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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：1
1
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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考虑支护刚度的隧道形变压力计算方法探讨
2
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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地表堆载作用下双圆盾构隧道破坏机制试验研究
3
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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地表加卸载引起端部受限盾构隧道结构响应模型试验
4
作者 梁荣柱 康成 +4 位作者 王森勇 符宇坤 周正 梅国雄 向黎明 《交通运输工程学报》 北大核心 2025年第3期178-191,共14页
为探明地表临时堆载产生的加卸载过程中端部受限盾构隧道结构受力变形特性,建立了相似比为1∶35的物理模型试验系统,分析了连接车站的端部受限盾构隧道和区间隧道结构在地表加卸载过程结构响应的区别;为更准确地反映盾构隧道这一复杂构... 为探明地表临时堆载产生的加卸载过程中端部受限盾构隧道结构受力变形特性,建立了相似比为1∶35的物理模型试验系统,分析了连接车站的端部受限盾构隧道和区间隧道结构在地表加卸载过程结构响应的区别;为更准确地反映盾构隧道这一复杂构筑物结构的受力变形特性,利用3D打印技术制作盾构隧道管片,拼装出高还原度的错缝无榫槽隧道模型,并与制作的车站模型连接;以车站连接部分正上方矩形堆载为例,设计了多级地表加卸载试验;通过应变片、位移计和土压力盒监测系统测量隧道结构受力变形状态,分析了附加土压力、隧道位移、管片内力和截面变形发展规律。试验结果表明:地表加卸载过程端部受限隧道拱顶附加土压力不受连接车站的影响;与车站连接的接头环与加载中间环相比弯矩更小,且分布更加均匀;端部受限盾构隧道的管环位移受到连接车站的限制,沉降曲线呈不对称分布,接头环拱顶沉降仅为边缘环的58%,且仅为对应区间隧道拱顶的42.6%;端部受限隧道加载中间环收敛变形最大,接头环收敛变形小于对称位置的边缘环;端部受限隧道接头环竖向和横向收敛较为接近,而端部自由的区间隧道竖向收敛远大于横向收敛;端部受限隧道竖向变形能力和恢复能力都受到限制,接头环竖向收敛回弹率仅3.0%;端部受限盾构隧道与区间隧道相比在地表加卸载过程结构变形更小,表现出更强的结构承载性能。研究成果可为服役盾构隧道的保护提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 隧道工程 结构响应 模型试验 端部受限盾构隧道 地表加卸载 收敛变形
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振动荷载作用下地下结构上浮模拟试验研究
5
作者 黄大维 陈后宏 +2 位作者 李彬鑫 耿大新 何炬 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第5期173-183,共11页
基于地铁盾构隧道受列车振动荷载与地下水的影响,设计一种地下结构浮力测试模拟装置,在综合考虑地下水位、地层因素的影响下开展模拟试验,研究振动荷载对地下结构上浮的影响。结果表明:若地下结构同时受振动荷载和地下水作用,则地下水... 基于地铁盾构隧道受列车振动荷载与地下水的影响,设计一种地下结构浮力测试模拟装置,在综合考虑地下水位、地层因素的影响下开展模拟试验,研究振动荷载对地下结构上浮的影响。结果表明:若地下结构同时受振动荷载和地下水作用,则地下水是引起地下结构所受浮力变化的主要因素,水位变化带来的影响更大,而振动荷载会加剧地下结构所受浮力的变化幅度;在振动荷载作用下,同一埋深下地层的渗透性越好,地层孔隙水压进入稳定阶段所需时间越短;地下水位每上升10 cm,砂卵石、砂土和软黏土地层中的孔隙水压分别增大约0.80,0.93和1.00 kPa,地下结构底部孔隙水压亦随水位上升而增大;施加振动荷载后,浮力测试圆筒在3种地层中的最大累计上浮值较振动前分别增加1.88%,5.68%和67.62%,且地下结构同时受地下水浮力以及下卧土层回弹的带动而上浮。振动荷载与地下水对地下结构纵向变形影响不容忽视,应对相关地下结构进行定期沉降监测,必要时加大监测频率。 展开更多
