盾构隧道衬砌结构小角度斜穿地裂缝的破坏机理

从西安地铁1 #线工程背景和西安地裂缝地质环境出发,根据相似理论设计了盾构隧道管片衬砌结构30°斜穿地裂缝的物理模型试验管片混凝土应变、纵向和环向螺栓应变、结构接触土压力外围土压力、结构内部收敛位移、模型顶表面土体变形以及宏观变形破坏现象表明:盾构隧道管片衬砌结构30°斜穿地裂缝的变形破坏模式为剪切变形为主,局部有扭转变形;结构破坏范围为上盘1.25D,下盘0.75D(D为管片环外径);管片衬砌结构变形破坏不对称,管片环向处于偏压状态;环缝拱底位错量大于拱顶和拱腰,拱底最大位错量达40 mm(0.033D),模型难以适用地裂缝错动变形20 cm(0.1667 D),盾构管片衬砌结构不适用于地裂缝活动强烈的地质环境     

城市浅埋箱型结构隧道施工工艺探讨

以重庆市渝中区解放碑金融中心某浅埋箱型结构隧道工程为例,探讨特殊地形条件下箱型结构隧道施工技术;详细介绍“城市箱型结构隧道单洞八断面分部开挖”、“1＋1衬砌”施工工艺及操作要点.经实践证明,该工艺是切实可行的,对今后类似工程建设具有经验指导意义.     

突加集中荷载作用下饱和土-深埋圆形隧道衬砌系统的非轴对称动力响应

考虑饱和土与深埋圆形衬砌的相互作用, 研究了突加集中荷载作用下饱和土-衬砌系统的非轴对称动力响应. 基于Biot理论和弹性理论, 采用Laplace变换和Fourier级数, 考虑衬砌边界条件以及衬砌与饱和土交界面处的连续性条件, 在Laplace变换域内求得突加集中荷载作用下饱和土-弹性衬砌耦合系统的位移、应力和孔隙水压力等的解析表达式. 利用Laplace逆变换Crump数值反演方法得到饱和土-衬砌系统动力响应的数值解, 并分析了土体和衬砌系统的力学、几何等参数对系统动力响应的影响. 结果表明: 5倍隧道衬砌半径以外处土体的动力响应远小于隧道附近土体的动力响应; 衬砌刚度和厚度对土体位移和应力影响显著, 但对孔隙水压力影响较小; 孔隙水的可压缩性对土体位移的幅值影响不大, 但对应力幅值的影响较为显著.     

超大断面隧道变截面衬砌台车应力特征

以京张高铁八达岭长城站为工程依托,对超大断面隧道变截面衬砌台车的动态、静态应力进行研究,分析了截面变化对台车不同结构应力的影响规律。通过数值模拟分析台车结构的静态应力特征,利用现场监测分析台车结构的动态应力特征以及变截面对台车结构应力变化的影响规律。结果表明:台车结构静态应力和位移存在不均匀分布现象,各结构呈多变特征,部分结构出现明显的应力集中;浇筑过程中,应力呈现外侧大内部小的规律;台车浇筑区域位于支撑结构上方时应力最大,混凝土凝固过程中台车结构应力基本不变;台车截面由小至大变化时,各结构应力增大,其中拱肩丝杆是应力变化最大的构件。     

爆破作用下山岭隧道衬砌动态响应分析

基于数值计算方法,研究了在底部动载下拱桥铺山岭隧道衬砌的振动速度、应力以及弯矩的分布规律。得到在底部爆破动载作用下,隧道衬砌拱底振动速度峰值最大,其次是两帮,拱顶最小。随着动载作用时间推移,最大主应力越来越大,最小主应力先增大后减小;拱脚处受压较大,拱顶处受拉较大。随着底部动载的传播,最小弯矩和最大弯矩逐渐增大,直至动载趋于稳定时略有回落;隧道衬砌拱脚处负弯矩较大,隧道衬砌拱底处正弯矩较大。     

