北京地铁区间衬砌裂缝安全状态分级及治理方法研究
发布时间：2021-09-19 21:16
随着国内轨道交通建设工程大规模扩展,伴随而来的隧道结构病害问题不断显现,其中地铁衬砌结构病害造成的运营隧道安全隐患是一个不可忽视的问题。目前国内学者在地铁衬砌结构安全状态评价领域的研究较少,特别是地铁衬砌结构安全状态分级这方面的研究需不断加深完善。本文基于北京地铁隧道病害现场检测资料,研究地铁衬砌病害分布及扩展规律;根据统计分析结果,设计出隧道三维加载装置对裂损模型进行加载实验,构建了衬砌结构安全状态评价体系,并从前期预防抑制裂缝扩展及后期修补加固裂缝两方面探讨了裂缝治理方法。取得的主要研究成果如下:（1）通过对北京地铁6条病害多发的典型线路的病害调研,研究结果表明地铁病害形式以衬砌开裂为主,接下来依次为渗漏水、隧道脱空、道床翻浆冒泥和管片开裂错台。选取4个代表性区间进行专项统计,研究分析各个区间衬砌结构裂缝的扩展分布规律及裂缝几何性状特征,为接下来的模型实验工况的确定提供参考依据。对比统计结果发现随着地铁隧道运营年限累积,衬砌结构的裂损程度和裂缝宽度的离散性不断增大。（2）设计研发出相似比为1:10的模型实验,并参照实际工程参数定制出三维模型加载台架,调配出隧道衬砌相应的相似材料,最...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３?１：１隧道衬砌拱顶模型加载实验??Ｆｉｇ．?１－３?Ｌｏａｄｉｎｇ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｏｆ?１：１?ｔｕｎｎｅｌ?ｌｉｎｉｎｇ?ｄｏｍｅ?ｍｏｄｅｌ??－
实验能进行相对大比例尺的模型实验，有利于观察裂缝的扩展情况以及隧道衬砌??失稳过程。??刘学增［３４］采用隧道拱顶结构的１：１模型实验（如图１－３），运用液压加载系统，??搭配计算机操作作动器的位移来施加荷载，基于裂损衬砌加载实验结构建立了裂??损衬砌结构承载能力计算模型，并研究衬砌裂缝深度和结构刚度的关系，得出了裂??缝位置、深度以及围岩抗力对隧道结构安全性能的影响程度。??Ｂ?ｇ??——ｊｗ￣￣￣￣＾―??单位：ｍｍ?０?＊獅器??ｉ．．．茶弋??—?—??：＝目｜?“?砌—篇：??．．一?＿?｜?—?￣￥＊?｜４＞?．．１—?－?．．．．．．．．??，ｒ?＿?；?ｉｌｉｌ；?１?ｌｉ??ｉ?１３５?ｉ?—…＿?了说’１?〕??图１－３?１：１隧道衬砌拱顶模型加载实验??Ｆｉｇ．?１－３?Ｌｏａｄｉｎｇ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｏｆ?１：１?ｔｕｎｎｅｌ?ｌｉｎｉｎｇ?ｄｏｍｅ?ｍｏｄｅｌ??何川［３５－３９］以重庆市笔架山隧道现场工程状况为基础，设计研发相似比１：２５的??模型实验（如图１－４），研宄出了回填压注、内表面补强、组合补强和应力场对有缺??陷裂损的隧道结构承载能力的影响。??Ｓ：?竖Ｍ反力梁?｜??＿＿ｊ?／／?／７：：／／?ｎｆ?＼＼丨?Ｌｉ￣￣二??１钢筋混礙ｙ＊．台架??图１－４?１：２５笔架山模型实验??Ｆｉｇ．?１－４?１：２５?Ｍｏｄｅｌ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｏｆ?Ｂｉｊｉａ?Ｍｏｕｎｔａｉｎ??汪波［４Ｇ］基于笔架山隧道工程，使用相似模型实验，通过实验观察隧道变形、承??载能力和衬砌受力情况
