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基底泥岩非均匀膨胀作用的隧道仰拱变形规律分析 被引量：1
1
作者 许江波 李强 +4 位作者 刘一凡 程芳卉 林晋海 陈绍华 詹皓辰 《长安大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期102-113,共12页
泥岩隧道仰拱在运营过程中常发生变形问题,基底围岩吸水膨胀后将直接影响仰拱的受力状态。为探究基底围岩非均匀膨胀作用下隧道仰拱的受力变形规律,依托兰新(兰州—新疆)高速铁路线路中的SJZ隧道,采用有限元软件ABAQUS对该泥岩隧道仰拱... 泥岩隧道仰拱在运营过程中常发生变形问题,基底围岩吸水膨胀后将直接影响仰拱的受力状态。为探究基底围岩非均匀膨胀作用下隧道仰拱的受力变形规律,依托兰新(兰州—新疆)高速铁路线路中的SJZ隧道,采用有限元软件ABAQUS对该泥岩隧道仰拱底鼓过程进行数值建模分析,采用热力学等效体积膨胀模拟基底围岩的不均匀膨胀,并结合现场围岩勘探数据和道面上拱监测数据,分析隧道仰拱底部病害的受力变形特征。研究结果表明:隧道仰拱结构的受力变形呈集中变化现象,隧道中部变形最大,并且向两端断面逐渐减小,隧道回填层表面的内力由膨胀中心区域向四周逐渐降低,仰拱底鼓量最大为28.2 mm,最大主应力为2.2 MPa,此时达到混凝土极限拉伸状态,导致隧道仰拱开裂;隧道仰拱不均匀底鼓与基底膨胀性围岩分布相关,围岩破碎引起的体积膨胀是导致隧道仰拱底鼓的主要原因;隧道仰拱在不均匀底鼓过程中,中心断面的最大主应力左侧为正,右侧为负,说明仰拱填充表面左侧受拉,右侧受压;仰拱回填层横向的竖向变形分为3段,靠近膨胀中心的轨道上方为主底鼓区,区内底鼓量基本一致,两侧底鼓为伴随性底鼓,且隧道底鼓量由中心沿两侧递减。研究结果可为泥岩隧道仰拱施工设计优化提供理论依据与技术参考。 展开更多
关键词 隧道工程 仰拱底鼓 数值模拟 变形规律
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预应力锚杆支护深埋隧道围岩应变软化弹塑性分析 被引量：2
2
作者 邹金锋 伍钦铧 《地下空间与工程学报》 北大核心 2025年第3期759-773,共15页
为探明富水地层条件下预应力锚杆对隧道支护时的力学状态,以深埋隧道为例,基于三维Hoek-Brown屈服准则,考虑水力耦合及围岩应变软化的影响,将预应力锚杆视为带有锚垫板及两端应变不为零的被动锚杆模型,对隧道围岩进行了弹塑性分析,由此... 为探明富水地层条件下预应力锚杆对隧道支护时的力学状态,以深埋隧道为例,基于三维Hoek-Brown屈服准则,考虑水力耦合及围岩应变软化的影响,将预应力锚杆视为带有锚垫板及两端应变不为零的被动锚杆模型,对隧道围岩进行了弹塑性分析,由此采用粘结滑移理论建立了预应力锚杆剪切应力分布及端部预应力的数值计算方法,并通过与相关工程案例计算结果的对比分析,验证了本文计算方法的合理性。同时,依托实际工程对不同因素影响下围岩应力和位移的变化规律进行参数分析。结果表明:本文方法计算得到的锚杆轴力最大值、隧道表面力和锚杆中性点位置均与所选取工程案例的监测值拟合良好,且当锚杆剪切应力达到隧道壁峰值应力时,在隧道壁附近锚杆与围岩之间会发生解耦现象;依托实际工程反映了本文方法可有效解决深埋隧道预应力锚杆在工程中的设计计算问题,且预应力锚杆安装后可有效减小围岩变形,相比被动锚杆,其支护效果更好,研究成果可为类似工程地质条件下深埋隧道支护设计提供理论指导。 展开更多
关键词 富水地层 预应力锚杆 深埋隧道 三维Hoek-Brown屈服准则 粘结-滑移理论
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侧部注浆点布设对盾构隧道受荷变形影响分析
3
作者 黄大维 陈后宏 +3 位作者 赵梽錡 徐长节 耿大新 江强波 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第8期1595-1606,共12页
