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衬砌压力隧洞的弹塑性分析

重庆建筑大学学报 2006年第2期28卷 59-61,73页

作者：张黎明王在泉尹莹孙林娜青岛理工大学理学院青岛266033 浙江大学建筑工程学院杭州310027

基于岩体应变非线性软化本构模型,考虑中间主应力的影响,对衬砌圆形压力隧洞在等压荷载下进行弹塑性分析,对弹塑性边界位置在衬砌范围内和围岩范围内分别进行了讨论,指出根据弹塑性边界位置的不同应采用不同的计算公式,并得到了由隧洞... 详细信息

基于岩体应变非线性软化本构模型,考虑中间主应力的影响,对衬砌圆形压力隧洞在等压荷载下进行弹塑性分析,对弹塑性边界位置在衬砌范围内和围岩范围内分别进行了讨论,指出根据弹塑性边界位置的不同应采用不同的计算公式,并得到了由隧洞开挖卸荷引起的、围岩开始屈服时的极限压力以及内压力作用下分别使衬砌、围岩开始屈服时的极限压力。

关键词：压力隧洞衬砌弹塑性分析

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渠道衬砌设计及温度应力分析

水利技术监督 2025年第1期 279-282页

作者：廖辉徐超靖振宇郭兵镇江市工程勘测设计研究院有限公司扬州市勘测设计研究院有限公司

为了明确农田灌溉系统中渠道衬砌设计方法和温度应力分布,本文结合实际工程以过水能力和结构可靠性作为衬砌设计核心要素,采用有限元数值模拟方法给出了渠道衬砌设计方案以及不同衬砌厚度对温度应力极值出现时间的影响机制。结果表明U... 详细信息

为了明确农田灌溉系统中渠道衬砌设计方法和温度应力分布,本文结合实际工程以过水能力和结构可靠性作为衬砌设计核心要素,采用有限元数值模拟方法给出了渠道衬砌设计方案以及不同衬砌厚度对温度应力极值出现时间的影响机制。结果表明U形混凝土衬砌在满足渠道过水能力的同时可满足结构强度需求。当衬砌厚度在10～12cm之间时,最大温度应力出现时间较早。该结论对于选择合适的衬砌厚度以及保温时间具有重要的工程意义,确保了渠道衬砌的质量和稳定性。

关键词：衬砌过流能力温度应力极值时间

平面SV波垂直入射下浅埋双圆隧道复合衬砌解析解及减震力学机理分析

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岩土工程学报 2018年第2期40卷 321-328页

作者：高波王帅帅申玉生范凯祥西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 中交第二公路工程局有限公司陕西西安710065

基于波函数展开法,给出了平面SV波入射下地下半空间弹性介质中圆形双洞复合式衬砌洞室动应力集中系数解析解,建立了小净距隧道减震层力学模型,并深入研究了低频SV波入射下洞室间距和减震层对衬砌动应力集中的影响。分析结果表明：洞室... 详细信息

基于波函数展开法,给出了平面SV波入射下地下半空间弹性介质中圆形双洞复合式衬砌洞室动应力集中系数解析解,建立了小净距隧道减震层力学模型,并深入研究了低频SV波入射下洞室间距和减震层对衬砌动应力集中的影响。分析结果表明：洞室间距对衬砌的动应力有显著影响,随着洞室之间距离增大,左右洞室衬砌动应力集中系数降低;当洞室间距小于4倍洞室直径时,必须考虑双洞的相互影响;洞室中间部分围岩动应力集中系数较大;在围岩和衬砌间设置减震层,由于减震层刚度低,可以减小围岩对隧道的径向作用力,减震层可以降低衬砌动应力20%左右,但同时围岩切向动应力增大。

关键词：平面SV波圆形隧洞减震层衬砌动应力集中系数

外水压下大断面公路隧道衬砌结构受力特性模型试验

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土木工程学报 2016年第8期49卷 111-119页

作者：方勇徐晨陈先国郭建宁西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 四川公路桥梁建设集团公司四川成都610041

矿山法修建的山岭隧道有的情况下对地下水采取排导式处理方案。当衬砌背后来水量超出排水系统能力时,将引起衬砌背后外水压增高,甚至导致隧道衬砌结构破坏。自行研制了隧道衬砌外水压力模拟加载试验装置,该装置通过形成负压环境,利用隧... 详细信息

