考虑荷载修正的衬砌背后空洞对结构安全性影响分析

以云南省某公路隧道为背景,建立考虑空洞影响下的荷载-结构修正计算模型,引入最小安全系数,对衬砌安全性进行评估。计算结果表明:背后存在空洞时,衬砌受力条件恶化,空洞处衬砌内力重分布明显,弯矩分布形态发生改变,导致衬砌安全性显著降低。拱顶或拱腰背后存在空洞时,衬砌最小安全系数均随空洞范围变大而降低。相同空洞范围下,相较于拱顶空洞,拱腰背后存在空洞时,衬砌最小安全系数更低。     

铁路隧道衬砌裂缝整治及衬砌补强加固设计研究

通过对某铁路隧道衬砌裂缝的现场调查和研究,把衬砌质量缺陷按照裂缝宽度和长度的不同分为AA、A1、B和C四个等级,并采取不同的加固措施。重点对W钢带补强和骑缝锚杆注浆两种整治措施进行了研究,采用ABAQUS软件对整治前后衬砌的进行数值计算,得到整治前后衬砌的内力,最后计算得出整治前后衬砌的安全系数。结果表明:缺陷整治后衬砌缺陷范围内衬砌的刚度提高,并有效地提高了衬砌的安全系数,达到了整治的预期效果。该研究为隧道衬砌裂缝病害的分类提供了借鉴,同时也为隧道衬砌裂缝病害的整治与加固提供了新的方法和思路。     

基于云模型的长时停工隧道衬砌结构质量评价

基于长时停工隧道衬砌结构质量评价中通常存在的定性描述和定量转化问题,引入一种基于云模型理论的长时停工隧道衬砌结构质量评价方法。根据长时停工隧道衬砌结构的特点,选取锚杆数量和衬砌厚度等20项评价指标,建立了长时停工隧道衬砌结构质量分级的评价模型;通过正向正态云发生器生成对应的云模型参数,再结合各评价因子的权重,获得云模型的综合确定度,最后利用最大隶属度原则确定长时停工隧道衬砌结构质量状态等级;将该模型应用于某一长时停工隧道工程实际,评定了该隧道衬砌结构的质量状态等级。结果表明,该方法不仅能给出长时停工隧道衬砌结构的质量等级,还能客观反映长时停工隧道衬砌结构中各因素的合格情况。     

小净距偏压隧道在特殊素填土施工顺序研究

在较特殊素填土中,为能更好地确定在相同的施工方法下,不同的施工顺序对改善隧道围岩变形和衬砌内力的影响,文章重点以重庆曾家岩浅埋暗挖隧道为依托,运用二维数值模拟分析,研究在特殊回填土下,隧道不同施工顺序引起的围岩变形、衬砌内力变化、塑性区分布规律。从数值模拟结果可以看出,不同施工顺序下,围岩变形、衬砌内力、塑性区分布存在一些不同,对于重庆曾家岩偏压隧道,采用先较浅埋一侧开挖方法对总体围岩扰动较小、能较好改善隧道偏压,并使衬砌受力安全稳定。     

基于模糊-熵权理论的铁路瓦斯隧道施工安全风险评估

针对含瓦斯地层隧道施工难度大、安全风险高等特点,提出采用熵值法和模糊理论相结合的方法进行铁路瓦斯隧道施工安全风险评估.为评估铁路瓦斯隧道施工安全风险,结合兴泉铁路某隧道工程,详细分析了隧道施工安全的影响因素,在此基础上构建了铁路瓦斯隧道施工安全风险评价体系,采用熵权理论确定了各层次风险影响因子权重,进而基于模糊数学理论构建了铁路瓦斯隧道施工安全风险评估模型,并对各影响因素逐层进行计算,得出铁路瓦斯隧道施工的事故可能性等级为3级,即可能出现风险.评估结果可靠,符合工程实际,可供类似工程参考.     