盾构隧道纠偏注浆作为一种非开挖隧道变形整治技术得到了工程应用,但纠偏注浆点的布设暂无依据,也缺乏相关分析。为了分析不同纠偏注浆点对隧道变形纠偏效果的影响,在室内模型试验的基础上建立侧部注浆仿真模型,开展了纠偏注浆点的布设... 盾构隧道纠偏注浆作为一种非开挖隧道变形整治技术得到了工程应用,但纠偏注浆点的布设暂无依据,也缺乏相关分析。为了分析不同纠偏注浆点对隧道变形纠偏效果的影响,在室内模型试验的基础上建立侧部注浆仿真模型,开展了纠偏注浆点的布设方式对盾构隧道的影响分析。在已建模型的基础上对侧部单点和多点注浆模式的多种工况进行模拟,读取不同工况下隧道所受单位水平轴力、附加土压力、直径变化以及挠曲变形数据,分析表明:盾构隧道在水平注浆压力作用下会发生竖椭圆变形,且盾构隧道向注浆对侧发生水平挠曲变形;注浆点与隧道的净距离越小,注浆对隧道侧部产生的最大水平土压力越大,但注浆附加土压力的影响范围越小,当纠偏范围较小时,建议采用单点注浆;相同注浆量下,多注浆点均匀注浆既有利于盾构隧道附加土压力的均匀分布,当纠偏范围较大时,建议采用多点同时注浆的模式。 展开更多
关键词 隧道工程 注浆模式 数值模拟 盾构隧道 注浆纠偏 模型试验
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铁路隧道抗震目标可靠指标研究
4
作者 胡炜 汤印 +1 位作者 谭信荣 喻渝 《地下空间与工程学报》 北大核心 2025年第6期2141-2147,共7页
目前我国已初步完成铁路隧道极限状态法转轨,建立了铁路隧道结构在自重及围岩荷载作用下的极限状态设计方法,但未对铁路隧道在地震荷载作用下的极限状态法展开详细研究。为进一步完善铁路隧道极限状态设计体系,明确铁路隧道结构抗震目... 目前我国已初步完成铁路隧道极限状态法转轨,建立了铁路隧道结构在自重及围岩荷载作用下的极限状态设计方法,但未对铁路隧道在地震荷载作用下的极限状态法展开详细研究。为进一步完善铁路隧道极限状态设计体系,明确铁路隧道结构抗震目标可靠指标以建立铁路隧道抗震极限状态设计方法,采用校准法对现行铁路隧道衬砌及明洞抗震通用参考图进行了可靠度校准,并基于校准结果提出了铁路隧道抗震目标可靠指标。结果表明:铁路隧道结构抗震可靠指标主要与围岩级别及结构类型相关,具体表现为衬砌可靠指标小于明洞可靠指标,Ⅴ级围岩下结构可靠指标小于Ⅳ级围岩可靠指标;考虑不同围岩级别下各结构的权重系数后,铁路隧道抗震可靠指标的平均值为6.81,大于现行规范提出的铁路隧道结构在自重及围岩压力作用下的目标可靠指标4.2,现行衬砌及明洞的抗震可靠度水平较高;结合铁路隧道抗震通用参考图可靠度校准结果和现行规范中的目标可靠指标,确定铁路隧道抗震目标可靠指标安全等级一级时为4.7,二级为4.2,三级为3.7。 展开更多
关键词 铁路隧道 目标可靠指标 校准法 抗震可靠指标 二次衬砌 明洞
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地铁隧道并行下穿影响下既有管线纵向变形响应研究
5
作者 傅金阳 孙前辉 +3 位作者 杨州 夏祎倩 阳军生 肖超 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第3期182-194,共13页
为评估盾构隧道下穿对既有管线的影响并制定保护方案,基于半无限空间Mindlin解及统一土体移动模型,建立考虑盾构推力、刀盘摩擦力、盾壳摩擦力、注浆压力和地层损失的土体位移计算模型并得到解析解;将既有管线简化为Euler-Bernoulli梁,... 为评估盾构隧道下穿对既有管线的影响并制定保护方案,基于半无限空间Mindlin解及统一土体移动模型,建立考虑盾构推力、刀盘摩擦力、盾壳摩擦力、注浆压力和地层损失的土体位移计算模型并得到解析解;将既有管线简化为Euler-Bernoulli梁,建立3参数Kerr地基模型下的管线纵向受力平衡微分方程并计算;通过依托工程进行验证并开展参数分析。结果表明:较有限元法和Pasternak地基模型,所提计算方法得到的管线纵向变形与监测数据吻合更好,管线纵向弯曲应变结果偏于保守;增大盾构隧道与并行管线的水平净距和纵向净距会使既有管线变形与弯矩减小,当水平净距小于1倍盾构隧道直径、竖向净距小于2.5倍盾构隧道直径时,既有管线的变形与弯矩均显著增大;两者间水平夹角增加会导致既有管线的纵向变形减小,但相比垂直下穿,盾构隧道并行下穿将导致管线竖向变形增大6倍,弯矩最值增大4倍;管线的竖向倾角对其纵向受力变形影响较小,可以最小竖向净距为基本条件简化计算。 展开更多
关键词 地铁隧道 并行下穿 既有管线 解析解 MINDLIN解 Kerr地基模型
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富水泥质板岩隧道围岩膨胀与支护结构互馈机制
