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偏压隧道模型振动台试验与数值模拟研究

振动工程学报 2017年第4期30卷 660-669页

作者：陈江江学良祝中林连鹏远中南林业科技大学土木工程与力学学院湖南长沙410004 中南林业科技大学岩土工程研究所湖南长沙410004

根据动力模型试验相似关系,设计了一个比尺为1∶10的偏压隧道模型,开展大型振动台模型试验,研究地震作用下偏压隧道加速度动力响应规律,模型试验以汶川波作为输入波,采用水平(X)向、竖直(Z)向和水平竖直(XZ)双向3种加载方式。利用MIDAS... 详细信息

根据动力模型试验相似关系,设计了一个比尺为1∶10的偏压隧道模型,开展大型振动台模型试验,研究地震作用下偏压隧道加速度动力响应规律,模型试验以汶川波作为输入波,采用水平(X)向、竖直(Z)向和水平竖直(XZ)双向3种加载方式。利用MIDAS/NX有限元软件进行数值模拟,并与模型试验结果对比分析。研究表明:衬砌测点的加速度时程曲线与输入地震波特征相似,卓越频段和傅氏谱谱值都增大。X向激振时,加速度放大效应不明显且放大系数随激振幅值的增大而略有减小;竖向波对衬砌加速度动力响应影响明显大于水平地震波,表现为加速度放大效应显著;XZ双向激振时,相比于单向波而言测点加速度放大系数有增大、也有减小,与测点位置有关,临近边坡侧测点竖向加速动力响应较大,非偏压侧拱脚和拱顶是抗震设计的重点;数值模拟与试验结果在变化趋势上相近,数值上拟合程度高,在输入Amax<0.2g时,模拟结果误差较小,随输入加速度峰值的增大误差增大。

关键词：振动台模型试验偏压隧道加速度响应 MIDAS/NX数值分析

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偏压隧道洞口段坡体钢花管注浆加固效果分析

隧道建设（中英文） 2019年第1期39卷 23-30页

作者：郑明新伍明文胡国平郭杰森黄钢杨继凯华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013 江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室江西南昌330013

为了解决偏压隧道施作套拱初期致局部坡体滑移的问题,提出3种边坡加固方案进行对比分析,采用有限元强度折减法,建立相应的计算模型,分析3种加固方案下边坡安全系数、侧坡总位移、有效塑性应变、最大剪应变及隧道开挖的地表竖向位移值。... 详细信息

为了解决偏压隧道施作套拱初期致局部坡体滑移的问题,提出3种边坡加固方案进行对比分析,采用有限元强度折减法,建立相应的计算模型,分析3种加固方案下边坡安全系数、侧坡总位移、有效塑性应变、最大剪应变及隧道开挖的地表竖向位移值。通过对3种加固方案的对比及坡体测点的位移监测数据分析表明:对边坡施作工况3(对坡面挂网喷浆支护、坡体施作锚杆支护和局部钢花管注浆)的支护方式加固后坡体的稳定性明显优于工况1与工况2这2种坡体加固方案,工况3加固方案不仅提高了边坡的整体稳定性,而且能最大程度减小隧道开挖对地表变形的影响,在工程应用中取得了较好的经济效益与社会效益。

关键词：偏压隧道洞口段有限元强度折减法坡体的稳定性钢花管注浆

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偏压隧道偏压应力比特征分析

吉林大学学报（地球科学版） 2018年第6期48卷 1797-1803页

作者：于清杨刘伟佴磊代树林吉林大学建设工程学院长春130026

偏压隧道是公路和铁路建设中经常遇到的隧道类型,由于其受力的不对称性及设计、施工的特殊性,一直是隧道施工研究的热点。以往针对偏压隧道的研究主要集中在偏压隧道的成因、围岩稳定性、应力应变分布规律及施工影响等方面,但缺少对偏... 详细信息

