贵州省公路隧道渗漏水调查及统计分析

文章通过对贵州省崇尊高速、清镇高速、镇胜高速等46座隧道渗漏水情况的调查分析,分别从渗漏形式、渗漏状态、渗漏部位等方面总结出了贵州省分离式隧道及连拱隧道的渗漏特点:分离式隧道,84%的渗漏状态为渗水,91%的渗漏形式为线渗漏,61%的渗漏位于边墙;连拱隧道,96%的渗漏状态为渗水,94%的渗漏形式为线渗漏,80%的渗漏位于中隔墙。最后,结合实地调查的渗漏水状况详细地分析了渗漏水病害产生的主要原因。     

隧道施工岩爆安全评价量化指标体系研究

岩爆是隧道施工中发生频率较高的突发性地质灾害,可能造成严重后果,必须通过形成岩爆安全评价量化指标体系对岩爆风险进行评估和控制。对事故的机理和分类进行了较为细致的总结,并对岩爆安全指标进行识别。利用以层次分析法为基础并加以改进的乘积标度法处理岩爆安全指标,确定多项目多层次各项指标的相对重要性,形成一套完整的施工岩爆安全评价量化指标体系,并应用于工程实例,得到该工程岩爆总体风险评价等级。     

激光扫描盾构隧道断面变形快速检测

针对人工检测效率低、变形检测车定位不准、噪点剔除困难、数据处理滞后等技术难题,基于盾构隧道管片环缝灰度图像数学形态特征,通过图像滑窗方式,利用直方图均衡化、缩放、阈值判定等方法快速自动识别环缝,并依据环缝已知位置反向修正隧道里程; 基于距离最小二乘法椭圆曲线拟合,建立了盾构隧道激光扫描噪点三次迭代自动剔除方法; 通过对管片环上各单环激光扫描数据拟合椭圆进行均值处理,并与隧道设计参数或上次检测结果比对,确定了隧道断面变形; 以轨检小车为载体,集成断面三维激光扫描仪、倾角仪、编码器、测距轮和计算机等设备,研制了盾构隧道断面变形快速检测车,开发了配套的数据采集和处理软件,并进行了工程试验和实际应用。研究结果表明:检测时速为5 km·h-1时,检测车系统隧道内水平和垂直方向直径复测差值绝对值小于2 mm的占比分别为98.41%和96.21%,小于1 mm的占比分别为82.36%和71.92%,系统复测精度为2 mm,多数可达到1 mm,说明环缝识别、噪点剔除、整环收敛变形算法和检测系统具有较高的稳定性和重现性; 检测车可自动采集和处理数据,检测作业后24 h可输出检测分析报告,结果准确可靠,可为盾构隧道结构健康评定和养护提供参考。      

活断层错动位移下衬砌断面型式对隧道结构的影响

以棋盘石隧道为工程背景,采用有限元方法,设置五种不同仰拱半径的三心圆断面,对比研究了活动断层错动下不同衬砌断面型式对链式结构隧道受力及塑性变形的影响。结果表明:断层错动引起隧道二次衬砌受到拉张、剪切、挤压组合作用;断层错动引起的高应力带主要在断层带内的节段拱脚位置,且峰值位于上盘,剪切缝能有效地吸收断层错动产生的拉应力;在隧道断面不断趋向正圆的过程中,二次衬砌最大主应力、最小主应力、剪应力均呈减小趋势,等效塑性应变呈增大趋势。     

围岩节理面不利组合条件下隧道塌方的模糊安全评价

节理发育是隧道塌方事故发生的主要影响因素之一,文章针对节理面不利组合发育的围岩,分析了围岩塌方的影响因素,构建了节理面不利组合下围岩塌方安全评价指标体系;引入二级模糊综合评价模型,运用乘积标度法确定塌方安全评价指标体系的权重值,采用单值隶属函数确定指标体系定性的隶属度;基于评价模型,给出了节理面不利组合下围岩的塌方安全指标体系中二级指标的定性和定量分级标准。通过对丁家湾隧道进行塌方安全评价,并对评价模型进行验证分析,其结果与实际施工中的塌方概况大体相同,验证了模型的实用性和有效性。     