6
作者 左清军 陈珍明 +2 位作者 李攀 陈福榜 邓茂林 《地下空间与工程学报》 北大核心 2025年第4期1236-1249,共14页
为表征在膨胀作用和支护结构约束下围岩和支护结构的相互作用关系,以泥质板岩的膨胀问题为切入点,开展膨胀特性试验、室内隧道缩尺物理模型试验及数值模拟,揭示了富水环境下泥质板岩隧道围岩膨胀与支护结构的相互作用过程,构建了富水环... 为表征在膨胀作用和支护结构约束下围岩和支护结构的相互作用关系,以泥质板岩的膨胀问题为切入点,开展膨胀特性试验、室内隧道缩尺物理模型试验及数值模拟,揭示了富水环境下泥质板岩隧道围岩膨胀与支护结构的相互作用过程,构建了富水环境下泥质板岩隧道围岩膨胀与支护结构互馈模型。结果表明:在富水环境下,基于围岩与支护结构的变形以及隧道位移与膨胀应力的关系,根据围岩的峰值膨胀力预测隧道的极限变形量,可为膨胀岩隧道变形控制提供参考;膨胀岩隧道围岩与支护结构之间的相互作用是一个长期的"互馈"过程,围岩与支护结构表现为"促进与抑制"的关系,即围岩膨胀促使支护结构变形,支护结构反过来抑制围岩变形。研究成果可为膨胀岩隧道工程的设计与施工提供借鉴。 展开更多
关键词 软岩隧道 围岩支护结构互馈模型 模型试验 泥质板岩 富水环境
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密封垫沟槽间距对管片接缝应力的影响研究 被引量：1
7
作者 唐雄俊 《四川建筑》 2025年第3期109-111,共3页
依托甬舟铁路金塘海底铁路隧道工程,针对盾构隧道采用的螺栓孔外侧布置双道密封垫防水体系,利用有限元软件ABAQUS建立二维密封垫-管片模型,通过设置双道密封垫之间的沟槽间距,分析正常压缩工况下,不同沟槽间距下密封垫对管片接缝混凝土... 依托甬舟铁路金塘海底铁路隧道工程,针对盾构隧道采用的螺栓孔外侧布置双道密封垫防水体系,利用有限元软件ABAQUS建立二维密封垫-管片模型,通过设置双道密封垫之间的沟槽间距,分析正常压缩工况下,不同沟槽间距下密封垫对管片接缝混凝土局部受力的影响。研究表明:(1)正常压缩工况下,螺栓孔外侧布置双道密封垫不会对管片沟槽造成破坏。(2)密封垫的截面形式影响管片沟槽表面应力分布形式。该工程选用有脚部形式的弹性密封垫,正常压缩工况下,混凝土管片应力变化区域主要是密封垫脚部与混凝土管片接触处和密封垫侧端与混凝土管片接触处。(3)正常压缩工况下,部分区域应力为0,即“应力间断”,表明密封垫正常压缩对该区域混凝土未产生影响。随着管片沟槽间距的增加,混凝土管片应力变化区域范围变小,且应力间断区域范围加大。 展开更多
关键词 盾构隧道 双道密封垫 混凝土管片 局部应力 数值模拟
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不同软硬互层厚度比围岩隧道破坏特征研究
8
作者 范祥 洪铭 《地下空间与工程学报》 北大核心 2025年第6期2026-2039,共14页
软硬互层岩体的受力较为复杂,预制不同软硬互层厚度比的互层围岩隧道试件,通过试验研究互层围岩隧道周围的变形破坏特征,并采用数值模拟对互层围岩隧道周围的应力、应变分布进行分析对比。结果表明:当相对较软层较厚时,隧道的破坏受相... 软硬互层岩体的受力较为复杂,预制不同软硬互层厚度比的互层围岩隧道试件,通过试验研究互层围岩隧道周围的变形破坏特征,并采用数值模拟对互层围岩隧道周围的应力、应变分布进行分析对比。结果表明:当相对较软层较厚时,隧道的破坏受相对较软层压缩的影响更大,隧道轴向压缩变形量较大;当相对较硬层较厚时,隧道的破坏受相对较硬层岩层断裂的影响更大;当互层厚度均较薄时,更薄的岩层使隧道周围岩体的变形破坏更为连续。具体表现为:(1)相对较硬层10 mm且相对较软层10 mm工况下的试件整体破坏模式为强孔洞破坏模式,拱顶和拱底处张拉破坏较为严重,易在拱肩和拱脚处出现压-剪切复合型裂缝;(2)相对较硬层10 mm且相对较软层20 mm工况下的试件整体破坏模式为强压缩破坏模式,压剪破坏在拱腰表现明显,易在拱肩和拱脚处出现压-剪切复合型裂缝;(3)相对较硬层20 mm且相对较软层10 mm工况下的试件整体破坏模式为断裂破坏模式,拱顶下沉明显,拱腰附近应力水平较高,但破坏程度较小。 展开更多
关键词 软硬互层岩体 大跨度隧道 互层厚度比 双轴压缩
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双向地震作用下跨断层破碎带隧道地震响应动力学试验研究 被引量：2
