱角与拱顶层间接触面应力值有减小或反向增长的趋势,仰拱、墙角等界面发生破坏;钢纤维在单层衬砌裂缝扩展在30%~70%之间阻裂效果最好。     

新建隧道施工对既有隧道影响的试验研究

通过新宝塔山隧道施工过程对既有宝塔山隧道的影响进行了数值模拟,并实测了新隧道开挖过程中既有隧道衬砌结构的变形和衬砌混凝土的应变变化情况。数值模拟结果和现场实测数据表明,既有隧道衬砌结构的变形和衬砌混凝土的应变变化较小,新隧道施工对既有隧道影响不明显,对后续工程施工有指导意义。     

Numerical analysis to better understand the mechanism of the effects of ground supports and reinforcements on the stability of tunnels using the distinct element method

In order to understand the mechanism of the effects of ground supports and reinforcements on tunnel stability, numerical simulations are conducted using the distinct element method. Four cases of simulations are carried out in this paper for tunnels excavated in a sandy ground to investigate the effects of (1) dowels and a lining on a single tunnel, (2) dowels and a lining on two parallel tunnels, (3) forepoling and face bolts on a single tunnel face, and (4) forepoling and face bolts on two tunnels which face each other. It is found that the use of ground supports causes a discontinuous ground to behave as a continuous one. In addition, it is revealed that supports help to form ground arches in the sandy ground. Detailed discussions are given considering the stress paths and the stress distributions.     

连拱隧道衬砌厚度对结构安全影响分析

基于有限元分析了不同厚度下衬砌结构的受力特征,通过对比总结了衬砌结构安全系数随厚度的变化规律,得到了连拱衬砌厚度的合理取值。分析结果可以为连拱隧道衬砌工程设计提供参考。     

公路隧道衬砌断面型式模型试验研究

通过室内模型试验,研究了在满足建筑限界、通风等约束条件下3种公路隧道衬砌断面型式(单心圆、尖三心圆、坦三心圆)在不同初始应力场作用下的受力性状。分析了初始应力场及断面型式对衬砌结构受力的影响。经综合比较,给出了较为合理的公路隧道衬砌断面型式。研究结论为今后合理地设计隧道衬砌结构提供了可靠的试验依据。     

A new system for the construction of large shallow tunnels by microtunnelling technology

The article describes the results of a numerical analysis intended to simulate the behaviour of an elliptical tunnel lining which has been installed using a new methodology able to reduce drastically the phenomenon of subsidence. The innovation of this method, called the “pre-assembled shell”, is the construction method of the lining, consisting of high-resistance reinforced concrete tubing inserted into the ground by microtunnelling technology. The tubing elements are suitably connected to each other both longitudinally and transversally, to create a highly rigid and stable lining, before the excavation of the ground from within the cavity. The results of the analysis have highlighted a rigid behaviour of the lining with small ground subsidence, which could make this technique particularly suitable for large tunnels with small degrees of cover.     

相对刚度对圆形隧道结构地震反应影响规律的研究

隧道结构与周围地层的相对刚度是两者之间相互作用的根本,本文针对圆形隧道,采用动力有限元方法分别讨论了土质条件(剪切波速)、衬砌厚度、衬砌直径等参数对结构地震反应的影响规律。然后引入柔度比的概念来综合考虑上述因素的影响。计算结果显示:柔度比越大,隧道结构的地震内力反应越小,并且对计算结果进行拟合得到衬砌内力与柔度比的函数关系,可以作为隧道结构抗震分析、设计的参考。     

公路隧道衬砌裂纹扩展机理

公路隧道衬砌裂缝作为公路隧道的主要病害,其问题日益突出,尤其是带裂纹工作衬砌的等级评价略显不足。为研究公路隧道带裂缝二次衬砌在受荷载作用下裂纹扩展规律,用离散元PFC软件对衬砌裂纹扩展规律进行数值模拟研究,揭示隧道衬砌中裂纹开裂的灾演机理,根据衬砌开裂状态进行病理灾害分析,并建立了相应的预测模型。衬砌的整体安全性受预置裂纹的影响,预置裂纹处往往是衬砌中较危险的位置;预置裂纹的深度对裂纹贯通时间有较大影响,随着预置裂纹深度的增加,预置裂纹贯通衬砌的时间逐渐减小;预置裂纹的深度对裂纹张开度的变化有较大影响,随着预置裂纹深度的增加,预置裂纹张开度逐渐增大,并在贯通衬砌时有明显的突变,这样便于确定衬砌治理时机。