不同基底围岩条件下的隧道仰拱承载特性研究
发布时间：2021-01-22 12:17
随着中国铁路公路行业的飞速发展,山岭隧道的建造量大幅增加,在隧道穿越不同地层时,隧道基底的围岩条件一般不同,而不同基底围岩类型所造成的隧道仰拱结构的受力情况及破坏特征也就不同;本文通过理论分析、数值模拟与室内模型试验相结合的方式,对各类基底围岩条件下的隧道仰拱受力破坏模式进行了探究,总结出了各类工况的仰拱受力破坏特征。通过对文献及建筑规范的查阅,整理了隧道围岩与仰拱结构的力学计算方法;建立数值计算模型分析了仰拱对隧道整体结构的作用;归纳整理了仰拱的典型破坏模式及造成仰拱病害的影响因素。设计室内模型试验对隧道仰拱底部围岩膨胀的工况进行研究,通过推导相似比,选择合理的相似性材料,探究了简易有效的加载方式来模拟隧道底部围岩膨胀效果;使用应变仪监测隧道模型上各点的应变值,再将应变结果通过力学公式转换为其他力学参数,得出隧道在受到底部竖直向上的膨胀压力时,隧道上各测点随着加载压力的增大,其相应的应力、轴力和弯矩都逐渐增大,相对应的安全系数随之下降,从数据整理结果及试验后的模型现象来看,发生破坏的位置位于仰拱两侧肋部及边墙仰拱连接处。将试验后破坏的模型进行复原,与该工况下数值计算中推测的仰拱破坏位...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国地质图
图 1.2 国家高速公路网随着大量山岭隧道的修建，一系列隧道的病害问题也随之呈现出来；其中体稳定性而修筑的仰拱结构却自身出现了许多病害现象，如仰拱及回填层底鼓、错台等现象，严重危害了隧道的施工安全及运营期的行车安全。隧岩及地质条件差的高地应力区时，常有隧道拱顶坍塌、围岩大变形及隧底生；隧道底部仰拱的开裂常常是由于其所接触的基底围岩发生了性质变化，或发生软化，又或发生较大的塑性变形，而这些变化会直接导致隧道仰开裂甚至发生破坏；隧道仰拱病害的形成及发展过程极其复杂，与隧道围地质条件、地应力状态、隧道底部结构的设计以及施工技术等因素密切相的基底围岩性质条件及应力状态，对隧道仰拱的力学作用并不相同，现如构进行理论计算时，常常将基底的围岩压力简化为均布向上的荷载，而这布不均匀的情况下显然是错误的，这也就需要我们研究不同基底围岩状况的受力模式；而受力模式的不同，其造成破坏的模式与类型也大不相同，整治处理方法当然也有所不同，针对不同原因造成的仰拱病害问题，应对合理的整治措施；在国内的一些隧道工程中，面对隧道底部结构的破坏，
2.1 隧道结构设计图(2) 仰拱开裂情况：对隧道隧底裂缝调查发现，填充层中部开裂严重（图 2.1），裂缝宽度在 3~6mm 之间，裂缝最宽处达 11.5mm，裂隙累计长度约为 1556m。通过埋设监测原件，检测到隧道的底部发生隆起现象（图 2.3），底鼓与拱顶下沉导致隧道整体变形严重，致使仰拱回填层发生开裂。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大断面隧道仰拱底鼓破坏模式[J]. 杜明庆,张顶立,王旭春,管晓明,曾柯涵,周秋爽. 中国公路学报. 2018(10)
[2]黄土隧道仰拱结构受力特性试验研究[J]. 刘恒显,梁庆国,丁冬冬. 地下空间与工程学报. 2018(S1)
[3]高地应力区缓倾互层岩体无砟轨道隧道底部隆起的成因分析及整治方案[J]. 肖小文,王立川,阳军生,张学民. 中国铁道科学. 2016(01)
[4]武都西隧道底鼓机理及防治措施研究[J]. 薛晓辉,张军,宿钟鸣,孙志杰. 公路工程. 2015(05)
[5]向蒲铁路雪峰山隧道基础沉降及底鼓处治技术[J]. 汪旵生. 铁道建筑. 2015(08)
[6]既有重载铁路隧道基底混凝土厚度对隧底结构受力的影响[J]. 程建平. 铁道建筑. 2015(07)
[7]向莆铁路隧道道床积水、轨道隆起病害整治技术[J]. 肖广智,薛斌. 现代隧道技术. 2015(03)
[8]雪峰山隧道进口段仰拱填充结构开裂原因探讨[J]. 崔连友,吴剑,郑波. 地下空间与工程学报. 2015(01)
[9]渗水膨胀岩隧洞黏弹塑性蠕变解及变形特性分析[J]. 张建智,俞缙,蔡燕燕,陈士海,林从谋. 岩土工程学报. 2014(12)
[10]软岩隧道底鼓机理及底鼓量计算方法[J]. 师亚龙,陈礼伟,裴涛涛,李春林. 铁道建筑. 2014(05)
博士论文
[1]高速铁路隧道仰拱结构力学特性与安全性评价[D]. 杜明庆.北京交通大学 2017
[2]大断面水下盾构隧道管片衬砌结构的力学行为研究[D]. 封坤.西南交通大学 2012
[3]高速铁路隧道支护与围岩作用关系研究[D]. 房倩.北京交通大学 2010
[4]破碎围岩隧道的模拟试验研究[D]. 王戍平.浙江大学 2004
硕士论文
[1]膨胀性围岩隧道底部隆起力学机理与处治技术研究[D]. 张化川.长安大学 2018
[2]铁路隧道底部上拱病害机理分析及整治技术研究[D]. 常凯.中国铁道科学研究院 2017