值模拟衬砌整环结构的力学特性，运用添加接触单元来模拟接缝界面间的相互作??用，并把数值计算结果与实验结果相比对。??李悦［４３］研宄开发了相似比１：２０的隧道模型加载实验（如图１－５），研宄添加减??缩剂和内养护剂的混凝土的抗裂特性，并探讨其二衬的受力情况。在湿热条件下，??对隧道二次衬砌进行加载实验，研究二次衬砌的裂缝的演化特性。??＿臟酿??旬｜：？■卜支座??图１－５?１：２０二次衬砌加载模型实验??Ｆｉｇ．?１－５?１：２０?Ｍｏｄｅｌ?ｌｏａｄｉｎｇ?ｔｅｓｔ?ｏｆ?ｓｅｃｏｎｄａｒｙ?ｌｉｎｉｎｇ??刘学增［４４］团队自行研发了相似比１：１０的全周封闭隧道模型加载装置（如图卜??６）。通过进行了?６组隧道结构破坏模型实验，参照偏压荷载下衬砌结构裂缝扩展??特性，阐述了结构开裂深度和开裂位置对隧道结构最终承载力的影响。并建立了裂??缝深度与承载能力的关系式。??偏压主动加栽??一．．千斤《??１?Ｉ??图１－６?１：１０全周封闭隧道模型实验??Ｆｉｇ．?１－６?１：１０?Ｍｏｄｅｌ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｏｆ?ａ?ｆｕｌｌｙ?ｅｎｃｌｏｓｅｄ?ｔｕｎｎｅｌ??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]北京地铁运营隧道病害状态分析[J]. 董飞,房倩,张顶立,徐会杰,李宇杰,牛晓凯. 土木工程学报. 2017(06)
[2]不同类型缓凝剂对建筑石膏的缓凝作用[J]. 丁益,方有春,任启芳,张波,张奇才,方辉. 材料导报. 2016(06)
[3]空洞对盾构隧道结构受力与破坏影响模型试验研究[J]. 王士民,于清洋,彭博,申兴柱. 岩土工程学报. 2017(01)
[4]偏压荷载下裂损特征对隧道衬砌受力影响试验[J]. 刘学增,刘文艺,桑运龙,古银城. 土木工程学报. 2015(10)
[5]复合材料叠合衬砌加固管片接头抗负弯矩试验研究[J]. 万敏. 土木工程学报. 2015(S2)
[6]隧道不同损伤状态二次衬砌预养护试验研究[J]. 刘学增,刘文艺,桑运龙,何本国. 同济大学学报(自然科学版). 2015(05)
[7]基于二次受力的隧道套拱加固损伤衬砌模型试验[J]. 刘学增,王煦霖,何本国,桑运龙. 四川大学学报(工程科学版). 2015(03)
[8]不同混凝土隧道二次衬砌模型试验[J]. 李悦,阮大威,白伟亮. 北京工业大学学报. 2015(02)
[9]内张钢圈加固盾构隧道结构承载能力的试验研究——半环加固法[J]. 柳献,张浩立,唐敏,鲁亮,王秀志. 现代隧道技术. 2014(03)
[10]已有裂缝病害的地铁区间隧道衬砌结构受力分析[J]. 李宇杰,王梦恕,徐会杰,张元,王东. 中国铁道科学. 2014(03)
博士论文
[1]地铁隧道衬砌结构破坏机理与安全性评价[D]. 董飞.北京交通大学 2018
[2]隧道衬砌结构健康诊断及技术状况评定研究[D]. 张素磊.北京交通大学 2012
[3]深埋隧道围岩系统稳定性及非线性动力学特性研究[D]. 赵瑜.重庆大学 2007
[4]软土地区运营地铁盾构隧道结构变形及健康诊断方法研究[D]. 叶耀东.同济大学 2007
[5]公路隧道健康状态诊断方法及系统的研究[D]. 罗鑫.同济大学 2007
