隧道衬砌水压力荷载及内力研究

通过轴对称解析计算和有限元数值计算隧道在不同衬砌渗透系数、不同注浆圈厚度、不同衬砌厚度条件下,衬砌背后的水压力、流量及衬砌内力,分析影响水压力的因素和水压力对衬砌内力的影响,轴对称解析计算和有限元数值计算结果显示水压力和流量十分接近。衬砌不透水时,水压力荷载系数不折减;在控制排水的条件下,调整衬砌渗透系数、注浆半径和衬砌厚度可以改变水压力、流量和衬砌内力。设计时正算水荷载,施工时通过监测流量反算水荷载,对水荷载设计进行检验和修正。     

基于等效周长法研究隧道衬砌水压力荷载及内力

为研究方形隧道断面衬砌水压力及内力,利用等效周长替代法,将方形隧道断面转变成圆形隧道断面,并运用轴对称解析法与有限差分FLAC3D分别计算在不同衬砌渗透系数、不同注浆半径和不同衬砌厚度情况下,隧道衬砌水压力、渗透量、内力、偏心距以及安全系数。结果表明:轴对称解析法的渗透量和水压力与有限差分数值计算法的很接近;在不透水情况下,水压力不进行折减;通过控制排水、减小衬砌渗透系数、适当增大围岩注浆或适当增大衬砌厚度可以调节衬砌水压力、偏心距与安全系数;衬砌厚度对边角处安全系数影响大;以设计水荷载为正算,施工监测水压力为反算,在施工过程中,检验并修正水荷载。     

铁路隧道衬砌随机性数值分析

随机性数值分析在岩土工程的应用已引起人们的重视。本文简要介绍随机性数值分析的现状,并以算例的形式介绍它在铁路隧道衬砌计算中的应用。     

用蒙特卡罗法分析隧道衬砌荷载效应的统计特征

本文在求出各基本随机变量的统计特征的基础上、用蒙特卡罗法对隧道衬砌荷载效应进行随机模拟,得出它的统计参数,并由X~2检验法得到它的概率分布类型。     

株六铁路怀大段隧道衬砌开裂的整治

在株六铁路怀段施工期间，曾先后有6座隧道发生衬砌开裂，有的甚至导致隧道坍塌，在对衬砌开裂原因的研究分析的基础上，针对不同的开裂情况采取相应的整治措施。     

西南地区铁路隧道衬砌病害分析

以西南地区既有铁路隧道衬砌病害调研资料为基础,归纳总结出该类地区铁路隧道衬砌主导病害的类型及危害,并对其进行了特征描述与原因分析。分析表明,西南地区铁路隧道衬砌病害的发生,是由设计施工、环境外力以及盐渍土地区环境水侵蚀(硫酸盐侵蚀)等因素共同作用的结果。     

山岭隧道高水压下衬砌结构三维数值模拟

采用三维有限元数值模型,分析圆梁山隧道高水压条件下衬砌结构受力及变形特征。研究结果表明,高水压对隧道衬砌结构影响显著,在高水压作用下衬砌结构的受力和变形都较大,衬砌结构上存在较大的纵向弯矩。水荷载是隧道衬砌结构的主要荷载之一,应引起足够的重视。     

铁路隧道检测技术现状及发展趋势

传统隧道质量检测方法以人工检查为主,结果依赖于检测人员水平,效率极低,远不能满足现场需求。为了检测设备的研制和保障铁路隧道运营安全,通过调研国内外多种隧道检测新技术和不同类型的综合检测车,分析现有隧道检测技术的特点,结果表明:目前的检测技术存在病害检测指标相对单一、自动识别程度低、检测速度较慢等问题。提出铁路隧道检测环境与公路隧道及城市轨道交通相比存在的一些差别,得出铁路隧道检测技术有以下发展趋势:(1)隧道衬砌质量无接触式检测;(2)激光扫描将成为表面病害主要检测方式;(3)检测设备高度集成化;(4)检测数据采集和处理自动化;(5)铁路隧道检测车需采用专用轨道车辆。     

既有铁路隧道受下穿引水隧洞近接施工影响预测

结合云南省盐津县白水江3级电站引水隧洞下穿内昆铁路手扒岩隧道的实际情况,采用三维数值模拟计算,对既有铁路隧道受下穿引水隧洞施工的影响和铁路隧道结构安全对策进行了研究。结果表明:引水隧洞施工对铁路隧道产生影响的范围与掘进方向有关,靠近铁路隧道侧为2D(D为引水隧洞的开挖洞径),远离铁路隧道侧为4.5D;铁路隧道纵向受影响范围为6.5D,横向受影响范围为3D。引水隧洞近接施工时,铁路隧道将发生类似扭转的变形,需在铁路隧道受影响范围内对隧道底板沉降、衬砌变形、衬砌横/纵向受力和两隧道交叉点的竖向振动速度进行监测,并对钢轨采用扣轨处理等措施,以确保铁路隧道结构及列车运行的安全。     

