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衬砌管片构件侵蚀锈胀损伤发展规律数值模拟研究
1
作者 王峻 周欣 +2 位作者 封坤 邓星宇 潘瑾 《现代隧道技术》 北大核心 2026年第1期167-177,共11页
为研究外水压力条件、氯离子浓度、侵蚀时间及外加荷载等因素对衬砌管片氯盐锈蚀损伤发展规律的影响,依托江阴靖江长江隧道工程,利用COMSOL Multiphysics有限元平台建立盾构隧道管片氯盐锈蚀损伤数值模型,选用结构力学模块、多孔介质稀... 为研究外水压力条件、氯离子浓度、侵蚀时间及外加荷载等因素对衬砌管片氯盐锈蚀损伤发展规律的影响,依托江阴靖江长江隧道工程,利用COMSOL Multiphysics有限元平台建立盾构隧道管片氯盐锈蚀损伤数值模型,选用结构力学模块、多孔介质稀物质传递模块、理查兹方程模块及三次电流分布模块构建多场耦合模型,系统模拟偏心荷载、高水压、氯离子侵蚀及钢筋锈胀等多因素耦合作用下混凝土的损伤演化规律,揭示复杂环境下隧道衬砌结构的锈胀劣化机理,并提出工程防护建议。结果表明,在高水压与偏心荷载的耦合作用下,衬砌管片构件将呈现显著的钢筋锈蚀与锈胀现象,导致结构损伤区域占比超过50%;损伤区域沿钢筋走向呈条带状扩展,且损伤程度随侵蚀时间呈非线性增长,最终可能引发结构的整体劣化。 展开更多
关键词 跨江盾构隧道 耦合作用 高水压氯离子侵蚀 混凝土损伤
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小净距隧道-滑坡正交体系衬砌受力特征试验研究
2
作者 侯彦东 董世文 +2 位作者 乔雄 雷广军 唐东昌 《公路交通科技》 北大核心 2026年第2期141-150,共10页
【目标】随着中国西部山区高速公路和铁路的快速发展,山区运营隧道在滑坡作用下的病害问题日益突出。当前的研究主要针对单洞隧道-滑坡体系,对小净距隧道-滑坡体系研究相对不足。为此,本文以小净距隧道-滑坡正交体系为研究对象,研究小... 【目标】随着中国西部山区高速公路和铁路的快速发展,山区运营隧道在滑坡作用下的病害问题日益突出。当前的研究主要针对单洞隧道-滑坡体系,对小净距隧道-滑坡体系研究相对不足。为此,本文以小净距隧道-滑坡正交体系为研究对象,研究小净距隧道穿越滑坡段,深埋侧为下穿滑带,浅埋侧与滑带正交工况下衬砌结构的受力特征。【方法】以某小净距高速公路隧道为原型,通过室内物理模型试验,采用后部加载方式模拟了新建隧道施工或其他因素引起滑坡滑动速率增大的情况。【结果】受浅埋侧隧道衬砌结构影响,对滑坡前期滑动有一定抑制作用,导致变坡段坡体滑动具有滞后性。浅埋侧隧道内侧拱脚处土压力变小,衬砌结构倾向于倾覆破坏,尤其在内侧拱肩及外侧拱脚处容易发生受压破坏。隧道呈明显偏压状态,滑坡体滑动速率增大时,深埋侧隧道偏压状态更明显。随着后缘荷载增大,衬砌结构弯矩迅速增大,浅埋侧隧道主要在内侧拱底及拱脚处轴向受压,且更容易在滑带相交处发生剪切破坏,而深埋侧隧道衬砌结构内侧倾向于受拉破坏,外侧倾向于受压破坏。【结论】在小净距隧道穿越变坡滑坡地段时,滑动首先于滑带周围发生;随着滑坡推力的增大,隧道两侧衬砌结构产生相互作用,致使浅埋侧衬砌显著承受滑坡推力,深埋侧衬砌轴力发生明显变化。 展开更多
关键词 隧道工程 衬砌结构 模型试验 小净距隧道 变坡滑坡 偏压应力比
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纵向力损失对公轨合建双层盾构隧道纵向抗震性能影响研究
3
作者 薛皓匀 封坤 +2 位作者 杨绍毅 黄浩宇 郭文琦 《现代隧道技术》 北大核心 2026年第1期148-157,共10页