9
作者 陶志刚 赵易 +3 位作者 丰于翔 张晓宇 何满潮 毛玉铤 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期637-650,共14页
通过开展大型振动台试验,研究NPR锚索支护及跨断层破碎带隧道在水平和竖向地震作用下的围岩、隧道结构、锚索的动力响应及破坏规律。研究结果表明:破碎带对地震波具有明显的放大效应,且围岩条件越差,地震响应越明显;在双向地震作用下,... 通过开展大型振动台试验,研究NPR锚索支护及跨断层破碎带隧道在水平和竖向地震作用下的围岩、隧道结构、锚索的动力响应及破坏规律。研究结果表明:破碎带对地震波具有明显的放大效应,且围岩条件越差,地震响应越明显;在双向地震作用下,模型围岩的加速度响应随埋深的增大而减小,在地基深处,Z向地震波响应显著,浅层X向地震波响应显著;在双向地震反复拉压作用下,隧道拱顶处主要受Z向地震作用影响、拱腰处主要受X向地震作用影响、拱肩处主要受XZ双向地震作用影响,因此,隧道结构在地震作用下表现出“拱肩—拱腰—拱顶”的破坏发展机制;地震作用后,隧道拱肩处产生大变形破坏,但并未发生坍塌,说明NPR锚索具有较大变形量及较强的对灾变围岩的保持能力。 展开更多
关键词 地震响应 振动台试验 NPR锚索 双向地震
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运用C-T型快速连接件的大直径盾构隧道纵缝接头力学行为分析 被引量：1
10
作者 柳献 白海文 +3 位作者 张帆 赖鹏邦 章邦超 叶宇航 《中国公路学报》 北大核心 2025年第4期158-170,共13页
大直径盾构隧道受非均布水土压力作用后,产生较大内力的同时,不同接头位置也产生不同轴力和弯矩,以此为背景,设计接头足尺试验。针对大直径盾构隧道内力大和管片厚的特性,设计了单排和双排C-T连接件分布的2种纵缝接头,通过试验深入研究... 大直径盾构隧道受非均布水土压力作用后,产生较大内力的同时,不同接头位置也产生不同轴力和弯矩,以此为背景,设计接头足尺试验。针对大直径盾构隧道内力大和管片厚的特性,设计了单排和双排C-T连接件分布的2种纵缝接头,通过试验深入研究了其承载性能和适用性。此外,针对不同轴力和弯矩组合,设计了不同偏心距试验来定量探究2种C-T型快速连接件接头在不同偏心距下的力学行为。最后,对比讨论了2种接头的受力演变特征、破坏模式和受力机制等。结果表明:(1)C-T型快速连接件接头的受力全过程可以划分为自协调阶段、弹性变形阶段和弹塑性变形阶段;(2)偏心距对接头受力的影响规律可以用指数递减函数来概括;(3)连接件的受力状态和预埋件对周围混凝土的作用情况,都是影响单排C-T连接件接头和双排C-T连接件接头承载性能的关键因素,2种接头的破坏模式有所区别;(4)双排C-T连接件接头的承载力和转动刚度大于单排C-T连接件接头,但延性偏小。通过对C-T型纵缝接头全过程受力机制的探究,为进一步促进该接头在大直径盾构隧道中的运用在大直径盾构隧道中的运用,提供了指导和数据支撑。 展开更多
关键词 隧道工程 C-T连接件 足尺试验 大直径盾构隧道 纵缝接头
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圆形隧洞不同接触条件下衬砌最大主应力灵敏度分析 被引量：1
11
作者 唐彬雪 吴庆良 +2 位作者 黎强 刘冒佚 郭鸿雁 《公路交通科技》 北大核心 2025年第6期179-188,共10页
【目标】为保证隧道衬砌有效发挥作用,优化对衬砌参数设计,分析不同接触条件下各参数对衬彻应力的灵敏度。【方法】基于复变函数方法,针对围岩-衬砌界面光滑接触与完全接触2种不同接触条件,建立了两向不等压原岩应力场与开挖扰动应力场... 【目标】为保证隧道衬砌有效发挥作用,优化对衬砌参数设计,分析不同接触条件下各参数对衬彻应力的灵敏度。【方法】基于复变函数方法,针对围岩-衬砌界面光滑接触与完全接触2种不同接触条件,建立了两向不等压原岩应力场与开挖扰动应力场共同作用下衬砌最大主应力的灵敏度分析模型;绘制了各参数对应的系统特性曲线,并设计了双向扰动敏感系数和归一化灵敏度计算方法,以纵、横向对比不同界面接触条件下的参数灵敏度。【结果】当环境应力、弹性模量、泊松比及衬砌尺寸4类9个参数取值相同时,系统特性曲线显示,完全接触条件下衬砌的最大主应力比光滑接触条件下更大。双向扰动敏感系数分析表明,2类接触条件下衬砌最大主应力对各参数的敏感程度在趋势上大致相同,均可分为3级:第Ⅰ级为高灵敏,包括垂直地应力、侧压力系数;第Ⅱ级为中灵敏,包括弹性模量;其余因素为第Ⅲ级;归一化灵敏度分析表明,不同接触条件下衬砌的最大主应力主要与垂直地应力、侧压力系数、围岩弹性模量、衬砌弹性模量4个参数有关,归一化灵敏度累计占比均超过80%。【结论】隧洞设计时应重点关注隧址的选择,尽可能减小衬砌的弹性模量,选择高强低弹的衬砌材料。 展开更多