[3]高速公路黄土隧道仰拱开裂原因分析[D]. 丁冬冬.兰州交通大学 2017
[4]铁路隧道底部结构隆起变形及其工程对策研究[D]. 刘长帅.北京交通大学 2016
[5]富水岩溶地层大断面公路隧道衬砌结构力学特征研究[D]. 崔戈.西南交通大学 2015
[6]膨胀性土质隧道变形破坏模式与防治对策研究[D]. 徐钦键.山东大学 2013
[7]都汶公路地震前后地应力场演化规律与软岩隧道底鼓防治研究[D]. 杨词光.成都理工大学 2012
[8]桃树垭软弱围岩隧道底鼓机理及控制技术研究[D]. 郑成果.重庆大学 2009
本文编号：2993212
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国地质图
图 1.2 国家高速公路网随着大量山岭隧道的修建，一系列隧道的病害问题也随之呈现出来；其中体稳定性而修筑的仰拱结构却自身出现了许多病害现象，如仰拱及回填层底鼓、错台等现象，严重危害了隧道的施工安全及运营期的行车安全。隧岩及地质条件差的高地应力区时，常有隧道拱顶坍塌、围岩大变形及隧底生；隧道底部仰拱的开裂常常是由于其所接触的基底围岩发生了性质变化，或发生软化，又或发生较大的塑性变形，而这些变化会直接导致隧道仰开裂甚至发生破坏；隧道仰拱病害的形成及发展过程极其复杂，与隧道围地质条件、地应力状态、隧道底部结构的设计以及施工技术等因素密切相的基底围岩性质条件及应力状态，对隧道仰拱的力学作用并不相同，现如构进行理论计算时，常常将基底的围岩压力简化为均布向上的荷载，而这布不均匀的情况下显然是错误的，这也就需要我们研究不同基底围岩状况的受力模式；而受力模式的不同，其造成破坏的模式与类型也大不相同，整治处理方法当然也有所不同，针对不同原因造成的仰拱病害问题，应对合理的整治措施；在国内的一些隧道工程中，面对隧道底部结构的破坏，
2.1 隧道结构设计图(2) 仰拱开裂情况：对隧道隧底裂缝调查发现，填充层中部开裂严重（图 2.1），裂缝宽度在 3~6mm 之间，裂缝最宽处达 11.5mm，裂隙累计长度约为 1556m。通过埋设监测原件，检测到隧道的底部发生隆起现象（图 2.3），底鼓与拱顶下沉导致隧道整体变形严重，致使仰拱回填层发生开裂。
【参考文献】：
期刊论文
[1]大断面隧道仰拱底鼓破坏模式[J]. 杜明庆,张顶立,王旭春,管晓明,曾柯涵,周秋爽. 中国公路学报. 2018(10)
[2]黄土隧道仰拱结构受力特性试验研究[J]. 刘恒显,梁庆国,丁冬冬. 地下空间与工程学报. 2018(S1)
[3]高地应力区缓倾互层岩体无砟轨道隧道底部隆起的成因分析及整治方案[J]. 肖小文,王立川,阳军生,张学民. 中国铁道科学. 2016(01)
[4]武都西隧道底鼓机理及防治措施研究[J]. 薛晓辉,张军,宿钟鸣,孙志杰. 公路工程. 2015(05)
[5]向蒲铁路雪峰山隧道基础沉降及底鼓处治技术[J]. 汪旵生. 铁道建筑. 2015(08)
[6]既有重载铁路隧道基底混凝土厚度对隧底结构受力的影响[J]. 程建平. 铁道建筑. 2015(07)
[7]向莆铁路隧道道床积水、轨道隆起病害整治技术[J]. 肖广智,薛斌. 现代隧道技术. 2015(03)
[8]雪峰山隧道进口段仰拱填充结构开裂原因探讨[J]. 崔连友,吴剑,郑波. 地下空间与工程学报. 2015(01)
[9]渗水膨胀岩隧洞黏弹塑性蠕变解及变形特性分析[J]. 张建智,俞缙,蔡燕燕,陈士海,林从谋. 岩土工程学报. 2014(12)
[10]软岩隧道底鼓机理及底鼓量计算方法[J]. 师亚龙,陈礼伟,裴涛涛,李春林. 铁道建筑. 2014(05)
博士论文
[1]高速铁路隧道仰拱结构力学特性与安全性评价[D]. 杜明庆.北京交通大学 2017
[2]大断面水下盾构隧道管片衬砌结构的力学行为研究[D]. 封坤.西南交通大学 2012
[3]高速铁路隧道支护与围岩作用关系研究[D]. 房倩.北京交通大学 2010
[4]破碎围岩隧道的模拟试验研究[D]. 王戍平.浙江大学 2004
硕士论文
[1]膨胀性围岩隧道底部隆起力学机理与处治技术研究[D]. 张化川.长安大学 2018
[2]铁路隧道底部上拱病害机理分析及整治技术研究[D]. 常凯.中国铁道科学研究院 2017
[3]高速公路黄土隧道仰拱开裂原因分析[D]. 丁冬冬.兰州交通大学 2017
[4]铁路隧道底部结构隆起变形及其工程对策研究[D]. 刘长帅.北京交通大学 2016
[5]富水岩溶地层大断面公路隧道衬砌结构力学特征研究[D]. 崔戈.西南交通大学 2015
[6]膨胀性土质隧道变形破坏模式与防治对策研究[D]. 徐钦键.山东大学 2013
[7]都汶公路地震前后地应力场演化规律与软岩隧道底鼓防治研究[D]. 杨词光.成都理工大学 2012
[8]桃树垭软弱围岩隧道底鼓机理及控制技术研究[D]. 郑成果.重庆大学 2009
本文编号：2993212
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