为研究纵向力损失对有内部结构盾构隧道的纵向抗震性能的影响,以某穿越土-岩复合地层的特大断面公轨合建双层盾构隧道工程为背景,建立有无内部结构盾构隧道的三维有限元模型,采用隐式动力时程法,分析不同纵向力损失程度与是否考虑内部... 为研究纵向力损失对有内部结构盾构隧道的纵向抗震性能的影响,以某穿越土-岩复合地层的特大断面公轨合建双层盾构隧道工程为背景,建立有无内部结构盾构隧道的三维有限元模型,采用隐式动力时程法,分析不同纵向力损失程度与是否考虑内部结构影响的盾构隧道在纵向地震作用下的环缝张开变形、结构损伤以及内力分布规律。结果表明:(1)纵向力损失会减小隧道纵向刚度,在纵向地震作用下,隧道环缝张开变形增大,其中拱顶张开量在土-岩交界处增大1.2 mm,在变形缝处增大2.49 mm,拱底张开量在变形缝处增大1.91 mm。内部结构可增大隧道纵向刚度,减小隧道环缝张开,但会增大隧道变形缝处的张开变形;(2)隧道结构损伤程度随纵向力损失而增大,内部结构损伤主要发生在现浇部分,且集中在管片环缝沿接缝发展处;(3)隧道最大正弯矩发生在土-岩交界面处,最大负弯矩发生在变形缝处,在土-岩交界面的软土侧15环范围内出现负轴力;(4)纵向力损失与内部结构的加入均会减小隧道在地震作用下的峰值内力,纵向力未损失时,内部结构使隧道最大正弯矩减小19.22%,最大负弯矩减小10.59%,最大正轴力减小8.39%,最大负轴力减小6.15%。 展开更多
关键词 盾构隧道 纵向抗震 双层内部结构 数值模型 纵向力损失
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钢筋施工缺陷对隧道二次衬砌结构损伤的影响研究
4
作者 张沫 张素磊 +3 位作者 韩云 高升 石旭东 姚嘉 《中国水运》 2026年第2期128-130,共3页
为探究钢筋施工缺陷对隧道二次衬砌损伤特征的影响,本研究基于混凝土塑性损伤模型,采用ABAQUS软件建立了考虑钢筋缺失与偏位效应的有限元模型。结果表明:在相同荷载与围岩条件下,衬砌各部位受压损伤发展规律一致,损伤程度由高至低依次... 为探究钢筋施工缺陷对隧道二次衬砌损伤特征的影响,本研究基于混凝土塑性损伤模型,采用ABAQUS软件建立了考虑钢筋缺失与偏位效应的有限元模型。结果表明:在相同荷载与围岩条件下,衬砌各部位受压损伤发展规律一致,损伤程度由高至低依次为拱脚、仰拱、拱腰、拱底、拱顶。不同配筋工况的受压损伤峰值介于0.5673至0.7756之间,其中双层标准配筋工况损伤最小,素混凝土工况损伤最大,证实了合理配筋对提升衬砌抗压性能的关键作用。此外,衬砌受拉损伤程度显著高于受压损伤,主要集中于拱脚外侧和仰拱内侧。对比分析表明,合理配置钢筋能有效抑制关键区域受拉损伤的扩展,对保障衬砌结构安全具有重要意义。 展开更多
关键词 公路隧道 ABAQUS软件 混凝土塑性损伤模型 衬砌钢筋施工缺陷 损伤特征
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直墙式隧道衬砌背后空洞缺陷安全性评价
5
作者 杨润 王江东 +2 位作者 卢浩 李治中 何川 《中国水运》 2026年第2期131-133,共3页
依托某公路隧道工程,通过模型试验和数值模拟相结合的方法,研究IV级围岩下衬砌不同位置背后空洞条件下衬砌变形与内力变化规律,并通过其安全系数进行病害等级划分与安全性评估,结论如下所示:(1)模型试验中拱顶与拱腰背后出现空洞时,临... 依托某公路隧道工程,通过模型试验和数值模拟相结合的方法,研究IV级围岩下衬砌不同位置背后空洞条件下衬砌变形与内力变化规律,并通过其安全系数进行病害等级划分与安全性评估,结论如下所示:(1)模型试验中拱顶与拱腰背后出现空洞时,临近衬砌部位弯矩变化明显,而整个衬砌结构的轴力下均有下降,边墙出现背后空洞对整体结构影响较小;(2)当拱顶和边墙存在空洞时,衬砌结构局部位置安全系数增大,改善结构受力,而拱腰出现背后空洞时,会降低附近区域的安全系数;(3)建立荷载结构计算模型,数值模拟结构与室内试验安全系数偏差较小,大部分小于10%,变化具有较高的一致性,证明两者结合验证可行,当拱顶出现空洞时,最不利安全位置为边墙,当拱腰,边墙出现空洞时,最不利安全系数为拱腰;(4)当拱腰出现背后空洞时,安全系数下降明显,降低了55.34%,衬砌结构安全等级为IV级,存在安全隐患,应进行进一步的结构评估,及时进行处置,研究对后期该工程后期运营期间整体安全性和稳定性具有指导意义,确保安全运营。 展开更多
关键词 衬砌背后空洞 模型试验 数值模拟 安全系数
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路基压实度检测方法在质量评定中的应用
6
作者 张建明 《质量与认证》 2026年第2期112-114,共3页