关键词 隧道工程 灵敏度 复变函数 光滑接触 完全接触
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含裂隙土质隧道降雨入渗双通道渗流模型 被引量：2
12
作者 邱军领 贾玎 +2 位作者 赖金星 唐琨杰 强磊 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第3期548-558,共11页
通过含单一裂隙土层局部渗流性态分析中得到的现象和结果,提出双通道渗流模型理论。基于阶跃函数推导了降雨诱发渗流的边界条件及其转换公式,以既有文献中的降雨入渗模型为基础,讨论了阶跃函数过渡区长度的设定,结果发现过渡区长度为4或... 通过含单一裂隙土层局部渗流性态分析中得到的现象和结果,提出双通道渗流模型理论。基于阶跃函数推导了降雨诱发渗流的边界条件及其转换公式,以既有文献中的降雨入渗模型为基础,讨论了阶跃函数过渡区长度的设定,结果发现过渡区长度为4或8个单位时,计算结果较为准确。应用上述结果,通过COMSOLMultiphysics多物理场耦合方法模拟了双通道渗流效应,并探究降雨入渗情况下含裂隙土体的隧道围岩变形特征。同时根据可能影响隧道降雨入渗变形特征的因素包括裂隙位置、降雨强度、裂隙宽度进行多因素影响性分析。结果表明:随着降雨时间的增长,近裂隙一侧隧道拱顶沉降和上部水平位移值明显高于远裂隙侧;裂隙宽度越大,降雨入渗扩展越快,隧道产生的位移越大。对比2 mm裂隙宽度的拱顶沉降和上部水平位移,隧道上方存在8 mm宽度裂隙时,拱顶沉降最大值达328 mm,增幅达6.5%,上部水平位移最大值为26 mm,增幅达44%;降雨强度则对隧道围岩的影响较小。 展开更多
关键词 含裂隙土质隧道 降雨入渗 双通道渗流效应 阶跃函数 变形特征
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穿越走滑断层隧道柔性接头抗错性能试验研究
13
作者 粟威 陶伟明 +4 位作者 匡亮 张熙 申玉生 曹彧 胡炜 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第6期123-133,共11页
以西部高烈度地区穿越活动断裂带隧道工程为依托,开展大型模型试验,对左旋走滑断层运动下隧道结构的变形模式、受力特征和破坏形态进行分析。深入研究穿越断层破碎带整体式隧道结构,采用节段式衬砌和柔性接头连接下隧道结构的应变响应... 以西部高烈度地区穿越活动断裂带隧道工程为依托,开展大型模型试验,对左旋走滑断层运动下隧道结构的变形模式、受力特征和破坏形态进行分析。深入研究穿越断层破碎带整体式隧道结构,采用节段式衬砌和柔性接头连接下隧道结构的应变响应、位移形式、内力分布和破坏模式,旨在探究断层强制位移作用下隧道结构的响应规律,得出铰接设计对隧道结构抗错断性能提升的影响。研究结果表明,在断层破碎带内设置15 cm长度衬砌节段,并以30 cm长度节段向两侧过渡,衬砌节段之间采用柔性接头连接形式,能够有效减小断层破裂面附近隧道结构的拉、压应变峰值,其中左拱腰处应变峰值降幅达到84.6%;柔性接头可通过剪切、扭转变形承担围岩传递至隧道结构的位错,隧道结构的位移曲线在柔性接头处出现不连续现象;断层走滑错动作用下断层带与活动盘交界面隧道结构受弯最严重,隧道拱腰和拱脚处弯矩最大,采用抗错断措施之后拱腰弯矩降幅最大达到87.1%;柔性接头能够避免衬砌大范围开裂和损伤,仅出现衬砌局部拉、压破坏,显著提升隧道结构的抗错断性能。为高烈度地区穿越活动断裂带隧道工程的抗错断设计提供一定的参考依据。 展开更多
关键词 铁路隧道 走滑断层 柔性接头 节段衬砌 抗错断性能 模型试验
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跨黏滑断层隧道地震动力响应及减震层参数优化研究
14