[6]碳纤维布加固修复砌体结构新技术研究[D]. 谢剑.天津大学 2005
硕士论文
[1]地铁隧道衬砌结构裂缝演化及其对结构安全性影响研究[D]. 刘璇.北京交通大学 2018
[2]北京地铁运营隧道衬砌病害分类及其安全状态分级研究[D]. 蔡鹏超.北京交通大学 2017
[3]城市暗挖隧道穿越既有桥梁的安全控制[D]. 赵江涛.北京交通大学 2015
[4]毛坪隧道衬砌缺陷致害机理与加固措施研究[D]. 孙文龙.重庆交通大学 2014
[5]上海长江隧道衬砌结构整环试验与研究[D]. 王彪.同济大学 2007
[6]高速公路隧道维护加固对策的模型试验研究[D]. 兰宇.西南交通大学 2005
[7]缓凝剂对建筑石膏性能的影响和作用机理研究[D]. 吴莉.重庆大学 2002
本文编号：3402349
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３?１：１隧道衬砌拱顶模型加载实验??Ｆｉｇ．?１－３?Ｌｏａｄｉｎｇ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｏｆ?１：１?ｔｕｎｎｅｌ?ｌｉｎｉｎｇ?ｄｏｍｅ?ｍｏｄｅｌ??－
实验能进行相对大比例尺的模型实验，有利于观察裂缝的扩展情况以及隧道衬砌??失稳过程。??刘学增［３４］采用隧道拱顶结构的１：１模型实验（如图１－３），运用液压加载系统，??搭配计算机操作作动器的位移来施加荷载，基于裂损衬砌加载实验结构建立了裂??损衬砌结构承载能力计算模型，并研究衬砌裂缝深度和结构刚度的关系，得出了裂??缝位置、深度以及围岩抗力对隧道结构安全性能的影响程度。??Ｂ?ｇ??——ｊｗ￣￣￣￣＾―??单位：ｍｍ?０?＊獅器??ｉ．．．茶弋??—?—??：＝目｜?“?砌—篇：??．．一?＿?｜?—?￣￥＊?｜４＞?．．１—?－?．．．．．．．．??，ｒ?＿?；?ｉｌｉｌ；?１?ｌｉ??ｉ?１３５?ｉ?—…＿?了说’１?〕??图１－３?１：１隧道衬砌拱顶模型加载实验??Ｆｉｇ．?１－３?Ｌｏａｄｉｎｇ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｏｆ?１：１?ｔｕｎｎｅｌ?ｌｉｎｉｎｇ?ｄｏｍｅ?ｍｏｄｅｌ??何川［３５－３９］以重庆市笔架山隧道现场工程状况为基础，设计研发相似比１：２５的??模型实验（如图１－４），研宄出了回填压注、内表面补强、组合补强和应力场对有缺??陷裂损的隧道结构承载能力的影响。??Ｓ：?竖Ｍ反力梁?｜??＿＿ｊ?／／?／７：：／／?ｎｆ?＼＼丨?Ｌｉ￣￣二??１钢筋混礙ｙ＊．台架??图１－４?１：２５笔架山模型实验??Ｆｉｇ．?１－４?１：２５?Ｍｏｄｅｌ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｏｆ?Ｂｉｊｉａ?Ｍｏｕｎｔａｉｎ??汪波［４Ｇ］基于笔架山隧道工程，使用相似模型实验，通过实验观察隧道变形、承??载能力和衬砌受力情况