基于有限元-时域分段自适应算法的围岩衬砌耦合渐进分析

以开挖时间、一衬时间、二衬时间划分时间区段,考虑围岩与衬砌为弹性/粘弹性介质,将围岩的“位移/应力释放不完全”、开挖等影响模拟为载荷的渐进释放,提出一个有限元-时域分段自适应算法,求解围岩衬砌耦合问题,并通过数值算例对算法进行了验证.所提方法给出了各时间区段的关联条件;可更准确描述各变量随时间的变化;同时将原时空耦合问题转化为一系列空间问题,并利用有限元方法递推求解;当步长变化时可通过自适应计算保证稳定的计算精度.此外,还建立了一个载荷渐进参数的反问题数值求解模型,并给出了相关算例.     

SH 波入射时半空间界面裂纹与圆形衬砌的相互作用

利用复变函数和Green函数法研究了双相介质半空间界面裂纹及界面附近圆形衬砌对SH 波的散射与动应力集中问题。首先,采用映像思想构造满足自由边界条件的散射波表达式,进而求解所需的Green函数;其次,采用裂纹切割技术构造裂纹,并根据连续性条件建立了求解该问题的无穷代数方程组;最后,给出了不同入射波数时界面裂纹与衬砌的相互作用。结果表明,裂纹的存在显著放大了衬砌界面的动应力集中。     

饱和土与衬砌动力相互作用的圆柱形孔洞内源问题解答

考虑饱和土与衬砌结构的动力相互作用,该文研究了内源荷载作用下圆柱形孔洞的动力响应问题.将饱和土体和衬砌结构分别视为流固耦合介质和弹性均匀介质,通过引入势函数将位移控制方程化为二维轴对称波动方程.采用拉普拉斯变换,得到饱和土体位移应力的表达式及衬砌的位移应力的表达式.利用土体与衬砌结构之间的连续性条件和衬砌结构内边界上的边界条件,确定表达式的未知系数.采用逆拉普拉斯变换的数值方法,给出了问题的数值解.分析了饱和土中圆形衬砌结构随土体和衬砌结构参数变化的动力响应规律.     

穿越走滑断层隧道错动影响分区及隧道节段式衬砌抗错断性能控制

为了揭示我国西部地区穿越活动断裂公路隧道工程的变形及力学特性,通过数值模拟分析了断层左旋走滑运动对隧道结构产生的错动响应,建立隧道受断层错动影响分区,并提出隧道节段衬砌铰接设计这一抗错断措施。通过对比在影响区内设置不同长度节段衬砌时隧道结构的应力、位移响应规律,得出最优衬砌节段布置形式。研究结果表明：断层走滑错动2.5m时,隧道结构受错影响范围为断层与活动盘交界面附近2.7d(d为隧道跨径)内,定义1d~2.7d范围内为次要影响区,1d范围内为主要影响区;通过对比分析发现3 m节段对衬砌结构水平位移和最大剪应力的控制效果最好,峰值最大降低率分别达到了3.38%和43.34%;隧道结构在断层交界面附近水平位移达到最大,随后向两侧较远位置变形不断减小至平稳;可见隧道结构沿纵向所受的最大剪应力值集中在错动影响区内,且在此范围内变化相较此范围外更加剧烈,错动影响区是抗断层错动设防重点关注对象。研究结果可为隧道抗错断设计提供参考。     

含有部分脱胶的浅埋圆衬砌对SH波的散射

采用复变函数法研究了含有部分脱胶的浅埋圆形衬砌对SH波的散射问题.首先,将所研究的区域分成两个域,在圆形衬砌中构造一个满足脱胶部分应力自由的散射波函数,将其展开为含有一个待定系数的Fourier级数;而在介质半空间中应满足脱胶部分应力自由,公共边界处位移和应力连续的边界条件.然后,在"公共边界"上实施"契合",与此同时,可构造出脱胶结构,进而得到求解该同题的无穷代数方程组.最后,针对目前工程上应用较广的两种典型浅埋衬砌进行算例分析,给出了地表位移的数值结果,并讨论了入射波参数、脱胶位置以及埋深对地表位移的影响结果.