作者 匡亮 粟威 +5 位作者 申玉生 陶伟明 田四明 黎旭 唐思聪 汪辉武 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第12期132-143,共12页
针对跨黏滑断层隧道地震动力响应及减震层设计优化问题,以某高海拔、高烈度区活动断层铁路隧道为背景,采用有限差分数值模拟方法,分析跨黏滑断层隧道在不同地震动强度、断层倾角以及隧道与断层交角下结构动力响应特征和影响范围,提出重... 针对跨黏滑断层隧道地震动力响应及减震层设计优化问题,以某高海拔、高烈度区活动断层铁路隧道为背景,采用有限差分数值模拟方法,分析跨黏滑断层隧道在不同地震动强度、断层倾角以及隧道与断层交角下结构动力响应特征和影响范围,提出重点设防部位和相应的地震影响分区,并对不同减震层布设形式及设计参数下结构应变响应、变形特征和受力形式进行对比分析,得出减震层优化设计参数。研究表明,地震动峰值加速度由0.3g增大至0.6g时,隧道横断面变形响应增大42.7%~127.2%,最大主应力峰值增大16.8%~63.0%,主应力集中在断面拱顶和左右拱肩部位,断层带内部以及下盘围岩与交界面附近区域地震响应最大,应作为抗震设防的重点区域。以拱顶剪应力作用系数T_(γ)=3为主要和次要影响区的分界点,T_(γ)=2为次要和非影响区的分界点,得到不同地震动强度、断层倾角、隧道与断层交角下隧道结构地震影响分区范围,在动峰值加速度0.6g、断层倾角和交角为30°时,主要影响区达到上盘4d、下盘4d和断层带范围。采用减震层设计后,结构在断层带最大主应力峰值明显减小,拱顶、仰拱、左右拱腰应力峰值减小20.6%~81.7%,结构变形最大减小11.4%。全长范围布设和间隔12 m布设减震层后,剪应力作用系数分别减小39.1%和34.3%,横断面全环布设和“拱顶+拱肩+拱脚”局部布设减震层后,剪应力作用系数分别减小38.5%及32.3%;当采用纵向间隔12 m、“拱顶+拱肩+拱脚”局部布设减震层时,可达到减震与经济性兼顾的效果。 展开更多
关键词 铁路隧道 黏滑断层 动力响应 影响分区 减震层 参数优化
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考虑中间主应力的M-C强度准则经验模型与适用性
15
作者 张建俊 冉佳莹 +4 位作者 姜英杰 孙闯 贾宝新 尹奇亮 王慧 《公路交通科技》 北大核心 2025年第11期156-166,共11页
【目标】为了解决传统Mohr-Coulomb强度准则中忽视中间主应力产生的局限性,研究建立更贴合实际的Mohr-Coulomb强度准则经验模型,以提升其对岩石强度预测的准确性及工程适用性。【方法】基于岩石破坏临界状态理论,采用函数拟合方法,通过... 【目标】为了解决传统Mohr-Coulomb强度准则中忽视中间主应力产生的局限性,研究建立更贴合实际的Mohr-Coulomb强度准则经验模型,以提升其对岩石强度预测的准确性及工程适用性。【方法】基于岩石破坏临界状态理论,采用函数拟合方法,通过对6种不同岩石分别展开传统三轴及真三轴试验,建立常规三轴与真三轴条件下第一主应力偏差随围压与中间主应力的变化规律函数,以对Mohr-Coulomb强度准则进行修正。【结果】常规三轴条件下,第一主应力偏差与围压成幂函数关系,采用围压的1.7次方项修正后,模型对6种岩石55组三轴试验数据的拟合优度R 2均大于0.97,且仅通过低围压三轴试验即可准确预测高围压阶段的岩石强度;真三轴条件下,忽视中间主应力导致的第一主应力偏差与中间主应力成对数函数关系,引入对数修正项后,优化模型对128组真三轴试验数据的拟合优度达0.951,其中对Westerly花岗岩的拟合效果尤为显著;结合月直山隧道水压致裂实测数据反算地应力,水平测孔、铅直测孔第一主应力计算误差均值分别为4.34%和0.95%。【结论】改进模型可精准预测岩石强度,解决传统准则缺陷,满足岩土工程稳定性分析需求,工程适用性良好。 展开更多
关键词 隧道工程 M-C强度准则 三轴试验 中间主应力 破坏临界状态 水压致裂法
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考虑支护刚度的隧道形变压力计算方法探讨
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作者 胡炜 王志龙 +2 位作者 喻渝 谭信荣 张涛 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第10期159-166,共8页