本文围绕路基压实度实体检测方法在质量评定中的应用展开研究,基于某新建铁路路基试验段(DK23+630至DK23+775)压实度检测分析,将灌砂法与平板载荷试验相融合,评判不同区域压实成效。试验成果表明,大部分区域的压实系数K满足设计准则,但... 本文围绕路基压实度实体检测方法在质量评定中的应用展开研究,基于某新建铁路路基试验段(DK23+630至DK23+775)压实度检测分析,将灌砂法与平板载荷试验相融合,评判不同区域压实成效。试验成果表明,大部分区域的压实系数K满足设计准则,但部分区域因土壤含水量过高,造成压实程度未达到预期标准。针对上述问题,本文对路基施工里的压实度检测和工艺优化给出了实际应用方面的建议。 展开更多
关键词 路基压实度 实体检测 施工工艺优化
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单阶段目标检测模型引导的隧道衬砌混凝土空洞病害图像识别方法试验研究
7
作者 侯斐斐 于佳禾 +3 位作者 王艳辉 崔广炎 丁冠军 任秋阳 《铁道学报》 北大核心 2026年第1期210-222,共13页
隧道衬砌中空洞病害的检测与诊断是保障其安全运营的重要手段。为解决数据稀缺的问题,采用时域有限差分(FDTD)法进行数值模拟,构建包含1000张图像的仿真数据集;并通过构建物理模型试块采集不同尺寸、龄期等情况下的14张空洞数据;此外,... 隧道衬砌中空洞病害的检测与诊断是保障其安全运营的重要手段。为解决数据稀缺的问题,采用时域有限差分(FDTD)法进行数值模拟,构建包含1000张图像的仿真数据集;并通过构建物理模型试块采集不同尺寸、龄期等情况下的14张空洞数据;此外,结合工程实际加入现场采集的33张实测数据,进一步完善空洞病害数据集。为提高识别准确率,通过数据增强将原始数据集扩充,得到较为完备的探地雷达(GPR)综合数据集3141张,共包含7845个标记良好的空洞目标。将综合数据集作为依据,提出Efficient-GPR模型,该模型采用单阶段目标检测模型EfficientDet-D3为主框架进行训练和测试,完成了隧道衬砌中空洞病害的自动识别任务。在仿真、物理模型试块采集数据和现场实测数据上分别进行实验验证,该方法可以检测出衬砌中不同尺寸、位置和龄期的空洞病害。另外,在相同实验条件下将其与RetinaNet-50、YOLOv3和Cascade R-CNN共3种目标检测模型进行比较,在对试块采集和仿真数据的测试以及工程验证中,所提模型的平均精度均值分别为85.7%和51.9%,平均召回率分别为90.4%和65.7%,性能优于其他模型。实验结果证明,该方法识别准确率高、检测误差小,可以满足实际工程需求。 展开更多
关键词 探地雷达 隧道衬砌 无损检测 空洞病害识别 EfficientDet 深度学习
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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 被引量：1
8
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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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
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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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 被引量：1
10
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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基于非连续刚性短梁的盾构管片环缝变形分析 被引量：1
11
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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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
12