矿山法修建的山岭隧道有的情况下对地下水采取排导式处理方案。当衬砌背后来水量超出排水系统能力时,将引起衬砌背后外水压增高,甚至导致隧道衬砌结构破坏。自行研制了隧道衬砌外水压力模拟加载试验装置,该装置通过形成负压环境,利用隧道结构模型内外气压差来实现外水压的模拟。基于隧道-地层复合模拟试验平台,开展了外水压下大断面公路隧道衬砌结构受力特性的室内加载模型试验。结果表明:衬砌结构在水土压力共同作用下,轴力呈锥形分布,拱脚轴力大于仰拱和拱部;弯矩呈蝴蝶型分布,拱脚处承受外弯矩,仰拱及拱顶承受内弯矩;轴力、弯矩随水压增加大致呈线性增大,偏心距逐渐减小,拱脚位置具有最大的偏心距,为外水压下隧道衬砌结构受力的最不利位置;依托隧道工程三车道及加宽带衬砌结构产生渗透性裂缝的外水压力分别为330k Pa和420k Pa,开裂裂缝主要出现在左右拱脚区域的外侧及仰拱内侧,为受拉开裂破坏,且随着外水压的增加,裂缝的渗透性急剧增大。此研究可为大断面公路隧道排水型衬砌在外水压力作用下结构安全评估提供参考。

关键词：外水压公路隧道衬砌内力特性模型试验

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管幕预筑隧道衬砌结构现场监测分析

岩土工程学报 2012年第8期34卷 1541-1547页

作者：黎永索张可能黄常波湖南城市学院土木工程学院湖南益阳413000 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 中建市政建设有限公司北京100163

为了考察管幕预筑隧道衬砌结构在土方大开挖过程中的力学响应,对中国首个采用管幕预筑法的工程进行了现场试验,得到了其动态变化规律,积累了现场实测数据,为判断隧道安全稳定提供了参考数据,确保了管幕预筑法的成功应用。研究表明:①衬... 详细信息

为了考察管幕预筑隧道衬砌结构在土方大开挖过程中的力学响应,对中国首个采用管幕预筑法的工程进行了现场试验,得到了其动态变化规律,积累了现场实测数据,为判断隧道安全稳定提供了参考数据,确保了管幕预筑法的成功应用。研究表明:①衬砌结构的应力和变形均很小,预筑的衬砌结构对于控制结构的变形和地层损失具有很好的效果;②衬砌结构的最大应力监测值仅为强度设计值的30%,预支护结构增强了围岩的自稳能力,并降低了围岩压力;③围岩被动土压力区间较小,衬砌结构与围岩的相互作用不明显;④隧道内部顶层土方贯通当日拱顶沉降达到了5mm,设计需要考虑贯通过程中的结构和环境效应,施工过程应加强监测与分析;⑤管幕预筑法建造地下空间技术可以有效控制衬砌结构的变形和地表沉降,具有很好的环境效益和社会效益,值得进一步研究和推广。

关键词：管幕预筑法隧道监测新管幕法衬砌

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水工隧洞施工缺陷对衬砌承载性能的影响

土木建筑与环境工程 2009年第2期31卷 74-79页

作者：汤雷傅翔南京水利科学研究院南京210024

在水工隧洞建设中,混凝土衬砌裂缝和顶拱厚度不足是经常发生且十分典型的工程质量问题。具有这种质量缺陷的衬砌在不利工况下其结构性态如何,是广大技术人员十分关心的问题。该文在白山嘴输水隧洞实际衬砌结构缺陷现场检测的基础上,分... 详细信息

在水工隧洞建设中,混凝土衬砌裂缝和顶拱厚度不足是经常发生且十分典型的工程质量问题。具有这种质量缺陷的衬砌在不利工况下其结构性态如何,是广大技术人员十分关心的问题。该文在白山嘴输水隧洞实际衬砌结构缺陷现场检测的基础上,分析了缺陷模式和尺寸,提炼出缺陷特征,并采用FLAC程序进行了计算分析。计算结果表明,该缺陷对衬砌的安全稳定性有明显影响,但在进行缺陷修补加固、恢复衬砌整体力学特性以后,混凝土衬砌的性能将能够满足设计要求。

关键词：隧洞衬砌裂缝厚度

邻近既有铁路隧道衬砌爆破动力响应的影响规律

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中国铁道科学 2023年第6期44卷 103-112页

作者：郭云龙孟海利孙崔源刘一伟薛里邓逆涛中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 北京铁科特种工程技术有限公司北京100081

依托海南铁路改造项目的新建隧道爆破工程,研究钻爆法施工产生的地震波对邻近既有铁路隧道衬砌的振动影响。开展现场爆破振动测试,基于实测数据建立邻近既有隧道爆破有限元数值模型,并采用现场监测方法验证模型;以实测振动波作为爆破荷... 详细信息

依托海南铁路改造项目的新建隧道爆破工程,研究钻爆法施工产生的地震波对邻近既有铁路隧道衬砌的振动影响。开展现场爆破振动测试,基于实测数据建立邻近既有隧道爆破有限元数值模型,并采用现场监测方法验证模型;以实测振动波作为爆破荷载,分析不同围岩级别和不同隧道净距对邻近既有铁路隧道衬砌爆破动力响应的影响规律。结果表明:该工程地质环境下,采用15 ms孔间起爆延时易产生爆破振动叠加效应;模型和监测2种方法得到的结果在振动波形、爆破振动速度峰值和频谱特征3方面的吻合度均较好,模拟结果能够表征现场监测的爆破振动响应特性,模型建立方法可行且参数设置可靠;爆破参数不变,隧道间净距越小且围岩质量越好、越完整,既有铁路隧道衬砌的爆破振动速度就越大,衬砌受爆破地震波影响越明显,更容易出现拉应力,更易造成衬砌受拉破坏。邻近既有铁路隧道爆破时,须重点关注净距较小且围岩质量较好及很差2种情况下的衬砌动力响应。

