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在役城市隧道支护结构安全性评价

在役城市隧道支护结构安全性评价

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作者：彭跃重庆大学

学位级别：硕士

当前我国已成为隧道工程最多、最复杂、发展最快的国家之一。而随着我国城市建设的不断发展,城市隧道也在不断的增多。但根据大量资料显示,隧道工程由于地质条件,地形条件,气候条件和勘察、设计、施工,周围建筑物和运营等方面的影响,使... 详细信息

当前我国已成为隧道工程最多、最复杂、发展最快的国家之一。而随着我国城市建设的不断发展,城市隧道也在不断的增多。但根据大量资料显示,隧道工程由于地质条件,地形条件,气候条件和勘察、设计、施工,周围建筑物和运营等方面的影响,使在役城市隧道出现衬砌裂损、渗漏水、衬砌背后空洞、衬砌腐蚀等各种不同程度的病害,这些病害和危害会对在役隧道的安全、正常运营有着巨大的影响和威胁。因此,对于各类复杂环境条件下的在役城市隧道结构的安全性评价进行研究是目前尤为重要的课题。特别是我国在这方面的系统研究还处于初步阶段,经验缺乏,对其进行深入的研究更显出了它的紧迫性。本文主要是以重庆市某在役病害城市隧道为对象,对其支护结构的安全性进行综合评价,依据评价结果,对在役城市隧道是否进行保养维修或病害处治判断。本文主要工作及成果如下:①从病害的类型入手,分析了不同病害的成因及其危害;据分析对在役城市隧道支护结构构成危害的主要病害有:衬砌厚度变小、衬砌局部强度降低、衬砌背后空洞、衬砌裂缝以及衬砌渗漏水。针对各种病害的特点,总结分析了在役隧道的病害检测方法,认为最适宜的方法是地质雷达等无损检测方法,慎用钻芯法。②采用有限元数值模拟,分析了衬砌厚度减小、衬砌背后空洞、衬砌强度降低病害条件下衬砌裂缝的发展及对衬砌结构截面安全系数的影响;分析了衬砌背后不同位置、不同大小空洞以及衬砌拱部出现裂缝对其结构受力及稳定性的影响;分析了衬砌拱部已存在裂缝时的应力变化及塑性区开展情况。得出以下主要结论:当拱部及边墙衬砌有效厚度小于2/3,对衬砌安全性均有较大影响;局部衬砌强度降低,该部位的安全系数相应减小,影响较大的部位为拱脚与直墙上部;衬砌背后出现空洞,对其对应部位及相邻位置的衬砌安全系数均产生一定的影响,当空洞较小时(小于0.5m)对其影响不大;衬砌拱部出现裂缝,使得隧道拱脚处拉应力增大,最大压应力则出现在拱顶处。③针对本工程实例的病害特性,采用测缝计、应变计、锚杆计和多点位移计监测仪器对病害隧道监测了一年半,对隧道裂缝开展、位移及应变的发展作出了系统的分析。④综合上述三方面的分析结果,结合相关规范,提出了基于在役城市隧道特点的建议评价体系,并对重庆市某在役隧道支护结构安全性作出评价,得出了两隧道应及早整治的结论。

关键词：在役城市隧道衬砌病害有限元在役隧道监测安全性评价

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