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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大直径盾构隧道接缝抗震防水性能机理与优化
13
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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基于离散元的盾构隧道双层衬砌接触面剪切特性研究
14
作者 张冬梅 李润东 +1 位作者 王溪源 宗朝阳 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第11期1672-1681,共10页
盾构隧道双层衬砌间的共同作用机理对于隧道整体安全性能至关重要。为探究双层衬砌接触面的抗剪强度性能,基于PFC3D离散元程序,开展了不同内衬混凝土强度、界面粗糙度及法向应力条件下的管片-内衬混凝土剪切的数值模拟试验,获得了不同... 盾构隧道双层衬砌间的共同作用机理对于隧道整体安全性能至关重要。为探究双层衬砌接触面的抗剪强度性能,基于PFC3D离散元程序,开展了不同内衬混凝土强度、界面粗糙度及法向应力条件下的管片-内衬混凝土剪切的数值模拟试验,获得了不同工况条件下管片-内衬混凝土的剪切应力-应变关系及细观裂纹发展规律。根据试验结果,提出了剪切破坏时存在张拉剪切破坏及剪切滑移破坏两种模式,并针对两种破坏模式开展了接触面上单个微凸体的局部力学分析。研究结果表明:随着粗糙度及法向应力的增加,裂纹开展逐渐由接触面上转移至混凝土内部,即剪切破坏模式由剪切滑移破坏逐渐过渡到张拉剪切破坏;在考虑接触面剪切破坏机制的基础上,基于Mohr-Coulomb准则提出了多因素耦合作用下双层衬砌接触面的抗剪强度计算方法,为盾构隧道双层衬砌接触面的抗剪强度参数确定提供了理论支撑。 展开更多
关键词 盾构隧道 双层衬砌 抗剪强度 PFC3D程序 接触面
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基于时间序列与ABC-SVM的岩溶隧道衬砌受力预测
15
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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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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高水压大直径越江盾构隧道安全评价
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作者 苏昂 何川 +3 位作者 王峻 周欣 封坤 张力 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期2884-2894,共11页
为评价高水压大直径越江盾构隧道的安全性,以苏通电力管廊长江盾构隧道工程为研究背景,采用自主研发的装置对错缝拼装盾构隧道开展原型加载破坏试验。首先,分析原型试验结果,揭示了高水压条件下管片结构破坏特征;其次,提出基于椭圆度控... 为评价高水压大直径越江盾构隧道的安全性,以苏通电力管廊长江盾构隧道工程为研究背景,采用自主研发的装置对错缝拼装盾构隧道开展原型加载破坏试验。首先,分析原型试验结果,揭示了高水压条件下管片结构破坏特征;其次,提出基于椭圆度控制的结构形变评价方法和基于M-N承载力曲线的结构强度评价方法,建立了基于管片结构形变和强度的安全综合评价方法;最后,对苏通电力管廊长江盾构隧道安全性进行综合评价。研究结果表明:管片内弧面裂纹出现在拱顶和拱底,最大宽度分别为4.5 mm和11.5 mm,外弧面裂纹出现左拱脚、右拱肩,裂纹最大宽度为0.1 mm;管片破坏特征为内弧面出现多条贯通裂纹,B3块钢筋达到屈服状态,主对拉方向顶底位移增大,管片结构局部失稳破坏;管片结构形变发展可分为一次递增和二次递增2个阶段,提出椭圆度8.17‰作为结构形变控制值,(3 595.52 kN·m,14 988.60 kN)为M/N内力组合发展控制值。苏通电力管廊长江盾构隧道安全综合系数为1.84~3.65,安全余量充足,但要重点加强3号断面的监测。 展开更多
