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新旧立体交叉隧道系统力学耦合作用全过程与规律

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岩土力学 2012年第2期33卷 494-500,538页

作者：刘镇周翠英中山大学工学院广州510275 中山大学岩土工程与信息技术研究中心广州510275

新旧立体交叉隧道系统耦合演化的非线性规律研究尚处于探索阶段。基于穿越过程中与工后的新旧立体交叉隧道系统耦合作用过程与机制分析,定量分析了其耦合作用中应力与位移状态变化的全过程;根据隧道稳定性非线性分析,分别从岩土体的黏... 详细信息

新旧立体交叉隧道系统耦合演化的非线性规律研究尚处于探索阶段。基于穿越过程中与工后的新旧立体交叉隧道系统耦合作用过程与机制分析,定量分析了其耦合作用中应力与位移状态变化的全过程;根据隧道稳定性非线性分析,分别从岩土体的黏弹塑性、动力学与能量耗散等3方面研究了立体交叉隧道非线性演化规律,并建立了其发生耦合作用的黏弹塑性、动力学与能量的标准及其演化函数;在此基础上,系统总结了新旧立体交叉隧道系统耦合演化总体特征,指出其耦合区域在空间上具有拓展性,耦合演化在时间上具有延续性。其研究结果为立体交叉隧道稳定性定量分析与控制研究提供了新思路。

关键词：立体交叉隧道耦合作用非线性规律全过程

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不同因素对立体交叉隧道施工的影响规律分析

现代隧道技术 2014年第1期51卷 117-123页

作者：李玉峰雷明锋鲁贵卿黄国富中南大学土木工程学院长沙410075 中国建筑第五工程局有限公司长沙410004

针对围岩级别、交叉角度和岩柱高度3个影响因素,设计100个试验工况进行数值建模计算,分别从新建隧道施工引起的既有隧道拱顶沉降和初期支护内力变化两方面探讨了该3种因素对立体交叉隧道施工的影响规律。研究结果表明:受新建隧道下穿施... 详细信息

针对围岩级别、交叉角度和岩柱高度3个影响因素,设计100个试验工况进行数值建模计算,分别从新建隧道施工引起的既有隧道拱顶沉降和初期支护内力变化两方面探讨了该3种因素对立体交叉隧道施工的影响规律。研究结果表明:受新建隧道下穿施工的影响,既有隧道拱顶沉降和喷混凝土轴力均有增大的趋势,且随交叉角度的增大,增幅更为显著;当立体交叉隧道岩柱高度增加、围岩变差时,引起的既有隧道拱顶沉降变化加大,而喷混凝土轴力的增大比率反而逐渐减小。可见对于立体交叉隧道而言,既有隧道结构变形为较敏感的物理量,可作为施工设计的重点考察指标。

关键词：立体交叉隧道影响因素数值模拟

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铁路立体交叉隧道相互影响阈值

土木建筑与环境工程 2014年第3期36卷 44-51页

作者：于鹤然周晓军胡鸿运西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室成都610031 中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司成都610017

针对铁路双线立体交叉隧道结构,通过数值模拟和回归分析等方法对不同围岩级别条件下既有隧道受新建隧道施工的影响情况进行了研究。运用数值模拟方法建立了多种净距、多种围岩条件和上跨及下穿既有隧道的工序下的力学模型,通过对48种工... 详细信息

针对铁路双线立体交叉隧道结构,通过数值模拟和回归分析等方法对不同围岩级别条件下既有隧道受新建隧道施工的影响情况进行了研究。运用数值模拟方法建立了多种净距、多种围岩条件和上跨及下穿既有隧道的工序下的力学模型,通过对48种工况下既有隧道底板变形计算结果的回归分析,得出了既有隧道围岩与道床变形预测公式,根据现有高速铁路运营期间允许的道床变形标准,对既有隧道运营不受影响的最小净距给出了建议值。同时对既有隧道围岩压力受新建隧道施工影响的变化情况进行了分析,以围岩压力变化幅度为评价准则,对铁路双线立交隧道间相互影响的净距临界值给出了推荐值。研究发现,新建隧道上跨的修建形式与下穿相比,对既有隧道影响略小。

关键词：隧道工程影响阈值数值分析立体交叉隧道回归分析

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立体交叉隧道地震动力响应分析

立体交叉隧道地震动力响应分析

作者：闫飞跃重庆交通大学

学位级别：硕士

随着城市化进程的加速,城市交通压力愈来愈严峻,发展城市地铁和轻轨已成为必然的趋势。城市地铁网之间的相互穿插导致立体相交情况增多。我国大部分地区都处在地震带区域内,立体交叉隧道在地震作用下的稳定性问题就显得极其重要。地震... 详细信息

