京张铁路明挖隧道结构受力状态及施工技术研究

京张铁路明挖隧道由于进洞开挖后长期处于浅埋偏压地段,导致明挖隧道结构受力不均,制约了整个施工进程.通过研究该明挖隧道结构受力状态,得出其受力状态计算理论模型,判断隧道结构受力状态.通过在拱部径向注浆保证注浆管埋设牢固;通过设置临时支撑使隧道两侧的钢架单元与临时支撑形成稳定的三角支撑体系;利用初期支护侵限处理完成换拱,将垂直度偏差控制为-2°～2°;通过监控隧道结构受力状态变化数据,保证了施工顺利进行.     

千枚岩隧道传统与新型支护结构现场对比试验研究

 以在建穿越5•12汶川强震区成都至兰州高速铁路站前试验段某隧道大变形极高风险段为工程依托,运用现场试验与数值模拟手段,针对传统的型钢拱架和新型自主研发的钢格栅混凝土核心筒支护结构体系,分别对围岩收敛变形、围岩深部位移、围岩与初支接触压力、拱架内力、锚杆轴力、初支与二衬接触压力以及二衬轴向应变变化特征与规律进行研究。结果表明钢格栅混凝土核心筒支护结构体系可有效控制强震区软弱破碎围岩隧道大变形,结构体系变形及受力合理,可为类似工程建设提供借鉴。     

紫坪埔隧道小净距段现场监测试验研究

 为节约工程造价,紫坪铺隧道汶川端设计为渐变小净距隧道与整幅修建的泯江大桥相接。该端隧道洞口段左、右线间距较小,围岩较差。为保证隧道的安全施工和积累经验,对紫坪埔隧道小净距段进行衬砌内力、围岩压力、位移及地表沉降等项目的监测工作。现场监测结果表明：(1) 后行洞开挖对中岩墙及先行洞的围岩及结构均产生一定的影响,影响程度视围岩级别不同而不同;(2) 采用上下台阶法施工时,上下台阶交界部位是应力集中和初期支护薄弱之处,施工中应加强对上下台阶交界处的监控量测;(3) 中岩墙是小净距隧道的薄弱环节,为保证施工过程中的安全,应加强对中岩墙应力、位移的监控量测。     

铁路隧道火灾的试验研究

铁路隧道火灾的试验研究铁道部科学研究院西南分院涂文轩一、引言铁路隧道是铁路运输的咽喉要道，其长高比很大（特别是长大隧道），构成狭长的地下有限空间，列车一旦在隧道内发生火灾，将产生大量的有毒烟雾和热烟气，对人的生命和隧道造成极大的威胁，同时也将严重影响...     

浅析铁路隧道工程现场成本管理

随着我国基本建设规模的不断扩大,施工企业数量增长迅速,出现了企业经济效益和行业产值增长幅度不同步的种种现象。从施工企业角度看,应从施工企业的管理机制,即成本管理制度和方法上寻找原因,有针对性的进行企业成本管理与控制。铁路隧道工程现场成本管理不仅直接关系着企业的经济效益,还关系着企业未来的生存与发展。本文从施工企业现场成本管理的意义入手,对当前铁路隧道工程现场成本管理的影响因素进行了归纳,提出了相应的解决措施,旨在提高铁路隧道工程现场成本管理水平,推动国民经济发展。     

大断面黄土隧道二次衬砌受力特性研究

以兰渝铁路胡麻岭隧道为工程背景,采用现场监测方法得到大断面黄土隧道初期支护与二次衬砌之间的接触压力,并讨论该接触压力随时间的发展规律和沿洞周的空间分布特性。根据铁路隧道设计规范计算得到作用于衬砌结构的计算荷载,采用荷载结构模型分别计算实测和计算荷载作用下的二次衬砌内力,并进行对比分析。研究方法和结论对分析软弱地层衬砌结构的受力特性、建立更加科学合理的隧道设计方法具有一定的参考价值。     