偏压隧道是公路和铁路建设中经常遇到的隧道类型,由于其受力的不对称性及设计、施工的特殊性,一直是隧道施工研究的热点。以往针对偏压隧道的研究主要集中在偏压隧道的成因、围岩稳定性、应力应变分布规律及施工影响等方面,但缺少对偏压隧道偏压应力比以及公路、铁路设计规范给出条件的偏压应力比的研究,而且公路和铁路设计规范中给出的偏压隧道对应的坡面倾角和隧道埋置深度缺少相关理论来支撑。本文针对铁路双线隧道设计规范给出的临界坡度和覆盖层厚度条件,采用数值模拟的方法,求出地形偏压隧道对称位置的应力比值,定量分析了规范给定条件下偏压应力比的特征值。结果表明:在保证安全的前提下,当Ⅲ级围岩拱肩应力比大于7.45、Ⅳ(土)级围岩拱肩应力比大于2.23、Ⅳ(石)级围岩拱肩应力比大于3.34、Ⅴ级围岩拱肩处应力比大于1.06时,可将隧道考虑成偏压隧道,从而为定量判别偏压隧道提供理论依据。

关键词：偏压隧道偏压应力比临界坡度覆盖层厚度

偏压隧道开挖方法和监测数据分析——以回头沟隧道为例

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科学技术与工程 2019年第27期19卷 364-369页

作者：代树林万怡祯吉林大学建设工程学院

依托回头沟隧道工程,采用Mohr-Coulomb强度准则数值分析台阶法、环形开挖留核心土法、交叉中隔墙法、单侧壁导坑法四种开挖方法,结果表明单侧壁导坑法变形值最小;通过现场监测隧道地表和围岩变形情况,研究发现当地表不对称时左右两侧地... 详细信息

依托回头沟隧道工程,采用Mohr-Coulomb强度准则数值分析台阶法、环形开挖留核心土法、交叉中隔墙法、单侧壁导坑法四种开挖方法,结果表明单侧壁导坑法变形值最小;通过现场监测隧道地表和围岩变形情况,研究发现当地表不对称时左右两侧地表和围岩变形规律不同,深埋侧位移大于浅埋侧;当地表平坦时,左右围岩变形规律相同;监测结果与数值分析结果相同,可为今后隧道开挖方法选择提供参考。

关键词：偏压隧道围岩变形数值模拟现场监测

偏压隧道施工过程衬砌结构稳定性分析及控制研究

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交通科技 2023年第4期 60-66页

作者：周甲强姜高勇王进陈其豪李斌山东省路桥集团有限公司济南250014 武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063

在山区修建隧道时往往会遇到偏压地形,导致衬砌结构受力不均匀。在衬砌结构由部分到闭合时,会因不对称围岩压力而产生裂缝。文中采用数值模拟方法,研究不同工况下施工过程中衬砌结构的内力、安全系数及裂缝发展规律。计算表明,采用CD法... 详细信息

在山区修建隧道时往往会遇到偏压地形,导致衬砌结构受力不均匀。在衬砌结构由部分到闭合时,会因不对称围岩压力而产生裂缝。文中采用数值模拟方法,研究不同工况下施工过程中衬砌结构的内力、安全系数及裂缝发展规律。计算表明,采用CD法开挖时洞周变形较小,裂缝较大。得出当衬砌结构还未闭合时,单元安全系数较低,且会产生一定的裂缝;当衬砌结构达到完整闭合,受力均匀,相同位置处的衬砌单元安全系数明显提高。

关键词：偏压隧道施工过程分析不对称围岩压力衬砌结构

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浅埋偏压隧道地表预注浆加固力学行为研究

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2022年第6期46卷 1101-1105页

作者：罗刚邱红胜王哲杨雨武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063

为研究采用不同的注浆强度时,对隧道开挖过程中围岩的竖向位移、净空收敛以及初期衬砌力学性能及其在实施作业过程的力学行为的影响,根据实验数据采取插值法选取了七组数据,并运用FLAC3D软件进行数值模拟分析.综合分析表明,隧道围岩的... 详细信息

为研究采用不同的注浆强度时,对隧道开挖过程中围岩的竖向位移、净空收敛以及初期衬砌力学性能及其在实施作业过程的力学行为的影响,根据实验数据采取插值法选取了七组数据,并运用FLAC3D软件进行数值模拟分析.综合分析表明,隧道围岩的竖向位移、净空收敛以及衬砌受到的最大弯矩等,都随着注浆强度的增强而得到不同程度的改善.但是注浆体的体积强度增加到1.0 GPa左右时,即原状土体积模量的5倍左右时,继续增大注浆强度,效果并不明显.