关键词 盾构隧道 地下结构 振动荷载 地下水位 纵向变形 模拟试验
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考虑宏观缺陷的混凝土本构模型及含裂缝隧道衬砌动力损伤特性研究
6
作者 孙雅珍 王龙岩 +4 位作者 吴昌宇 王金昌 于阳 袁立凡 祝奉斌 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第1期107-119,共13页
目前对隧道衬砌动力响应的研究多聚焦于完好隧道,较少涉及初始宏观裂缝存在时对隧道衬砌结构弱化作用下的动力响应。为研究含裂缝隧道衬砌动力损伤特性,首先,基于塑性损伤本构,理论推导考虑材料弱化的宏观缺陷-外荷载耦合损伤本构模型;... 目前对隧道衬砌动力响应的研究多聚焦于完好隧道,较少涉及初始宏观裂缝存在时对隧道衬砌结构弱化作用下的动力响应。为研究含裂缝隧道衬砌动力损伤特性,首先,基于塑性损伤本构,理论推导考虑材料弱化的宏观缺陷-外荷载耦合损伤本构模型;其次,将宏观损伤度为0,0.2,0.3和0.4时混凝土试件抗拉强度的计算结果与试验结果进行对比,验证本构模型的合理性;然后,采用地层-结构法对土体-隧道-列车相互作用关系进行模拟,引入无限单元边界吸收模型边界处的应力波;最后,通过在完整衬砌结构上预制深度为3.5,7.0和10.5 cm裂缝,并调整模型中的损伤参数,系统地研究衬砌结构在不同裂缝深度下考虑材料弱化作用的动力损伤特性。结果表明:推导得到的本构模型理论计算结果与试验结果最大误差仅为7.3%,模型合理;在不同裂缝深度下,竖向振动加速度和竖向振动速度均呈现出拱顶>边墙>仰拱的规律,且与行车道距离成正相关;裂缝深度由0 cm增加到10.5 cm,衬砌结构拱顶、边墙和仰拱的竖向振动加速度分别增大8.4%,2.7%和5.3%,竖向振动速度分别增大15.1%,17.1%和16.7%;裂缝深度从0 cm增加到10.5 cm,拱顶、边墙和仰拱的最大主应力峰值分别增加22.3%,15.5%和减小9.12%,拱顶的最大主应力峰值在裂缝深度为3.5 cm时超过了仰拱,说明动应力响应受行车道距离和初始宏观裂缝引起的应力集中共同影响;在3种不同裂缝深度下,考虑材料弱化作用下的衬砌损伤度较不考虑时分别增大0.039,0.130和0.165。 展开更多
关键词 地铁隧道 动力响应 初始裂缝 宏观缺陷-外荷载耦合损伤 本构模型 混凝土材料弱化
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联络通道顶管法施工始发端主隧道增量应变响应现场试验
7
作者 李晓龙 刘小锋 +2 位作者 于兴国 陈影 何况 《中国公路学报》 北大核心 2025年第6期258-270,共13页
顶管法作为一种新型地铁联络通道施工工法,具有施工周期短、安全性能高等特点,其应用日趋广泛。为研究联络通道顶管法施工过程中始发端主隧道管片结构力学响应规律,依托郑州地铁12号线顶管法联络通道工程开展了现场监测。基于监测结果,... 顶管法作为一种新型地铁联络通道施工工法,具有施工周期短、安全性能高等特点,其应用日趋广泛。为研究联络通道顶管法施工过程中始发端主隧道管片结构力学响应规律,依托郑州地铁12号线顶管法联络通道工程开展了现场监测。基于监测结果,分析了顶管掘进过程中主隧道管片应变增量变化规律及空间分布特征。结果表明:在预支撑阶段,切削环、半切削环及相邻环的环向应变增量呈“竖椭圆形”分布,随着顶推力增加,逐渐向“横椭圆形”转变;在始发破洞阶段,半切削环90°位置处的应变增量变化显著,环向应变增量由预支撑阶段的88×10^(-6)突降至-235×10^(-6),纵向应变增量由-8.0×10^(-6)骤增至70.0×10^(-6),变化速率分别为-12.9×10^(-6)·(100 kN)-1和3.1×10^(-6)·(100 kN)-1;在正常掘进及接收阶段,切削环、半切削环及相邻环的应变增量平稳缓慢变化。