水平、垂直节理发育条件下的隧道稳定性分析

文章依托内蒙古呼和浩特市窑沟隧道工程实例,对典型断面所在区段的节理特征参数进行了采集,得到了实际地层中存在的近水平、垂直发育节理的详细参数;通过综合运用现场监测、室内模型试验、数值模拟手段,分析了隧道开挖后的上覆岩层运动行为与结构受力特征,研究了该类地层中围岩的变形特征与失稳模式,为后续的支护设计及其优化提供了参考。研究结果表明,在窑沟隧道所处的典型地层,即近水平、垂直节理发育工况下:(1)无支护开挖时,地层稳定性极差,塌落区与松动区集中分布于拱顶上方,最大塌落高度为0.48倍洞宽,塌落面积为0.51倍断面面积,拱顶等效荷载为0.084 MPa,松动区延伸至地表,近似呈三角形分布;(2)按设计方案施作初期支护后,地层松动范围明显缩减,高度降为1.1倍洞宽,拱顶最大沉降为7.7 mm,边墙收敛为3.4 mm,结构安全储备足够。     

外力作用下隧道二衬开裂过程的数值分析

应用分布裂缝模型计算钢筋混凝土衬砌及素混凝土衬砌的裂缝开展过程,得到了在不同弹性抗力及松散土压、塑性地压、偏压三种受力模式下的裂缝开展过程及荷载(所有荷载施加范围为90°,下同)。松散土压下,拱顶首先开裂,最终破坏时衬砌裂缝主要分布于拱顶内侧及拱腰外侧;塑性地压下拱脚首先开裂,最终破坏时裂缝主要分布于拱脚外侧及边墙内侧;偏压作用下拱腰首先开裂,最终破坏时裂缝主要分布于拱腰内侧及拱顶外侧;各受力模式下,第一条裂缝产生时的荷载约为极限的荷载的6%～15%,第二条裂缝的开裂荷载约为极限荷载的15%～30%。并且随着弹性抗力的增加,衬砌开裂荷载与极限荷载的比值也相应提高。     

富水地区深基坑封底榫槽关键参数研究

为解决富水地区高承压水环境条件下深基坑抗浮稳定性技术难题,提出在封底与地下连续墙之间设置榫接结构的新思路,采用理论分析的手段,研究榫槽几何参数及布置方式对承载性能的影响,得出几何参数设计原则及双榫的参数设计步骤。同时,利用上述方法对上海某富水地区基坑风井封底进行双榫设计,并通过数值模拟方法对榫槽设计的合理性进行验证。结果表明： 1）榫槽底部长度、榫槽宽度、榫槽侧向接触面高度是影响榫槽抗剪承载力的关键几何参数,且各参数之间不是独立的,而是存在相互影响、相互制约的关系; 2）当封底受力不均衡时,对称分布的双榫几何稳定性更高; 3）深基坑数值模拟结果显示,在榫接结构作用下封底稳定且受力合理,验证了榫槽设计方法的合理性,为基坑抗浮提供了一种新方法。     

节理倾角对公路隧道围岩塌落拱影响分析

文章主要通过室内石膏块模型试验对节理间距为0.5 m的隧道围岩在节理倾角分别为0°,30°,45°,60°和90°时无支护开挖情况下围岩的塌落拱跨度、高度和塌落面积的探讨,得出了在不同节理倾角下得到的结果 ,并与普氏理论值进行了对比分析,发现塌落高度、塌落宽度以及塌落面积均与节理倾角呈非线性变化关系,其极小值介于45°~60°之间;同时利用离散元软件UEDC对上述工况进行二维数值分析,室内试验结果与数值分析结果一致;依据数值计算和室内试验综合分析,得到了在不同节理倾角下塌落拱高度的计算方法。     

基于数字照相技术的边坡变形自动化监测技术研究

将数字摄影测量技术应用于边坡位移自动监测。在边坡上布设固定标志点,将非量测数码相机置于边坡正面,运用程序控制相机间隔一定时间对边坡进行拍摄。对拍摄图像预处理后使用圆心亚像素识别算法确定测点亚像素位置。根据标志初始实际距离与初始相片像素距离建立物象比例,对比各次识别结果得到各测点实际的相对位移。运用GPS技术和计算机技术,本系统可实现数据交换、控制指令发送和预警的适时监控。本系统采用非量测数码相机,相对于传统边坡检测方法具有成本低,精度高,需要人工干预少等优点,现场试验50 m距离识别精度达到3 mm,取得较好效果,可以作为大量边坡自动化监测的有效手段。