关键词：铁道工程衬砌隧道爆破爆破振动数值模拟

刚性衬砌渠道不同纵缝削减冻胀效果的数值模拟

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农业工程学报 2009年第11期25卷 1-7页

作者：王正中刘旭东陈立杰李甲林西北农林科技大学水工程安全与病害防治研究中心杨凌712100 中国科学院冻土工程国家重点实验室兰州730000 甘肃省水利厅兰州730000

为了探明刚性衬砌渠道设置不同纵缝削减冻胀的机理及量化影响规律,提出削减冻胀的有效工程措施,该文利用有限元软件ADINA对坡脚处、1/3坡高处、宽底板的中心处分别设纵缝和不设纵缝的刚性衬砌渠道冻胀过程进行数值模拟,分析了温度场、... 详细信息

为了探明刚性衬砌渠道设置不同纵缝削减冻胀的机理及量化影响规律,提出削减冻胀的有效工程措施,该文利用有限元软件ADINA对坡脚处、1/3坡高处、宽底板的中心处分别设纵缝和不设纵缝的刚性衬砌渠道冻胀过程进行数值模拟,分析了温度场、变形场及应力场,特别研究了衬砌板的冻胀变形及其法向和切向冻胀力分布规律。通过对比分析表明:合理设置纵缝不仅能降低最大冻胀量61%,最大法向冻胀力45%,最大切向冻胀力32%,而且可使冻胀分布更加均匀,显著削减刚性衬砌渠道的冻胀破坏;削减冻胀的显著性依次是1/3坡高处设纵缝、坡脚处设纵缝、不设纵缝;但针对坡板较短、底板较宽情况在坡脚及底板中心处都设纵缝效果最好,降低最大冻胀量67%,最大法向冻胀力59%,最大切向冻胀力45%;数值模拟结果与工程实践基本一致。研究结果表明渠道冻胀的有限元数值模拟能够为季节冻土区渠道工程设计及力学计算提供参考和科学依据。

关键词：渠道衬砌数值模拟冻胀纵缝

围岩–衬砌接触力学特性对地下工程地震动力响应的影响研究

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岩石力学与工程学报 2019年第S02期38卷 3634-3645页

作者：梅贤丞崔臻盛谦陈柳洁周兴涛张亚超中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 广州大学土木工程学院广东广州510006 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

鉴于鲜有关于围岩-衬砌接触面对地下工程动力响应影响的相关研究,基于数值计算方法,在与已有试验结果对比验证计算方法可靠性的基础上,通过建立是否考虑围岩-衬砌间接触关系两种不同形式的模型,研究地震作用下围岩-衬砌接触面对地下工... 详细信息

鉴于鲜有关于围岩-衬砌接触面对地下工程动力响应影响的相关研究,基于数值计算方法,在与已有试验结果对比验证计算方法可靠性的基础上,通过建立是否考虑围岩-衬砌间接触关系两种不同形式的模型,研究地震作用下围岩-衬砌接触面对地下工程动力响应的影响规律,并深入分析接触面力学特性对地下工程中衬砌结构动力响应的影响规律。研究结果显示:围岩-衬砌间接触面对围岩位移响应具有显著的影响,尤其是两侧拱肩处的围岩,在地震作用下更容易破坏。在水平方向上,顶拱范围的围岩以受拉为主,其他大部分围岩则以受压为主,在垂直方向上,洞室两侧围岩以受拉为主,其他大部分则以受压为主;围岩-衬砌间的接触面会破坏围岩-衬砌体系的完整性及连续性,从而入射波在通过接触面后产生的反射及折射叠加后,加剧衬砌的位移响应程度,尤其是仰拱及两侧边墙范围内。衬砌的内力响应整体上有减小的趋势,但存在一定的区域效应,其中拱顶、拱底及两侧拱腰处的剪力均比未考虑围岩-衬砌间接触关系时大;围岩-衬砌间接触面的各个力学参数对洞室衬砌的动力响应的影响规律不尽相同。其中,接触面刚度对衬砌内力的响应程度的影响起主导作用,而接触面摩擦因数、黏聚力及抗拉强度的大小对衬砌轴力及弯矩的影响较小,并且黏聚力和抗拉强度对衬砌内轴力及弯矩响应程度的影响沿着洞室中心线呈"反对称"现象,衬砌内轴力及弯矩的响应程度与抗拉强度是非线性相关。研究结果体现了考虑围岩-衬砌间接触关系的必要性。

关键词：隧道工程围岩衬砌接触面动力响应影响因素