当顶推力达到5 000 kN时,切削环210°和330°位置处的环向附加拉应变较大,分别为132×10^(-6)和100×10^(-6),半切削环90°位置处的环向附加压应变达到最大值297×10^(-6)。在施工过程中,顶推力对管片环向应变的影响较为显著,而对纵向应变的影响较小;切削环、半切削环及相邻环在拱底180°位置处的环向应变增量变化相较于拱顶0°位置表现出一定滞后;半切削环与相邻环在90°位置处的环向应变增量差异明显,而在270°位置处的环向应变增量则较为接近。研究结果对地铁联络通道顶管法施工具有一定指导意义。 展开更多
关键词 隧道工程 主隧道 现场试验 应变增量 联络通道 顶管法
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基于随钻参数和掌子面图像信息融合的大断面隧道围岩智能分级模型
8
作者 王明年 夏覃永 +2 位作者 林鹏 孙鸿强 易文豪 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第3期103-115,共13页
为在施工阶段快速、准确地判识隧道围岩级别,提出一种利用随钻参数和掌子面高清数码图像2类多源异构数据进行信息融合的围岩分级模型。以位于山区的2座钻爆法大断面隧道工程为背景,采集随钻参数和掌子面高清数码图像样本各807份,对2类... 为在施工阶段快速、准确地判识隧道围岩级别,提出一种利用随钻参数和掌子面高清数码图像2类多源异构数据进行信息融合的围岩分级模型。以位于山区的2座钻爆法大断面隧道工程为背景,采集随钻参数和掌子面高清数码图像样本各807份,对2类样本信息进行针对性处理;利用处理后的数据,基于随机森林模型和Inception-v3模型训练,分别建立随钻参数围岩智能分级模型和掌子面高清数码图像围岩智能分级模型;运用信息融合技术对2类数据进行特征融合,构建随钻参数和掌子面高清数码图像信息融合的围岩分级模型;依托背景工程对3种模型进行验证与对比。结果表明:在相同的样本条件下,融合分级模型的性能最好,准确率为94.48%,平均召回率为91.52%,平均精确率为91.13%,平衡F分数为91.20%;通过现场试验进一步对比3种模型在全新样本上的性能表现,融合分级模型准确率达到92.31%,已具有工程应用价值,能够实现对现场各掌子面随钻参数和掌子面图像的自动处理与信息提取,并对围岩级别做出智能判识。 展开更多
关键词 大断面隧道 围岩分级 随钻参数 掌子面高清数码图像 信息融合
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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
9
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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滇西土质地层大跨公路隧道开挖面稳定性及开挖工法研究
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作者 张俊儒 马荐驰 +3 位作者 陈鹏涛 张思睿 颜志坚 冯冀蒙 《中国公路学报》 北大核心 2025年第9期242-254,共13页
大跨度公路隧道在软弱土质地层施工时,开挖面的稳定性问题一直是工程领域的关注重点。依托大(理)南(涧)高速公路五茂林隧道,建立考虑台阶虚拟支护力的对数螺旋线失稳破坏模型,对失稳段进行开挖面稳定性研究,并通过强度折减法及现场试验... 大跨度公路隧道在软弱土质地层施工时,开挖面的稳定性问题一直是工程领域的关注重点。依托大(理)南(涧)高速公路五茂林隧道,建立考虑台阶虚拟支护力的对数螺旋线失稳破坏模型,对失稳段进行开挖面稳定性研究,并通过强度折减法及现场试验验证工法转换有效性。结果表明:失稳段台阶虚拟支护力与维持稳定开挖面支护力所做功率比值仅为0.77,无法满足开挖面稳定性要求;随着隧道开挖跨度和进尺的增加,开挖面稳定系数显著下降;采用三台阶开挖时,开挖跨度由14m增至18m时,稳定系数降低了47.3%;开挖进尺从0.5m增至1.5m时,稳定系数降低了35.6%;针对不同土质地层,内摩擦角对于开挖面稳定性贡献大于黏聚力。数值模拟结果表明:采用三台阶七步法相较于三台阶法,开挖面最大挤出量和超前核心土预收敛变形分别降低了45.5%和48.2%,开挖安全系数由0.81提升至1.14,开挖面稳定性显著增强。现场试验表明:三台阶七步法实施后初支结构安全,拱顶沉降变形得到了有效控制。基于上述研究,建议滇西土质地层中隧道开挖跨度超过15m时,开挖工法由三台阶法转为三台阶七步法,通过预留核心土以确保施工安全与稳定性。 展开更多