关键词 越江盾构隧道 安全评价 原型加载试验 大直径 高水压
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高水压大直径盾构隧道破坏特征研究
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作者 苏昂 何川 +3 位作者 周欣 王峻 封坤 张力 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第9期73-79,共7页
研究目的:为探明高水压大直径盾构隧道的破坏特征,以苏通GIL输电管廊盾构隧道工程为依托,采用“盾构隧道结构体加载装置”开展错缝拼装管片结构原型加载破坏试验,对管片结构的破坏过程进行分析,探明管片结构的破坏机理和承载性能,从而... 研究目的:为探明高水压大直径盾构隧道的破坏特征,以苏通GIL输电管廊盾构隧道工程为依托,采用“盾构隧道结构体加载装置”开展错缝拼装管片结构原型加载破坏试验,对管片结构的破坏过程进行分析,探明管片结构的破坏机理和承载性能,从而为高水压大直径盾构隧道的设计提供参考。研究结论:(1)管片结构形变呈“横鸭蛋”形,最大直径变化率为9.52‰,最大纵缝张开量为12.87 mm;(2)拱顶、拱底内弧面受拉开裂破坏,裂纹最大宽度分别为4.5 mm、11.5 mm,裂纹总长54.80 m,总数量为235条,以纵向裂纹为主;左拱脚、右拱肩外弧面受拉开裂破坏,裂纹总长64.70 m,总数量为65条,裂纹最大宽度0.1 mm;(3)管片破坏经历弹性、弹塑性及破坏三个阶段,管片开裂对结构整体刚度下降影响不明显,破坏机理为:裂缝深度增大,钢筋屈服,中心轴不断上移,核心混凝土有效承载面积减小,管片总体刚度不断减小,直到结构发展成为几何可变机构,使得弯矩和偏心距降低、位移增长,结构承载力下降,管片结构局部失稳破坏,管片极限承载荷载为2827.2 kN,极限承载力安全系数为1.632;(4)本研究成果可为高水压大直径盾构隧道的设计提供参考。 展开更多
关键词 盾构隧道 原型试验 破坏特征 错缝拼装 高水压
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富水山岭隧道衬砌结构失效特征研究
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作者 樊浩博 王吉 +6 位作者 陈宏文 任凡凡 赵李祥 陈坤 朱正国 高新强 刘勇 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第4期121-132,共12页
随着地表强降雨的频发,富水山岭隧道衬砌开裂、渗漏水等病害日益增多,威胁隧道的运营安全,大量地表水短时间内向隧道汇聚并超出隧道排水能力是病害发生的重要原因。为探明富水山岭隧道衬砌结构的病害特征,开展室内相似模型试验,通过不... 随着地表强降雨的频发,富水山岭隧道衬砌开裂、渗漏水等病害日益增多,威胁隧道的运营安全,大量地表水短时间内向隧道汇聚并超出隧道排水能力是病害发生的重要原因。为探明富水山岭隧道衬砌结构的病害特征,开展室内相似模型试验,通过不同水头高度下的渗流试验,研究富水隧道衬砌背后的环向水压力和围岩压力,分析隧道衬砌结构的失效特征;在此基础上,进一步开展隧道衬砌受力数值模拟,探明衬砌结构的损伤演变规律。结果表明:衬砌背后水压力和围岩压力均与衬砌结构完整性相关,水压力分布规律呈仰拱大、边墙脚小的“蘑菇”状分布,仰拱中心开裂后,衬砌排水能力增加,仰拱水压折减率由开裂前的23%(18 m水头)迅速增至43%(28 m水头);围岩压力整体呈拱腰大、仰拱小的“矩形”分布;随着水头高度增加,仰拱中心在水压力和围岩压力的作用下产生裂纹(18 m水头)并扩展至裂缝贯穿(34 m水头);衬砌结构损伤开裂顺序依次为仰拱、边墙脚、边墙、拱顶,其中仰拱、边墙脚、拱顶主要沿纵向开裂,而边墙则沿环向和斜向开裂;建立的数值模型与模型试验结果吻合较好。研究成果可为富水隧道的衬砌结构设计优化提供参考。 展开更多
关键词 富水隧道 模型试验 衬砌水压力 围岩压力 结构失效
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