关键词：浅埋偏压隧道注浆加固力学行为研究

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地震波斜入射下浅埋偏压双隧道地震响应分析

振动.测试与诊断 2023年

作者：朱辉严松宏孙纬宇欧尔峰林峻岑汪精河兰州交通大学土木工程学院兰州甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室兰州

浅埋偏压隧道上覆岩土体薄弱，承受荷载不对称，在地震作用下的动力稳定性较差且易发生灾害。为研究其在地震作用下的动力响应特征，首先，基于波动理论将地震波转换为黏弹性人工边界上的等效节点荷载，建立了SV波斜入射时的荷载计算公... 详细信息

浅埋偏压隧道上覆岩土体薄弱，承受荷载不对称，在地震作用下的动力稳定性较差且易发生灾害。为研究其在地震作用下的动力响应特征，首先，基于波动理论将地震波转换为黏弹性人工边界上的等效节点荷载，建立了SV波斜入射时的荷载计算公式；其次，在ANSYS中编制APDL程序实现了黏弹性人工边界的自动生成和地震荷载的自动输入；最后，基于该输入方法，研究了某浅埋偏压双洞隧道在不同洞距时衬砌主应力的分布规律。结果表明：地震波斜入射时两隧道衬砌应力均为不对称的X型分布，随着洞距的增大，深埋侧隧道应力分布逐渐趋于对称，浅埋侧隧道应力分布无明显变化；当洞距达到4D(D为最大洞径)后，浅埋侧隧道对深埋侧隧道的影响可以忽略。因此，认为地震波斜入射时浅埋偏压双隧道的合理洞距为4D。

关键词：偏压隧道地震波斜入射合理洞距地震响应

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偏压隧道洞口段坡体钢花管注浆加固效果分析

公路 2019年第2期64卷 262-268页

作者：郑明新伍明文胡国平郭杰森黄钢杨继凯华东交通大学土木建筑学院南昌市330013 江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室南昌市330013

以某偏压隧道施作套拱初期致局部坡体滑移为研究背景,提出3种边坡加固方案进行对比分析,采用有限元法,建立相应计算模型分析在3种加固方案下边坡安全系数,侧坡总位移、有效塑性应变、最大剪应变及隧道开挖下地表竖向位移值。通过对3种... 详细信息

以某偏压隧道施作套拱初期致局部坡体滑移为研究背景,提出3种边坡加固方案进行对比分析,采用有限元法,建立相应计算模型分析在3种加固方案下边坡安全系数,侧坡总位移、有效塑性应变、最大剪应变及隧道开挖下地表竖向位移值。通过对3种加固方案对比分析表明:坡面挂网喷浆+注浆锚杆+局部坡体钢花管注浆加固后坡体的稳定性明显优于坡面挂网喷浆+注浆锚杆与坡面挂网喷浆+注浆锚杆+局部坡体注浆支护。结合现场实测验证了数值仿真中的第三种加固方案的可行性,结果表明该方案不仅提高了边坡的整体稳定性而且能最大程度减小隧道开挖对地表变形的影响,在工程中应用取得了良好的经济效应与社会效应。

关键词：偏压隧道有限元强度折减法坡体的稳定性钢花管注浆分析

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偏压隧道边坡桩锚支护加固效果的数值分析

公路 2017年第8期62卷 305-310页

作者：贺思悦王修领韩志林甘露王亚东长安大学公路学院西安市710064

为分析锚拉桩与抗滑桩组成的桩锚支护对偏压隧道边坡的加固效果,以某软弱围岩隧道为背景,建立三维弹塑性有限元模型进行分析,重点分析了桩锚加固与无加固状态下的边坡剪应变,水平与竖直位移,坡底抗滑桩轴力。结果表明,坡体剪应变在岩层... 详细信息

为分析锚拉桩与抗滑桩组成的桩锚支护对偏压隧道边坡的加固效果,以某软弱围岩隧道为背景,建立三维弹塑性有限元模型进行分析,重点分析了桩锚加固与无加固状态下的边坡剪应变,水平与竖直位移,坡底抗滑桩轴力。结果表明,坡体剪应变在岩层交界面上最大,桩锚加固使得边坡的剪应变减小了42.8%;右线隧道拱脚的水平位移最大,桩锚加固使得边坡"U"形区范围明显缩小;竖直位移随着岩层深度的增加逐渐减小,桩锚加固使得坡底到坡中心的竖直位移减小了63%;桩锚加固状态下,坡底靠近临空面的抗滑桩轴力最小,其余抗滑桩轴力大小接近。

关键词：锚拉桩抗滑桩偏压隧道边坡有限元分析