关键词 隧道工程 大跨隧道 极限分析上限法 开挖面稳定性 安全系数
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不同环向接头影响下盾构隧道管片受力特性精细化数值研究
11
作者 石钰锋 周宇航 +3 位作者 胡梦豪 黄大维 蔡家城 蒋亚龙 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第3期116-128,共13页
为提高对盾构隧道管片的数值模拟精度,基于等效刚度设计原理,将盾构管片结构分析模型逐步细化,建立可考虑环向接头刚度折减、接头非连续性和螺栓预紧力的盾构隧道精细化数值模型;对均质圆环管片模型、开槽接头管片模型及所建模型进行相... 为提高对盾构隧道管片的数值模拟精度,基于等效刚度设计原理,将盾构管片结构分析模型逐步细化,建立可考虑环向接头刚度折减、接头非连续性和螺栓预紧力的盾构隧道精细化数值模型;对均质圆环管片模型、开槽接头管片模型及所建模型进行相同堆载工况下的数值分析,考察不同环向接头影响下盾构管片的受力特性区别;开展模型试验,对3种模型的计算结果进行验证。结果表明:相较于均质圆环管片模型,开槽接头管片模型考虑了接头刚度折减,管片横向变形向薄弱接头处发展,会引发弯矩大规模重分布,导致弯矩零点、极值和包络线明显上移;相较于开槽接头管片模型,精细化数值模型进一步考虑了接头非连续性,管片发生接缝张开,会进一步加剧管片的横向变形,导致管片最大弯矩值增加近10%;增大预紧力能有效降低管片收敛变形及接缝张开,但预紧力过大也会引发应力集中,加剧管片接头破损,施加螺栓预紧力时应把握好管片整体横向变形与局部应力集中破坏间的平衡关系。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片环向接头 精细化数值模拟 管片内力 螺栓预紧力 受力特性
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大直径盾构隧道接缝抗震防水性能机理与优化
12
作者 郭璇 原森阳 +2 位作者 刘亚双 戴乐辉 彭瑾 《中国公路学报》 北大核心 2025年第9期167-179,共13页
盾构隧道管片接缝防水性能与动态变形量存在显著关联性。为揭示地震作用对大直径盾构隧道接缝防水体系的影响规律,依托天津某隧道场地条件,建立黏弹性人工边界的地层-结构有限元模型,输入峰值加速度0.243m·s^(-2)的地震波,系统解... 盾构隧道管片接缝防水性能与动态变形量存在显著关联性。为揭示地震作用对大直径盾构隧道接缝防水体系的影响规律,依托天津某隧道场地条件,建立黏弹性人工边界的地层-结构有限元模型,输入峰值加速度0.243m·s^(-2)的地震波,系统解析管片关键接缝的位移响应特征。进而构建接缝密封垫精细化数值模型,输入地震作用产生的附加变形量为边界条件,通过追踪接触应力演化规律定量评估其防水性能劣化程度,提出具有工程适用性的密封垫抗震优化方案。研究结果表明:地震激励导致管片接缝产生显著差异变形,环内纵缝错台量亦呈现“椭圆”形空间分布特征,拱腰部位变形剧烈(极限值达12.49mm),而环缝错台量始终稳定在2.1mm以内;纵缝错台与密封垫防水性能呈强负相关;拱腰F-8接缝在极限错台工况下平均接触应力降至0.308MPa,较静态工况0.92MPa降幅达66.7%,显著低于0.8 MPa的外水压力阈值;优化密封垫截面参数较单纯提升材料硬度更优,优化接触应力提升至0.88 MPa(降幅收窄至25.7%),同时闭合压力降低18.1%,在保障防水可靠性的同时可提升拼装便利性。 展开更多
关键词 隧道工程 盾构隧道 接缝防水 地震作用 接触应力 性能优化
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基于隧道围岩精细化分级的隧道破坏模式自动计算方法