空间裂缝病害下铁路隧道衬砌结构安全性研究

基于现场检测结果,针对隧道衬砌裂缝病害,借助ANSYS有限元分析软件,采用荷载－结构法建立含纵向裂缝的隧道计算模型,考虑拱顶和拱腰部位裂缝,分析不同长度、深度裂缝对衬砌结构安全性影响大小,并总结不同规模裂缝下衬砌结构安全性的变化规律。结果表明:裂缝对裂缝附近区域结构的安全性危害最大,拱顶裂缝对衬砌结构的危害程度要远大于拱腰裂缝,且裂缝深度对衬砌结构安全性影响较裂缝长度更为显著,最后在此基础上提出了空间裂缝下衬砌结构安全性评判标准,对不同规模裂缝危害进行等级划分,为隧道相应的病害整治提供了依据。     

公路隧道施工安全风险评估方法优化研究

我国在建公路隧道工程数量增长迅速，施工安全事故时有发生，因此通过风险评估实现施工过程的风险控制就显得非常重要。在此背景下，交通运输部出台了《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南（试行）》，而在实际应用过程中，该评估指南无法完全适应多变的工程实际。针对该问题，在对隧道施工安全风险评估的各类评估方法及其适用性进行详细研究的基础上，将该评估指南与国内外其他相关成果和做法进行分析比对，指出该评估指南存在的不足之处，进一步提出相关优化与修订建议；最后，以湖南某高速公路隧道洞口坍塌事故为例，利用提出的施工前专项风险评估方法，综合运用数值模拟计算与事故后果当量估计，计算相应的风险等级，所得到的结果与实际情况更为接近，进一步说明本文所提优化方法的合理性和可操作性。     

火灾下盾构隧道管片衬砌热力耦合数值分析

结合盾构隧道工程实例,利用ANSYS有限元分析软件,建立了隧道衬砌结构的有限元实体模型,对隧道内施加温度荷载,先分析衬砌结构内部温度场的分布情况,在温度场分析的基础上,进一步对混凝土管片衬砌结构进行力学分析,分别得出衬砌结构内的温度分布规律及衬砌结构在高温作用下的应力变化规律,进一步研究其在火灾作用下的破坏部位,从而为评估盾构隧道在火灾作用下的安全性提供理论依据。     

川藏铁路桥隧施工安全风险评价

通过评估川藏铁路工程建设的施工风险等级,为高质量推进川藏铁路工程建设提供理论支撑。剖析了国内外学者关于风险评估研究的理论与方法,针对川藏铁路施工建设中的5座特大桥梁工程和9座超长隧道工程,分析了桥梁隧道建设工程的特征,构建了川藏铁路桥梁工程的17个安全风险评价指标体系和隧道工程的20个安全风险评价指标体系,通过建立基于模糊综合评价法的风险评估模型完成了对川藏铁路重点桥梁和隧道工程的风险评价,最后构造BP神经网络模型对风险评估结果进行验证,以川藏铁路部分重点桥梁工程评分数据和部分重点隧道工程评分数据为训练数据,以剩余评分结果为验证数据,预测桥梁和隧道工程的风险等级。结果表明:采用BP神经网络预测桥梁隧道工程安全风险等级的准确率高达98. 82%,BP神经网络对于该工程施工安全风险评价具有适用性;川藏铁路重点桥隧工程项目有50%处于较危险以上,只有20%的工程处于安全级别。     

公路隧道火灾风险评价模型及应用

公路隧道火灾风险评价研究是预防和控制公路隧道火灾事故的重要手段。通过火灾案例统计分析,运用安全系统工程方法分析公路隧道火灾事故原因,从设备因素、人员因素、环境因素以及管理因素四个方面构建公路隧道火灾风险评价指标体系。建立了基于模糊层次评价法公路隧道火灾风险评价数学模型;最后对某公路隧道进行应用实例研究,确定了公路隧道的火灾风险等级并提出了相应的改进措施。结果表明公路隧道火灾风险评价指标体系以及评价方法能合理反映公路隧道的火灾风险。     