形变压力作为支护与围岩共同变形中产生的接触压力,与支护结构刚度密切相关。为明确支护刚度与形变压力的关系,采用统计回归方法对深埋隧道形变压力现场实测数据进行分析,研究支护刚度对形变压力的影响规律,并采用多因素分析方法,研究... 形变压力作为支护与围岩共同变形中产生的接触压力,与支护结构刚度密切相关。为明确支护刚度与形变压力的关系,采用统计回归方法对深埋隧道形变压力现场实测数据进行分析,研究支护刚度对形变压力的影响规律,并采用多因素分析方法,研究考虑支护刚度等因素的一般深埋隧道形变压力计算方法。研究表明:支护刚度与隧道跨度、断面形状、支护结构弹性模量、厚度相关,在形变压力实测数据对应的隧道断面形状变化不大的前提下,可采用喷混(含钢架)截面抗弯刚度表征支护刚度;形变压力与喷混(含钢架)截面抗弯刚度、围岩级别及隧道跨度正相关,截面抗弯刚度和围岩级别采用指数函数、隧道跨度采用线性函数进行形变压力公式拟合的相关系数最高;采用提出的形变压力计算公式得到的围岩形变压力值低于现行隧道规范松动压力公式计算得到的压力值;基于形变压力样本数据特征,建立的形变压力计算方法主要适用于隧道跨度为12.0~15.2 m、喷混(含钢架)截面抗弯刚度为(0.02~5.00)×10^(7) N·m^(2)的一般围岩条件下的深埋双线隧道,研究结论可为深埋隧道围岩形变压力的进一步研究提供参考。 展开更多
关键词 铁路隧道 形变压力 统计回归 支护刚度 计算方法 深埋隧道
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内钢圈加固盾构隧道黏结界面力学性能
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作者 周顺华 张克平 +3 位作者 张小会 张权 裴政川 赵旭伟 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期177-186,共10页
开展静力加载条件下加固体与混凝土界面单轴拉伸与单轴剪切的单元体试验,分析了黏结界面的破坏形态、极限承载力、平均黏结强度、荷载-位移曲线以及界面应变变化规律,研究了不同黏结剂厚度、膨胀螺栓等级以及混凝土表面粗糙度对于黏结... 开展静力加载条件下加固体与混凝土界面单轴拉伸与单轴剪切的单元体试验,分析了黏结界面的破坏形态、极限承载力、平均黏结强度、荷载-位移曲线以及界面应变变化规律,研究了不同黏结剂厚度、膨胀螺栓等级以及混凝土表面粗糙度对于黏结界面力学性能的影响。试验结果表明,界面拉伸条件下,黏结界面的最终破坏形态主要为混凝土内聚破坏;剪切条件下,黏结界面的最终破坏形态主要为加固体与黏结剂界面的脱开。黏结界面极限承载力和黏结强度均随黏结剂厚度的减小而增大,而界面厚度为1 mm对应的拉伸极限承载力和剪切极限承载力较2 mm厚度仅提高了4.6%和5.6%,却极大地增加了环氧树脂的注浆难度,因此选择界面厚度为2 mm更为合理。增加膨胀螺栓加固可显著提升黏结界面的拉伸和剪切强度,推荐使用M18膨胀螺栓,特殊工况下也可使用M20提升加固效果。混凝土表面越粗糙,黏结界面黏结强度就越大,其中混凝土表面粗糙度对黏结界面拉伸黏结强度的影响要大于对剪切黏结强度的影响。 展开更多
关键词 盾构隧道 内钢圈加固 黏结界面 承载性能 试验研究
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基于Diana的隧道拱顶衬砌欠厚及套拱加固处治研究 被引量：1
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作者 胡籍 吴铭芳 +1 位作者 曾仲毅 李宇星 《交通科技》 2025年第3期75-79,共5页
针对隧道拱顶衬砌厚度不足的问题,通过Diana有限元法分析V级围岩公路隧道在拱顶欠厚情况下的受力与变形特征,并评估I10钢架混凝土套拱及边墙钢花管锁脚的处治效果。结果表明,拱顶欠厚会导致受力和变形增大,其中竖向位移增加52.81%,拱顶... 针对隧道拱顶衬砌厚度不足的问题,通过Diana有限元法分析V级围岩公路隧道在拱顶欠厚情况下的受力与变形特征,并评估I10钢架混凝土套拱及边墙钢花管锁脚的处治效果。结果表明,拱顶欠厚会导致受力和变形增大,其中竖向位移增加52.81%,拱顶安全系数降低,开始出现裂缝。采用I10钢架混凝土套拱加固后,竖向位移减少31.84%,裂缝宽度显著降低,拱顶安全系数增大,裂缝消失。套拱加固并增设边墙锁脚后,竖向位移减少近50%,拱顶无裂缝且安全系数进一步增大,但锁脚处拱脚外侧裂缝宽度显著增加。因此,套拱、套拱结合边墙锁脚对衬砌拱顶欠厚的处治效果均较好,前者拱脚受力变形较优,后者拱顶较优。 展开更多