13
作者 王明年 袁硕 +2 位作者 钟浩 于丽 王旭 《铁道技术标准(中英文)》 2025年第1期24-30,共7页
原有隧道围岩分级主要依托多种方法对掌子面进行单一分级,通过实验及数值计算可以获取对应围岩破坏模式并给予对应的支护设计,随着围岩精细化分级技术的发展,现场施工能够获取大量单一围岩分部位精细化分级数据以供精细化设计使用,但手... 原有隧道围岩分级主要依托多种方法对掌子面进行单一分级,通过实验及数值计算可以获取对应围岩破坏模式并给予对应的支护设计,随着围岩精细化分级技术的发展,现场施工能够获取大量单一围岩分部位精细化分级数据以供精细化设计使用,但手动计算分析大量不同工况所需的成本过高。本文在围岩三维精细化分级结果的基础上,对隧道围岩横、纵向岩体非均匀性进行分析并实现自动化数值计算模型,可将围岩三维精细化分级结果作为输入,对大量非均匀工况自动完成计算并实现自动化记录。同时,本文对最终计算结果进行可视化分析,其结果显示:围岩非均匀性将导致单一围岩级别掌子面对应多种破坏模式,以及破坏模式随围岩等级增大而发生过渡变化。 展开更多
关键词 隧道 围岩分级 精细化设计 自动化 数值计算
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基于非连续刚性短梁的盾构管片环缝变形分析
14
作者 刘洋 赵佳乐 李新龙 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第7期3170-3180,共11页
为了分析盾构掘进过程中多环盾构管片沿竖向和横向的变形以及管片环缝的错台和张开量,考虑到单环管片沿轴向跨度较小且半径较大,管片环的抗弯及抗剪刚度远大于环缝处,将多环管片简化为非连续刚性短梁,其变形形式简化为2个沿隧道轴向的... 为了分析盾构掘进过程中多环盾构管片沿竖向和横向的变形以及管片环缝的错台和张开量,考虑到单环管片沿轴向跨度较小且半径较大,管片环的抗弯及抗剪刚度远大于环缝处,将多环管片简化为非连续刚性短梁,其变形形式简化为2个沿隧道轴向的线性分段函数。依据单环管片的受力平衡方程、环缝受剪导致错台、受弯导致接缝张开等条件,建立用于描述多环管片竖向和横向轨迹及环缝处弯矩和剪力的控制方程。进一步考虑到实际工程中管片壁后充填注浆、排水及充填层的固结过程,推导了荷载及基床系数线性分布情况下方程的具体形式,得到了对应的系数矩阵及常数项向量,大大简化了方程的求解过程。最后,结合环缝的抗弯及抗剪刚度,得到了管片环缝错台及张开量的计算公式。与实际工程的对比分析结果表明:该方法得到的环缝错台及张开量的解析结果与现场实测数据规律一致,误差在合理范围,解析结果可以很好地反映多环盾构管片的变形形式及环缝错台和张开量的分布规律。该方法理论依据明确、程序化较高、应用简单,可用于求解沿隧道轴向的基床系数、液相重度和不均匀注浆压力在任意分布形式下,多环盾构管片的竖向和横向变形及环缝的错台和张开量,为盾构管片壁后充填、管片拼装及防渗设计提供参考。 展开更多
关键词 盾构管片 环缝错台 环缝张开 管片轨迹 接缝防渗
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盾构隧道环缝接头破坏特性试验研究及优化
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作者 黄大维 江强波 +2 位作者 邱传荣 李庆 郑凯丽 《铁道学报》 北大核心 2025年第10期212-220,共9页
盾构隧道在受到如地震、地层变形和工程活动等外部因素影响时,其在纵向上将发生不均匀沉降,导致管片环缝张开,进而危及隧道运营安全。为研究盾构隧道环缝弯螺栓接头在拉伸过程中的受力变形特征及破坏过程,开展1∶1管片环缝接头拉伸试验... 盾构隧道在受到如地震、地层变形和工程活动等外部因素影响时,其在纵向上将发生不均匀沉降,导致管片环缝张开,进而危及隧道运营安全。为研究盾构隧道环缝弯螺栓接头在拉伸过程中的受力变形特征及破坏过程,开展1∶1管片环缝接头拉伸试验,分析在逐级加载过程中管片混凝土的应变情况、螺栓受力状态和接头最终破坏模式等。