铁路长大隧道健康状况远程监测诊断装备系统研究

基于服役期铁路长大隧道健康状况劣化影响因素分析,结合隧道衬砌结构特点和健康状况监测实际,采用智能传感、信息融合、故障诊断技术,构建集监测、诊断、评估于一体的长大隧道健康状况远程监测诊断装备系统。研究系统的软硬件设施及其布设技术,建立长大隧道健康状况综合评估体系,给出健康诊断量化评估标准。以国内某铁路长大隧道为例,对其健康状况实施远程监测与诊断分析。结果表明,该条服役隧道健康问题的主要影响因素为隧道衬砌漏水、隧道衬砌裂缝、隧道衬砌变形、隧道衬砌剥落等病害,尤以隧道衬砌变形最为严重,健康等级为4级。     

爆破冲击荷载下隧道振动特性与安全性评价研究

隧道工程爆破施工引起衬砌结构以及地表建筑物破坏时有发生,研究隧道工程爆破振动效应以及安全性评价方法,对确保隧道工程施工安全十分重要。基于三维动力有限元分析方法,以某城市双连拱隧道工程爆破施工为例,探讨爆炸冲击荷载作用下隧道围岩介质动力响应特征。研究表明,爆破冲击对周围介质的影响具有时间滞后和累积损伤效应,只考虑爆破瞬时最大振动波速对围岩介质以及地表建筑物的影响不能真实反映爆破影响的实质。同时结合具体工程对地表建筑物爆破安全评价方法进行分析研究,建议将现代数值分析方法应用于复杂条件下隧道爆破安全性评价工作。     

基于FTA的运营隧道衬砌渗水原因分析及预防

隧道衬砌渗水已成为影响运营隧道结构强度和稳定的关键因素。为了能在运营隧道的日常管理与维护过程中有效预防运营隧道衬砌渗水的发生,从隧道运营管理与维护的角度,运用事故树分析法较为系统、全面地分析得出了运营隧道衬砌渗水的11个基本原因和8个理论预防方案。通过综合比较分析,提出了“有效泄压”和“及时检测修复裂缝”2个预防运营隧道衬砌渗水的可行方案,并相应地给出了各可行预防方案的具体措施。针对不能从本质上解决隧道衬砌裂缝的情况,指出加强运营隧道衬砌渗水检测与预警技术的研究和应用,是实现有效预防运营隧道衬砌渗水的必要途径。     

基于混凝土循环剥落的隧道火灾损伤数值模型研究

为研究混凝土高温剥落对隧道衬砌火灾损伤的影响，在现有隧道结构非线性瞬态热—力耦合有限元模型基础上，提出1种在火灾高温条件下混凝土发生剥落的循环算法，以模拟火灾下衬砌结构截面面积的损失，并引入混凝土临界剥落温度的概念，得出基于混凝土循环剥落的隧道衬砌火灾损伤数值模型建立流程。利用该模型对某隧道衬砌结构进行火灾损伤模拟，并与试验结果进行对比验证。结果表明:火灾下隧道混凝土衬砌结构内逐渐增大的热应力是导致普通混凝土高温剥落的主要原因；可将衬砌受火面是否达到临界剥落温度作为隧道发生高温剥落的充分条件进行火灾损伤分析；模型求解所得的数值模拟结果与现场火灾试验数据基本吻合，验证了其可行性；混凝土高温剥落与否对衬砌结构等效温度应力有较大影响，在隧道衬砌结构抗火性能分析过程中应尽量考虑混凝土高温剥落造成的影响。     

寒区隧道溶洞安全距离及衬砌冻胀影响规律研究

为了探究寒区溶洞的大小、远近对隧道结构安全的影响规律，依托寒区某高铁岩溶隧道建立三维有限元模型，通过不同工况的模拟得出溶洞距隧道安全距离临界值与溶洞隧道体积比成正比关系，并拟合出安全距离临界值随溶洞与隧道体积比的变化曲线和关系式。探究溶腔积水冻胀力对衬砌结构的影响规律，基于该寒区隧道周边不同位置、远近的溶洞对其影响进行模拟，研究结果表明:隧底处溶洞冻胀力影响最为显著，且距隧底超过10 m时，小型溶腔冻胀力对隧道的影响较小，衬砌变形值渐趋稳定。研究结果可为该寒区隧道溶洞处理提供依据，并为后续类似工程提供借鉴。