随着城市化进程的加速,城市交通压力愈来愈严峻,发展城市地铁和轻轨已成为必然的趋势。城市地铁网之间的相互穿插导致立体相交情况增多。我国大部分地区都处在地震带区域内,立体交叉隧道在地震作用下的稳定性问题就显得极其重要。地震波在立体交叉隧道之间的入射、反射、绕射对地下结构的影响巨大。因此对立体交叉隧道的抗震研究非常必要,本文针对这一问题进行了相关研究。主要研究内容和成果如下:1、介绍了地下工程抗震、立体交叉隧道抗震、动力人工边界的研究现状。总结了人工边界分类、各自的适用条件和立体交叉隧道抗震分析的一些动力反应规律。2、介绍了地震动、动力本构关系、阻尼相关理论的基本知识。对时程分析法、反应加速度法、反应位移法、修正地震系数法进行了比较分析,总结了它们的适用条件。3、以ANSYS有限元软件为平台,分别对立体正交隧道不同净距（0.5D、1.0D、1.5D、2.0D）,立体交叉隧道不同交叉角度（0°、30°、60°、90°）,同一立体交叉隧道地震波的不同入射方向（水平方向、垂直方向、45°斜射）进行数值模拟分析,探索净距、交叉角度以及地震波入射方向对立体交叉隧道应力和位移的影响程度,还分析了不同围岩级别正交隧道动力响应。4、计算结果表明:立体交叉隧道随着交叉角度的增大衬砌应力和位移呈下降趋势,确定了合理的交叉角度为90°;上下正交隧道的最佳净距为1.5D、位移最大值发生在距洞口段15m-20m范围内,并且不发生在洞口和交叉部位;当地震波分别从水平方向入射、垂直方向入射、45°斜射时,45°斜射对隧道衬砌受力带来的影响最不利,还证实了地震波入射方向决定了地下结构的峰值位移;V级围岩比Ⅳ级围岩对立体正交隧道的内力和位移更加敏感,内力和位移更大。

关键词：立体交叉隧道地震时程分析

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正交型立体交叉隧道的动力响应研究

隧道建设（中英文） 2020年第S01期40卷 90-97页

作者：许庆君梁彧吴红刚雷浩张雄伟中铁九局集团第六工程有限公司辽宁沈阳110051 中铁西北科学研究院有限公司甘肃兰州730070 兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

随着更多复线工程的修建或者受地质条件、既有建筑物的限制以及城市地下空间综合开发的需求,不可避免的会出现许多近接或者交叉的隧道。为解决正交型立体交叉隧道结构地震动力响应特性及相互影响规律等问题,在单向El地震波作用下完成了... 详细信息

随着更多复线工程的修建或者受地质条件、既有建筑物的限制以及城市地下空间综合开发的需求,不可避免的会出现许多近接或者交叉的隧道。为解决正交型立体交叉隧道结构地震动力响应特性及相互影响规律等问题,在单向El地震波作用下完成了3种地震烈度、5个工况的交叉隧道振动台试验,并分别对正交型立体交叉隧道中上跨和下穿隧道环向及轴向应变在不同加载工况下的应变峰值进行分析研究。试验结果表明:1)地震烈度越高,隧道各特征点的地震环向应变越大,下穿隧道环向应变峰值整体大于上跨隧道;下穿隧道边墙部位向应变峰值最大,下穿隧道仰拱部分次之,其次是上跨隧道的仰拱与边墙部分应变峰值。2)当地震烈度较小时,两交叉隧道的环向应变峰值基本持平。3)当地震烈度较大时,下穿隧道的环向应变峰值远大于上跨穿隧道。下穿隧道轴向应变峰值整体大于上跨隧道,且上跨隧道仰拱轴向应变峰值最大,上跨隧道仰拱次之,上跨隧道与下穿隧道拱顶轴向应变峰值最小。最后对上跨隧道与下穿隧道的动力响应规律进行了对比分析。

关键词：立体交叉隧道大型振动台试验动力响应

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斜交型立体交叉隧道的地震动力响应研究

隧道建设（中英文） 2021年第1期41卷 88-99页

作者：雷浩吴红刚孟庆一何长江李德柱兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 中铁西北科学研究院有限公司甘肃兰州730070 中铁九局集团有限公司大连分公司辽宁大连116031

为探究立体交叉隧道在地震荷载作用下的动力响应并对立体交叉隧道的抗震设计提供理论参考,通过大型振动台试验,分别研究加载X单向及XZ双向El-Centro波时,斜交型立体交叉隧道的上跨和下穿隧道及交叉区段坡体内部加速度峰值的分布规律。... 详细信息

为探究立体交叉隧道在地震荷载作用下的动力响应并对立体交叉隧道的抗震设计提供理论参考,通过大型振动台试验,分别研究加载X单向及XZ双向El-Centro波时,斜交型立体交叉隧道的上跨和下穿隧道及交叉区段坡体内部加速度峰值的分布规律。试验结果表明:1)上跨及下穿隧道拱顶加速度峰值在交叉段中心断面处最大,影响区段两侧断面较小,呈现出“抛物线”分布,表明拱顶易成为立体交叉隧道抗震的薄弱环节;2)由于下穿隧道及空间效应的存在,导致上跨隧道交叉断面仰拱处的地震响应较拱顶而言明显减弱,同时下穿隧道仰拱交叉段中心断面处动力响应最小,即仰拱破坏模式表现为影响区段两侧断面—交叉段中心断面的传递演化形式;3)坡体内部交叉中心段的加速度响应存在叠加效应,导致该点的地震响应最为强烈,且其余测点的加速度放大系数随着埋深的增大而逐渐减小;4)在加载XZ双向地震波时,其同一测点的动力响应相较于只加载X单向时显著增长,且在高地震烈度(0.4g~0.6g)时这种增长现象的变化幅度较大;此外,地震波加载方向的改变对立体交叉隧道仰拱处的地震响应产生不同影响。