结果表明:环缝弯螺栓接头受拉破坏过程中,弯螺栓发生纵向拉伸变形和横向绷直变形,环缝接头破坏时弯螺栓已进入屈服阶段,弯螺栓在接缝处绷直明显;环缝弯螺栓接头最终破坏时,管片接缝面和内弧面混凝土开裂,管片内弧面与接缝面的棱角处混凝土向管片内凹侧发生径向受拉破坏,内侧分布钢筋及螺栓孔螺旋钢筋均裸露可见;盾构隧道环缝接头拉伸破坏试验过程中,管片内弧面邻缝处出现裂缝时对应的顶推力为282.87 kN,管片接头拉伸破坏且环缝附近混凝土脱落时对应的顶推力为322.15 kN;环缝弯螺栓接头最终发生受拉脆性破坏,基于环缝弯螺栓接头的破坏机理与特性,提出相应的管片优化配筋方式,即在螺栓孔位置增加箍筋。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片接头 纵向接头 抗拉性能 足尺试验
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安装位置对隧道轨侧设备气动荷载的影响分析
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作者 何磊 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第2期98-102,107,共6页
研究目的:市域铁路隧道轨侧设备安装稳固对运营安全至关重要。由于市域铁路运行速度高、发车密度大,隧道内轨侧设备受往复的气动荷载,容易造成轨侧设备安装螺栓松动,进而引发行车安全事故。本文采用CFD数值计算方法,研究了市域铁路隧道... 研究目的:市域铁路隧道轨侧设备安装稳固对运营安全至关重要。由于市域铁路运行速度高、发车密度大,隧道内轨侧设备受往复的气动荷载,容易造成轨侧设备安装螺栓松动,进而引发行车安全事故。本文采用CFD数值计算方法,研究了市域铁路隧道轨侧设备气动荷载,并分析了设备安装位置与气动荷载间的关系。研究结论:(1)隧道内压力测点极值位置与轨侧设备所受气动荷载的极值位置不一致;(2)轨侧设备受到的气动荷载主要受列车通过时的列车风影响,但由于列车通过各设备时叠加了隧道内压缩波和膨胀波的影响,最终造成隧道内不同位置设备所受的气动荷载不同;(3)疏散平台侧设备所受气动力大于轨道另一侧,隧道断面底部安装的设备所受气动力大于隧道中部;(4)建议设备安装在疏散平台对侧且尽可能高的位置。 展开更多
关键词 市域铁路 隧道 轨侧设备 气动力 安装位置
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城市更新视角下的西安火车站枢纽地区改造
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作者 韩超 高靖葆 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第4期82-87,共6页
研究目的:面对我国大量老旧铁路客站及周边的城市片区亟待进行更新改造的新形势、新要求,西安火车站也呈现出了“站”与“城”割裂以及“古”与“今”协调的现实问题。本文面向城市更新视角下的西安火车站枢纽地区改造,总结交通网络结... 研究目的:面对我国大量老旧铁路客站及周边的城市片区亟待进行更新改造的新形势、新要求,西安火车站也呈现出了“站”与“城”割裂以及“古”与“今”协调的现实问题。本文面向城市更新视角下的西安火车站枢纽地区改造,总结交通网络结构、城市功能业态、文化景观风貌等问题,结合站城融合与触媒更新策略提出老旧火车站片区的更新方法。研究结论:(1)针对老旧火车站更新改造的复杂现状,提出结合触媒更新理论和站城融合理论研究更新方法;(2)对西安火车站枢纽地区提出城市功能整合、交通功能融合、景观功能弥合、文化风貌相和的老旧火车站城市更新策略;(3)针对老旧火车站片区的更新改造问题,提出“前期规划+后期评价”的整体研究方向,本文探讨的“整合枢纽交通与城市功能空间,注重与大遗址之间的文脉传承与表达”提供了枢纽地区存量更新的实践方案。 展开更多
关键词 城市更新 站城融合 西安火车站 后期评价
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地震工况下偏压小净距隧道围岩压力计算方法
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作者 魏雯 许雨枫 +1 位作者 邓涛 林歆韬 《武汉理工大学学报》 2025年第4期47-52,共6页