浅埋偏压连拱隧道非对称支护结构受力性状分析

 针对浅埋偏压连拱隧道施工中出现的受力非对称问题,结合药水峡连拱隧道的实际情况,通过有限元分析与现场监测,分析浅埋偏压连拱隧道非对称支护结构的受力性状,采用非对称设计方法对支护结构进行优化。结果表明：对浅埋偏压连拱隧道支护结构进行非对称设计施工是可行的;连拱隧道先施工洞室的受力大于后施工洞室,此结果与隧道偏压状态关系不明显;浅埋偏压连拱隧道围岩压力分布宜按圆形洞室的径向荷载考虑。因此,在进行类似浅埋偏压连拱隧道设计施工时,应注意施工顺序,支护结构可进行非对称设计。     

千枚岩软岩隧道支护受力分析及控制技术

隧道软岩大变形及其控制问题一直备受关注,依托九(寨沟)绵(阳)高速水牛家隧道,针对千枚岩隧道开挖的大变形问题,选取隧道典型断面监测进行现场监测。利用监测数据绘制对应的变化曲线,分析了锚杆轴力、围岩压力与钢拱架受力随开挖过程的变形规律,为支护参数的调整和变形控制措施的提出提供依据。监测结果表明：隧道开挖后,各个位置锚杆轴力前期增长较快,开挖25天后逐渐趋于稳定,最大值为12.4 kN;围岩压力与钢架受力均出现先突增,再回弹,最后趋于平缓的规律。围岩压力最大值为0.78 MPa,稳定时间65天左右;钢架轴力最大值为26.8 kN,稳定时间60天左右;依据现场监测结果,采取了优化断面形状、使用长短锚杆、加大预留变形量以及增加初支强度等措施控制大变形。研究成果可为类似软岩隧道施工控制提供重要借鉴。     

深埋隧道软弱围岩支护体系受力特征试验研究

结合深埋隧道软弱围岩变形特征和影响因素,具体阐述了深埋隧道软弱围岩变形力学机制,在此基础上分析了软弱围岩与初期支护的相互作用,指出施工过程中,应在围岩允许的塑性变形后进行适当的支护,从而在较小的支护刚度和强度下保证围岩稳定性。     

半明半暗隧道洞口段力学特征分析与现场监测

 由于结构复杂和荷载多变,不同条件下的半明半暗隧道洞口段在各施工阶段的力学行为差异很大,给施工和监控带来很大困难。根据洞口段结构承受水平荷载和垂直荷载的比重不同,将半明半暗洞口分为受推型、受压型和推压组合型3类。应用有限元软件对3类结构进行数值模拟,研究不同条件下半明半暗洞口的位移和应力分布规律,得到其在不同施工阶段的受力变形特征,掌握各类结构在不同施工阶段的薄弱部位,并提出监测要点。根据研究得出的监测要点,对4处实体工程进行现场监测,结果表明：(1) 结构的实际位移和应力分布与理论分析结果相符;(2) 结构破坏部位和破坏形式与理论分析相符;(3) 根据相应结构类型的受力变形机制选取合理处治措施,能够有效地控制结构异常变形。研究结果可供类似工程设计、施工和现场监测参考。     

高地应力软弱围岩隧道初期支护受力特性的现场监测研究

由于作用在初期支护上的围岩压力大,高地应力软弱围岩隧道开挖后经常出现围岩大变形、喷混凝土开裂、钢架扭曲等破坏现象,影响隧道的施工和长期运营安全。依托宜万铁路堡镇隧道,通过对围岩压力、初期支护喷混凝土应力、钢架应力、锚杆轴力和围岩深部位移等的现场监测,得到围岩压力与初期支护体系各子构件的力学特性,讨论其随时间的演化特性和沿隧道横断面的空间分布规律,指出围岩压力、钢架应力、喷混凝土应力随开挖进程存在急剧变化阶段,受施工扰动的影响显著,敏感性依次降低,沿洞周分布总体表现出“上部大,下部小”等特征。研究方法和结论为建立科学合理的高地应力软弱围岩隧道支护结构设计方法具有一定的指导和借鉴意义。     

双连拱隧道支护体系现场监测试验研究

隧道支护结构的应力、变形状况是其安全性的直接表现,针对金竹林双连拱隧道设计了完整的现场监测方案,进行了详细的隧道支护体系应力和拱顶沉降监测分析,并在此基础上对双连拱隧道的设计、施工提出了一些建议。     

