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既有城市隧道损伤识别技术综述

工程技术研究 2021年第16期6卷 110-111页

作者：刘开之崔景川刘夏临蔡厚强中国交建总承包经营分公司北京100032 中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056

当前,我国的城市化进程逐渐加快,隧道工程在数量上和规模上得到大幅增长和扩大。然而,在漫长的服役期内,人为因素和自然因素诱发的灾害的长期作用会导致城市隧道结构受损,威胁正常的行车安全,缩短隧道的使用寿命,因此既有城市隧道损伤... 详细信息

当前,我国的城市化进程逐渐加快,隧道工程在数量上和规模上得到大幅增长和扩大。然而,在漫长的服役期内,人为因素和自然因素诱发的灾害的长期作用会导致城市隧道结构受损,威胁正常的行车安全,缩短隧道的使用寿命,因此既有城市隧道损伤识别技术的研究迫在眉睫。文章分析了国内外隧道的损伤类别,系统调研归纳了现有的结构损伤识别技术,分析了城市隧道损伤识别领域存在的问题及下一步的研究重点,为今后城市隧道运维期间的新型损伤识别技术研究提供了一定的参考。

关键词：城市隧道隧道损伤损伤识别技术

大丽公路双龙隧道开挖过程中裂隙岩体损伤分析与研究

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大丽公路双龙隧道开挖过程中裂隙岩体损伤分析与研究

作者：林岱昆明理工大学

学位级别：硕士

本文通过学习大量的国内外科研成果,在岩体的动态损伤方面进行了大量的研究,结合大理-丽江高速公路双龙隧道的现场观测以及霍普金森压杆试验,来研究和探索隧道开挖中的岩体损伤累积特性。论文中利用TSP技术和地质雷达波探测原理在大丽... 详细信息

本文通过学习大量的国内外科研成果,在岩体的动态损伤方面进行了大量的研究,结合大理-丽江高速公路双龙隧道的现场观测以及霍普金森压杆试验,来研究和探索隧道开挖中的岩体损伤累积特性。论文中利用TSP技术和地质雷达波探测原理在大丽高速公路双龙隧道进行了长期的现场观测,主要的观测内容包括超前预报、初支检测、二衬检测和质量监测。通过TSP检测,可以得到双龙隧道的基本地质参数以及未来施工方向上的各种岩体情况;通过地质雷达波探测,可以得到岩体内部的具体情况以及支护在施工各阶段的变化情况。通过对比分析地质雷达探测到的图像,可以分析出支护层以及岩体内部在爆破开挖前后的形变和扰动变化,并且加强对已经发现的明显缺陷地段观测,可以直观的观测出岩体中节理裂隙的变化和发育情况。对开挖过程中遇到的大块孤石或者较为坚硬的岩石以及周边山体上的坚硬岩石进行取样,进行分离式霍普金森压杆(SHPB)试验,来研究实际生产中的岩石在模拟爆破冲击的作用下的动态岩石塑性损伤的累积效应。论文选用FLAC3D数值模拟软件,根据TSP检测得到的各种数据,对隧道的开挖进行数值模拟,可以得到隧道开挖中围岩的应力分布和应力变化,以及塑性变形情况,对隧道支护稳定性分析提供有力的支持,并在模拟过程中,对支护前和支护后进行两种不同程度的支护效果,分析对比支护对损伤所达到的安全效应。论文采用理论与实践相结合的思路,动态的研究隧道开挖过程中的岩体损伤累积特性,为隧道工程建设中的支护以及对隧道质量的保障提供理论基础。通过多种手段的研究,我们可以发现岩石损伤具有损伤极限和损伤下限的特点,并且损伤极限和损伤下限都与岩石的破碎程度无关,只受到岩石本身的岩性所影响。

关键词：隧道损伤 TSP技术地质雷达检测 SHPB试验 FLAC3D模拟

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巴岳山隧道受煤矿采动影响分析

现代隧道技术 2019年第6期56卷 99-106,120页

作者：孙浩轩李培现崔希民姚德华肖武中国矿业大学北京100083 中铁第五勘察设计院集团有限公司北京102600 浙江大学公共管理学院杭州310058

受新生、昌荣两煤矿开采影响,渝蓉高速公路巴岳山隧道部分路段出现裂缝及两帮掉块等现象。为掌握隧道受开采影响状况,文章基于概率积分法计算了各阶段地下开采引起的地表移动与变形值,并以隧道左线为例,分析了隧道损坏的成因,以及煤炭... 详细信息

受新生、昌荣两煤矿开采影响,渝蓉高速公路巴岳山隧道部分路段出现裂缝及两帮掉块等现象。为掌握隧道受开采影响状况,文章基于概率积分法计算了各阶段地下开采引起的地表移动与变形值,并以隧道左线为例,分析了隧道损坏的成因,以及煤炭资源全部开采后隧道左线可能受损情况,提出了可供隧道维护及保障安全的工程措施建议。预计结果与隧道损害情况接近,因此概率积分法可以用于隧道受采动影响分析。

关键词：隧道损伤采动影响开采沉陷概率积分法保护措施

基于断层作用的土体变形规律及对隧道工程破坏机理研究

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基于断层作用的土体变形规律及对隧道工程破坏机理研究

作者：周玉书北京交通大学

学位级别：硕士

活动断层是产生地震的根源,断层错动一方面会在介质中传播引起地层永久变形,另一方面会产生强烈的地震波并向周围辐射,对近断层区域的地上和地下结构造成严重破坏。随着我国基础设施的高速发展,隧道工程通过活动断层成为不可避免的事实... 详细信息