关键词：立体交叉隧道大型振动台试验动力响应加速度峰值加速度放大系数

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小净距立体交叉隧道流固耦合研究

防灾减灾工程学报 2018年第4期38卷 700-708页

作者：王晓杰王渭明杜德持贺广良田忠喜山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590 聊城大学建筑与土木工程学院山东聊城252000

以青岛地铁2号线下穿地铁1号线为背景，采用试验法与数值模拟方法相结合，对小净距立体交叉隧道进行流固耦合研究。结果表明：①施工扰动产生应力峰值后围压碎裂区挤密，导致渗透作用减弱，当岩石受到的应力峰值达到一定值时，岩石渗透... 详细信息

以青岛地铁2号线下穿地铁1号线为背景，采用试验法与数值模拟方法相结合，对小净距立体交叉隧道进行流固耦合研究。结果表明：①施工扰动产生应力峰值后围压碎裂区挤密，导致渗透作用减弱，当岩石受到的应力峰值达到一定值时，岩石渗透系数趋于稳定，不随水压的变化而变化；②渗流造成的地表沉降增量大于开挖造成的地表沉降增量，且沉降槽宽度也明显增大；③开挖是隧道变形增大的主要因素，在渗流作用下，隧道结构自身能够保持较高的稳定性；④隧道开挖造成围岩孔隙水压力急剧减小，在隧道周边形成漏斗状孔隙水压力区；隧道超前注浆支护有利于降低隧道周边孔隙水压力，减小地下水对隧道的影响。

关键词：流固耦合立体交叉隧道渗流试验数值模拟地层变形

高速列车振动荷载下立体交叉隧道结构动力响应分析

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2013年第9期36卷 1082-1087页

作者：刘强施成华彭立敏杨伟超康立鹏中南大学土木工程学院湖南长沙410075 高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075

文章运用有限元方法建立了高速铁路立体交叉隧道数值计算模型,分析了高速列车振动荷载下交叉隧道结构的动力响应特性,探讨了围岩级别、行车速度、列车通车方式、隧道交叉角度以及岩柱高度等参数对下穿隧道衬砌结构动力响应变化规律的影... 详细信息

文章运用有限元方法建立了高速铁路立体交叉隧道数值计算模型,分析了高速列车振动荷载下交叉隧道结构的动力响应特性,探讨了围岩级别、行车速度、列车通车方式、隧道交叉角度以及岩柱高度等参数对下穿隧道衬砌结构动力响应变化规律的影响。研究结果表明:围岩级别、行车速度及列车通车方式对下穿隧道动应力响应影响较大;下穿隧道衬砌结构的竖向位移、竖向加速度、第一主应力及第三主应力随着围岩级别提高、行车速度增加、行车方式改变而增大,随着岩柱高度增加而减小;随着交叉角度增加,衬砌结构变形、加速度及第三主应力峰值有所减小,但第一主应力峰值增加,这对于抗压强度大于抗拉强度的混凝土结构是不利的。

关键词：高速铁路立体交叉隧道数值计算动力响应

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铁路立体交叉隧道施工爆破震动响应研究

合肥工业大学学报（自然科学版） 2015年第3期38卷 363-368页

作者：孟栋刘强彭立敏雷明锋铁道第三勘察设计院集团有限公司广东分公司广东深圳518000 铁道第三勘察设计院集团有限公司天津300142 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

文章通过建立不同交叉角度、净距和围岩条件的试验工况,对交叉段新建隧道施工爆破地震波引起的既有隧道衬砌的峰值速度进行分析,探讨了不同因素作用下立体交叉隧道施工爆破的动力响应。研究结果表明:处于既有隧道迎爆侧拱底和墙脚之间... 详细信息

文章通过建立不同交叉角度、净距和围岩条件的试验工况,对交叉段新建隧道施工爆破地震波引起的既有隧道衬砌的峰值速度进行分析,探讨了不同因素作用下立体交叉隧道施工爆破的动力响应。研究结果表明:处于既有隧道迎爆侧拱底和墙脚之间区域影响最为显著;除净距是上下交叉隧道最显著的影响因素外,随着交叉角度的增加,拱底速度峰值呈增大趋势,并且增长率逐渐加快;岩体越坚硬完整,爆破振动波传播衰减越慢,爆破地震波在传到既有隧道之前,出现峰值回升。

关键词：立体交叉隧道施工爆破时程分析动力响应