基于条分法通过引入水平地震系数,建立了一套地震工况下偏压浅埋小净距隧道围岩压力的计算方法,并推导出了解析解。结果表明:与规范法进行对比,文中方法能够计算出水平地震力作用下水平侧压力的差异;先行洞外侧及后行洞内侧的竖向围岩... 基于条分法通过引入水平地震系数,建立了一套地震工况下偏压浅埋小净距隧道围岩压力的计算方法,并推导出了解析解。结果表明:与规范法进行对比,文中方法能够计算出水平地震力作用下水平侧压力的差异;先行洞外侧及后行洞内侧的竖向围岩压力与地震力系数成正比,水平侧压力随之减小;先行洞内侧与后行洞外侧的的竖向围岩压力与地震力系数成反比,而水平侧压力随之增大。 展开更多
关键词 公路隧道 抗震性能 围岩压力 水平地震系数 偏压浅埋隧道
原文传递
基于时间序列与ABC-SVM的岩溶隧道衬砌受力预测
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作者 张亚辉 宋玉香 徐强 《高速铁路技术》 2025年第4期18-26,34,共10页
岩溶隧道衬砌结构的受力特征显著复杂于普通隧道,若对其衬砌受力预测不足,将直接威胁隧道运营安全,甚至给人民生命财产带来巨大隐患。针对这一工程难题,本文充分考虑岩溶隧道围岩的流变特性,通过精确识别衬砌受力中的随机项,提高岩溶隧... 岩溶隧道衬砌结构的受力特征显著复杂于普通隧道,若对其衬砌受力预测不足,将直接威胁隧道运营安全,甚至给人民生命财产带来巨大隐患。针对这一工程难题,本文充分考虑岩溶隧道围岩的流变特性,通过精确识别衬砌受力中的随机项,提高岩溶隧道受力预测的精度。以郑万高速铁路黄家沟岩溶隧道典型断面为工程背景,基于60 d的隧道衬砌压力监测数据构建基础数据集,采用时间序列分析法建立隧道衬砌内力预测模型。首先利用3次样条函数插值法对非等距时序进行数据等距化处理,在此基础上分别运用支持向量机算法(SVM)和人工蜂群优化的支持向量机回归(ABC-SVR)模型开展预测分析,并将各模型的预测数据与实际监测数据进行对比验证。结果表明,针对岩溶隧道围岩流变特点开展的数据预处理,保障了原始数据变化规律的完整性;经时间序列优化后的ABC-SVR算法预测模型,能够精准反映岩溶隧道复杂的地质变化规律,其预测数据与实测数据吻合度高,预测精度达0.9997。本研究成果可为岩溶隧道的衬砌压力预测提供参考依据。 展开更多
关键词 岩溶隧道 衬砌压力 时间序列 人工蜂群 支持向量机回归(SVR)
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复杂岩溶高承压水下深埋地铁车站设计及施工方案研究
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作者 袁丛军 《山西建筑》 2025年第2期124-128,共5页
近十多年来,我国城市轨道交通工程大量建设并投入运营,区间地下隧道与地下车站的顺利建设、安全运营均与地下地质条件密切相关。在各种地质条件中,以复杂岩溶及岩溶水对地下工程的影响最为不利,特别是复杂岩溶发育叠加岩溶高承压水条件... 近十多年来,我国城市轨道交通工程大量建设并投入运营,区间地下隧道与地下车站的顺利建设、安全运营均与地下地质条件密切相关。在各种地质条件中,以复杂岩溶及岩溶水对地下工程的影响最为不利,特别是复杂岩溶发育叠加岩溶高承压水条件下修建地下深埋车站工程最为罕见,难度与风险最大。因此有必要对此类地质条件下地下车站设计方案、施工工艺进行深入的研究与总结。研究结论:赋存于隔水层下的灰岩溶洞和溶隙中的地下水,具有明显的承压性与不均一性,在岩性交界面因溶蚀作用显著增强,往往具有承压管道流特征;复杂岩溶及岩溶承压水条件下地下车站设计采用外截内排、分区实施、设置注浆截水帷幕+坑底处理+减压泄水井的综合设计方案可行有效;根据钻孔情况,采取化学注浆可以显著提高支护桩的成桩率;地下深埋车站的选址应当尽量避开岩溶发育条带与碎屑岩的富水与溶蚀发育交界带,以避免受复杂岩溶及高承压水的不利影响大幅增加工程投资;文中所述的设计方案与施工措施,确保了工程的按期顺利建成,取得了较好的技术、经济和社会效益,其成功的工程勘察设计与施工经验可供其他类似工点参考利用。 展开更多
关键词 深埋车站 复杂岩溶 高承压水 外截内排 围护结构
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