活动断层是产生地震的根源,断层错动一方面会在介质中传播引起地层永久变形,另一方面会产生强烈的地震波并向周围辐射,对近断层区域的地上和地下结构造成严重破坏。随着我国基础设施的高速发展,隧道工程通过活动断层成为不可避免的事实。目前,依据活动断层开展的隧道抗震研究还不够深入,并未将实际发震断层纳入研究范围。为了从活动断层出发,研究断层位错引起的地层变形及其对隧道结构的破坏机理,为通过活动断层的隧道工程抗震设防提供参考依据,本文主要完成了以下研究工作:(1)完成了典型位错理论计算方法的比较研究,把握了不同方法的适用条件。以分层位错理论为基础,对水平分层半空间中断层位错引起同震变形进行解算,并对计算精度进行了验证。以1976年M7.8级唐山地震为例,对本文计算方法和Okada方法进行了比较研究,研究结果表明考虑地壳分层的影响可达到20%以上,在实际计算中不可忽视。(2)通过引入断层面凹凸体分布模型的理念,研究建立了基于活动断层凹凸体震源模型的土体变形计算方法。将凹凸体震源模型引入到同震变形的计算中,基于静态位移的叠加原理实现断层面位错不均匀分布的模拟。以1989年M6.95级Loma地震为例,验证了凹凸体模型在同震变形计算中的合理性和优越性。并以M7.0级走滑和倾滑型地震为例,分析了断层位错不均匀性对地表变形的影响,研究结果表明在考虑断层面位错不均匀分布情况下,地表位移峰值出现在凹凸体所在位置,且量值有所增加。(3)基于提出的断层凹凸体的土体变形计算方法,研究把握了活动断层起因的地表变形空间分布规律和特点。利用引入凹凸体震源模型的同震变形计算方法,对断层作用下地表变形及强破裂带分布规律进行了研究。通过对不同地震工况进行大量的计算分析,分别建立了不同断层类型下地表最大位移和地表最大位错量与震级、断层埋深及断层倾角之间的关系式,相比于传统经验公式本文公式考虑了更多的影响因素,为特定地层地区的地震危害预测提供了参考依据。(4)基于活动断层位错评价宏观模型的结果,建立了考虑活动断层土体变形输入的岩土-隧道耦合反应与损伤分析模型,研究把握了跨断层隧道地震破坏机理和特征。从发震断层出发,基于位错理论得到的同震变形结果明确了围岩位置的地震位错荷载,建立了断层尺度和隧道尺度相结合的隧道位错反应模型,通过引入钢筋混凝土塑性损伤本构,研究了断层作用下跨断层隧道的损伤机理。研究结果表明,不同类型断层作用下隧道结构损伤程度、损伤位置及损伤范围都存在差异,断层倾角、断层埋深和围岩强度直接影响到隧道结构的损伤程度,小倾角、浅埋深的岩体隧道更需要考虑断层错动产生的影响,在工程中需针对断层实际特征具体分析。(5)基于位错评价和地震动评价模型,开展了位错-地震动耦合作用下隧道结构反应的初步分析,研究提出了基于位错-地震动耦合作用的隧道结构反应分析方案。在跨断层隧道位错模型基础上,基于黏弹性人工边界和等效节点力的地震动输入方法,建立了跨断层隧道抗震分析的静-动力耦合模型,对隧道在位错和地震动共同作用下的地震反应分析进行了初步研究。研究结果表明,断层位错和地震动共同作用会导致隧道损伤程度有所增加,但是地震动荷载的破坏效应小于位错荷载。

关键词：活动断层位错理论凹凸体同震变形隧道损伤数值模拟

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公路隧道泡沫混凝土减震层减震效果评价

土木工程与管理学报 2024年第3期41卷 36-42页

作者：刘继国崔庆龙柯小华张军杨雪中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056 中交集团隧道与地下空间工程技术研发中心湖北武汉430056 华中科技大学土木与水利工程学院湖北武汉430074

近年来泡沫混凝土材料因优良的抗震性能逐渐被推广应用于隧道减震层结构,本研究分析了强震作用下公路隧道泡沫混凝土减震层的减震机理。使用ABAQUS有限元软件建立精细化隧道结构模型,其中泡沫混凝土减震层采用可表征泡沫混凝土受压行为... 详细信息

近年来泡沫混凝土材料因优良的抗震性能逐渐被推广应用于隧道减震层结构,本研究分析了强震作用下公路隧道泡沫混凝土减震层的减震机理。使用ABAQUS有限元软件建立精细化隧道结构模型,其中泡沫混凝土减震层采用可表征泡沫混凝土受压行为的可压缩泡沫本构模型,用于分析强震作用下隧道二次衬砌结构损伤。结果表明,隧道结构在水平向与竖向地震荷载共同作用下的损伤比水平向荷载单独作用的情况严重,泡沫混凝土减震层虽不能从根本上改变隧道结构受力状态,但可显著降低二次衬砌的内力幅值。其次对比了不同厚度泡沫混凝土减震层的减震效果得出,对于穿越高烈度地震区公路隧道,当采用厚度为0.4 m的泡沫混凝土减震层时,其在强震作用下减震效能最高。

关键词：泡沫混凝土减震层公路隧道地震响应隧道损伤