铁路隧道衬砌地质雷达非接触检测模拟试验研究

 通过对铁路隧道整体式衬砌试件进行地质雷达非接触式检测模拟试验,研究不同检测距离(地质雷达天线底面距衬砌试件表面的距离)对地质雷达扫描图图像质量及检测精度的影响。试验结果表明：(1) 在检测距离为10,20 cm的条件下,采用400 MHz地耦屏蔽天线能够对隧道整体式衬砌进行地质雷达非接触式检测。(2) 随着检测距离增大,所获得的地质雷达扫描图图像质量降低,需对地质雷达反射波采取数字滤波、调整增益系数等处理措施才能够达到满意的效果;地质雷达图像质量与仪器设备有一定关系,在实际工程中,检测前应先通过试验验证合理的检测距离。(3) 在地质雷达扫描图中,可识别试验设计方案中预设的各种工况类型,而且衬砌背后回填不密实、空洞等的位置和范围都与天线密贴衬砌情况基本一致,满足地质雷达扫描图定性解释的要求。(4) 衬砌厚度检测结果的误差随检测距离的加大而增大,但是除极少数测点误差较大外,其他测点的误差范围是接近天线密贴衬砌情况的,能够保证衬砌厚度检测值的准确性;通过对非接触式检测结果进行修正,可使其达到接触式检测的效果;衬砌背后回填不密实层和空洞厚度检测值的误差范围与天线密贴衬砌的情况一致。本文研究成果将对开发车载地质雷达检测系统,以及实际工程中地质雷达非接触式检测技术的应用具有一定的实用价值。     

南京长江隧道超大断面管片衬砌结构体的相似模型试验研究

采用室内相似模型试验方法对南京长江盾构隧道φ14.5m超大断面单层装配式管片衬砌在高水压条件下的力学行为特征、结构与周围土体的相互作用关系进行研究。研制了水压装置,实现了真实水压对于大断面水下盾构隧道结构力学特性影响的模拟。重点讨论了变水压与恒定水压作用下管片衬砌结构内力的差异、管片衬砌拼装方式对内力分布的影响,并与有限元计算结果进行了相互验证。研究结果可为南京长江隧道工程的设计、施工提供指导性建议,并可为相关工程提供一定的参考。     

土層性質對潛盾隧道襯砌環片設計之影響

潛盾隧道襯砌係由環片組合而成,因此襯砌環片混凝土強度及厚度對於潛盾隧道安全意義重大。针對土層性質、潛盾隧道埋置深度等因素對於隧道襯砌環片受力之影響進行有限元法數值分析模擬探討,從而歸納建議襯砌環片初步設計時應有之合理厚度及強度,為潛盾隧道設計與施工提供合理之參考依據。     

管片衬砌结构可靠度分析的优化方法

从结构可靠度指标的几何意义出发,推导了管片衬砌结构可靠度指标计算的优化模型,在此基础上研制了基于复形优化思想的数值计算程序。算例表明,管片衬砌结构可靠度指标优化模型无需功能函数对变量求偏导数,将当量标准正态变量在验算点上的值用原始变量统计特征值和验算点的坐标来表示,就避免了每次迭代时要进行R-F变换,提高了计算效率,且精度较高。该优化模型对功能函数非线性程度高、隐式表示的管片衬砌结构可靠度分析比较适用,为地下结构可靠度分析提供了一种新的选择。     

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。     

盾构隧道管片施工阶段力学行为的三维有限元分析

管片是盾构隧道最基本的结构单元,与正常使用阶段相比,管片在施工阶段承受的荷载及相应的力学行为均有较大差异。从工程经验可知,管片开裂多发生在施工阶段,因此对管片在施工阶段力学行为的研究尤为重要。采用三维有限元法,利用通用有限元软件ADINA,建立一段具有9环管片的盾构隧道数值模型。通过加入与施工阶段相对应的注浆压力、千斤顶顶力及初步引入盾尾刷的挤压作用,分析盾构隧道的变形特点及应力分布。分析结果表明,在施工阶段,管片外荷载沿隧道纵向的差异使管片环的位移及应力沿隧道纵向产生变化,各环变形的特征也不相同。由于楔形块构造的原因,使得在均匀的注浆压力下,管片环仍然出现平面外的位移,并造成一定的错台量。若注浆压力不均匀,错台量将增大,甚至能造成管片开裂。千斤顶顶力对施工阶段管片的位移、应力有明显的影响,千斤顶顶力作用是管片在施工状态下最不利的工况。