京张高铁隧道衬砌混凝土智能式养护成套技术实践

通过分析隧道衬砌养护期裂缝的形成机理,找到养护期衬砌裂缝控制的3个要素:湿养天数、环境相对湿度、衬砌内部与表面温度差和衬砌表面与隧道内环境温度差,进而提出混凝土养护期控制要求,包括养护时间、养护湿度控制方法、养护期温度控制要求及结构强度控制要求等。2016年开工建设的京张高铁八达岭隧道,采用添加粉煤灰和石粉的现浇高性能混凝土二次衬砌。现浇混凝土衬砌养护使用养护台车结合自粘式节水养护膜进行养护,同时采用充气式帆布气囊对养护中的隧道衬砌进行保温,取得了良好效果。结合京张高铁八达岭隧道衬砌智能式养护经验,介绍包括智能式养护设备、自粘式节水养护膜及保温充气式帆布气囊等智能式养护成套技术的使用情况。     

圆梁山隧道溶洞地段抗水压衬砌结构试验分析

对圆梁山隧道溶洞地段4.5 MPa抗水压衬砌所承受的水压力及其结构应力进行现场试验,分析隧道衬砌使用型钢混凝土组合结构在高水压作用下的受力特征。衬砌壁后水压力大小是引起衬砌结构应力发展变化的显著因素,衬砌壁后水压力的分布及其变化与地表降雨补给量和泄水洞排水状况密切关联。当衬砌壁后水压力上升时,钢筋应力比混凝土应力的增长速率大,衬砌结构内缘应力比其外缘应力的增长速率大,且在衬砌壁后水压力增量较大时,结构钢筋和混凝土的应力增长速率相对较小。这表明随壁后水压力的增大,抗水压衬砌结构内型钢发挥的承载作用更明显。     

铁路隧道智能辅助设计软件的研究与开发

根据铁路隧道设计业务需求和已有隧道辅助设计软件的现状,提出基于变量化设计技术和专家系统方法开发铁路隧道智能辅助设计软件的方案。介绍变量化设计技术和基于专业知识的智能化设计的原理和实现实质,研究隧道设计对象的组成构件的参数化特征,在对组成构件的5个方面的特征进行详尽描述的基础上,建立参数化特征模型和洞身衬砌标准库,开发铁路隧道辅助设计软件,实现隧道的智能化设计。该软件完成后已在多条铁路干线上进行应用,工程应用表明,技术方案是可行的,提升了隧道设计效率和设计质量。     

BIM辅助铁路隧道施工方案可视化设计应用

基于BIM技术的3D可视化设计环境和4D虚拟仿真环境,研究BIM辅助施工方案可视化设计和虚拟推演的方法和流程,以及施工方案的环境、结构和施工设施等三维数字模型设计原则。针对铁路隧道仰拱与仰拱填充施工特点,利用BIM辅助施工方案可视化设计,建立施工方案的三维数字模型,优化设计仰拱与仰拱填充快速施工装备与工艺,模拟方案的施工过程。结果表明,BIM辅助铁路隧道施工方案优化设计,取得了很好的效果。     

山岭隧道突水对衬砌结构受力影响数值分析

用有限元数值模型,分析隧道断面上8个不同位置10种不同水压突水条件下衬砌结构的受力特征。结果表明:突水位置发生在仰拱或墙脚位置时,对衬砌结构的受力影响显著;突水对衬砌结构上的最大正弯矩和最大剪力影响最显著,而对最大负弯矩和最大轴力影响要相对小一些。运用结构力学的弯矩影响线理论,把突水压力作为衬砌结构上的移动荷载,给出不同突水压力下衬砌结构的弯矩包络图。     

铁路智能运输系统结构设计方法

铁路智能运输系统(RITS)结构设计的实质就是确定RITS由逻辑框架到物理框架的映射关系。RITS是由若干要素组成的,选择RITS结构设计的要素,其中具有逻辑属性的要素是功能,具有物理属性的要素是子系统。收集来自体系框架中专家的知识经验,确定子系统和功能的对应关系。建立功能要素集合与子系统要素集合之间的关联矩阵、关联强度矩阵及其可达矩阵,从而确定系统的结构。RITS结构设计实例选取11个子系统和21个功能域作为设计要素,通过RITS结构设计方法以及模糊聚类方法对物理子系统进行重新划分,得到合理的物理子系统划分结果。