关键词 隧道工程 Diana有限元分析 裂缝特征 二次衬砌欠厚影响 套拱加固效果分析
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地表堆载作用下双圆盾构隧道破坏机制试验研究
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作者 柳献 刘震 +1 位作者 李家平 王如路 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第3期487-494,共8页
盾构隧道在服役期间,易受周边工程活动影响导致较大的变形或内力响应。为研究双圆盾构隧道在周边环境扰动下的结构鲁棒性能,为隧道运维提供理论依据,设计并开展了双圆盾构隧道原型结构破坏性试验,采用拟静力试验方法模拟了隧道结构在地... 盾构隧道在服役期间,易受周边工程活动影响导致较大的变形或内力响应。为研究双圆盾构隧道在周边环境扰动下的结构鲁棒性能,为隧道运维提供理论依据,设计并开展了双圆盾构隧道原型结构破坏性试验,采用拟静力试验方法模拟了隧道结构在地表堆载意外作用下的外部荷载状态。基于对试验过程中结构和接头的变形响应演化分析,揭示了双圆盾构隧道结构的破坏机制。研究结果表明,双圆盾构隧道结构在地表堆载意外工况下呈现典型初始线性、塑性损伤快速累积和整体失稳3个阶段。当长轴收敛变形达到25 mm左右时,6号、8号和3号负弯矩接头依次进入弹塑性阶段,结构整体亦进入塑性损伤快速累积阶段(第二阶段)。当左半环底部7号正弯矩接头外弧面混凝土压溃,内弧面铸铁手孔板开裂后,结构基本进入整体失稳阶段(第三阶段)。最终随着左半环上角部B7管片本体受弯破坏,结构彻底丧失承载能力。结构鲁棒性评价表明,双圆盾构隧道相比类矩形盾构隧道更好地利用了圆形隧道的优良受力性能,整体鲁棒性评价指标也更高。研究进一步建立了结构整体收敛变形和接头转角、接头张开量的相互关系,发现受结构、接头构造及材料性能影响,双圆盾构隧道结构在地表堆载意外工况下初期变形主要来源于3号、6号和8号负弯矩接头,在第二阶段后期随着内力重分布,7号正弯矩接头迅速达到线性极限,并进入塑性状态,导致结构左半环收敛变形快速发展。根据结构及接头受力机制,实际隧道运维期间重点监测的关键部位应包含结构长短轴收敛变形、腰部及小海鸥块侧负弯矩接头内弧面压碎及正弯矩接头内弧面张开情况。 展开更多
关键词 双圆盾构隧道 原型结构试验 地表堆载 破坏机制 鲁棒性评价 监测部位
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锚索式悬浮隧道考虑跨内支撑刚度与边界刚度的涡振特性分析
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作者 易壮鹏 尹新华 +2 位作者 李宇杰 曾有艺 潘权 《振动与冲击》 北大核心 2025年第15期28-40,共13页
悬浮隧道是一种超长水下交通结构,洋流作用下考虑跨内支撑刚度与边界刚度影响的涡激振动特性研究及涡激振动幅值预测至关重要。将管节与锚索、两端边界的连接等效为刚度贴近工程实际的竖向、转动向弹性约束,建立了同时考虑这两类刚度影... 悬浮隧道是一种超长水下交通结构,洋流作用下考虑跨内支撑刚度与边界刚度影响的涡激振动特性研究及涡激振动幅值预测至关重要。将管节与锚索、两端边界的连接等效为刚度贴近工程实际的竖向、转动向弹性约束,建立了同时考虑这两类刚度影响的锚索式悬浮隧道涡激振动动力模型,采用尾流振子考虑流固耦合作用。参阅已有文献拟定悬浮隧道设计参数和约束刚度参数,讨论了各种跨内与边界刚度组合对涡激振动特性的影响。结果表明:不同管节数目时,结构具有类似的涡振规律;刚度的增大可以抑制高阶频率模态的激发;锁定区间内,振动频率在某些流速范围内可达到固有频率的1.20倍左右;涡激响应中观测到了响应幅值“断崖”式突变、模态之间能量转换、“拍”、准周期运动等非线性现象。 展开更多
关键词 锚索式悬浮隧道 涡激振动 跨内支撑刚度 边界刚度 尾流振子
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