值模拟衬砌整环结构的力学特性，运用添加接触单元来模拟接缝界面间的相互作??用，并把数值计算结果与实验结果相比对。??李悦［４３］研宄开发了相似比１：２０的隧道模型加载实验（如图１－５），研宄添加减??缩剂和内养护剂的混凝土的抗裂特性，并探讨其二衬的受力情况。在湿热条件下，??对隧道二次衬砌进行加载实验，研究二次衬砌的裂缝的演化特性。??＿臟酿??旬｜：？■卜支座??图１－５?１：２０二次衬砌加载模型实验??Ｆｉｇ．?１－５?１：２０?Ｍｏｄｅｌ?ｌｏａｄｉｎｇ?ｔｅｓｔ?ｏｆ?ｓｅｃｏｎｄａｒｙ?ｌｉｎｉｎｇ??刘学增［４４］团队自行研发了相似比１：１０的全周封闭隧道模型加载装置（如图卜??６）。通过进行了?６组隧道结构破坏模型实验，参照偏压荷载下衬砌结构裂缝扩展??特性，阐述了结构开裂深度和开裂位置对隧道结构最终承载力的影响。并建立了裂??缝深度与承载能力的关系式。??偏压主动加栽??一．．千斤《??１?Ｉ??图１－６?１：１０全周封闭隧道模型实验??Ｆｉｇ．?１－６?１：１０?Ｍｏｄｅｌ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｏｆ?ａ?ｆｕｌｌｙ?ｅｎｃｌｏｓｅｄ?ｔｕｎｎｅｌ??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]北京地铁运营隧道病害状态分析[J]. 董飞,房倩,张顶立,徐会杰,李宇杰,牛晓凯. 土木工程学报. 2017(06)
[2]不同类型缓凝剂对建筑石膏的缓凝作用[J]. 丁益,方有春,任启芳,张波,张奇才,方辉. 材料导报. 2016(06)
[3]空洞对盾构隧道结构受力与破坏影响模型试验研究[J]. 王士民,于清洋,彭博,申兴柱. 岩土工程学报. 2017(01)
[4]偏压荷载下裂损特征对隧道衬砌受力影响试验[J]. 刘学增,刘文艺,桑运龙,古银城. 土木工程学报. 2015(10)
[5]复合材料叠合衬砌加固管片接头抗负弯矩试验研究[J]. 万敏. 土木工程学报. 2015(S2)
[6]隧道不同损伤状态二次衬砌预养护试验研究[J]. 刘学增,刘文艺,桑运龙,何本国. 同济大学学报(自然科学版). 2015(05)
[7]基于二次受力的隧道套拱加固损伤衬砌模型试验[J]. 刘学增,王煦霖,何本国,桑运龙. 四川大学学报(工程科学版). 2015(03)
[8]不同混凝土隧道二次衬砌模型试验[J]. 李悦,阮大威,白伟亮. 北京工业大学学报. 2015(02)
[9]内张钢圈加固盾构隧道结构承载能力的试验研究——半环加固法[J]. 柳献,张浩立,唐敏,鲁亮,王秀志. 现代隧道技术. 2014(03)
[10]已有裂缝病害的地铁区间隧道衬砌结构受力分析[J]. 李宇杰,王梦恕,徐会杰,张元,王东. 中国铁道科学. 2014(03)
博士论文
[1]地铁隧道衬砌结构破坏机理与安全性评价[D]. 董飞.北京交通大学 2018
[2]隧道衬砌结构健康诊断及技术状况评定研究[D]. 张素磊.北京交通大学 2012
[3]深埋隧道围岩系统稳定性及非线性动力学特性研究[D]. 赵瑜.重庆大学 2007
[4]软土地区运营地铁盾构隧道结构变形及健康诊断方法研究[D]. 叶耀东.同济大学 2007
[5]公路隧道健康状态诊断方法及系统的研究[D]. 罗鑫.同济大学 2007
[6]碳纤维布加固修复砌体结构新技术研究[D]. 谢剑.天津大学 2005
硕士论文
[1]地铁隧道衬砌结构裂缝演化及其对结构安全性影响研究[D]. 刘璇.北京交通大学 2018
[2]北京地铁运营隧道衬砌病害分类及其安全状态分级研究[D]. 蔡鹏超.北京交通大学 2017
[3]城市暗挖隧道穿越既有桥梁的安全控制[D]. 赵江涛.北京交通大学 2015
[4]毛坪隧道衬砌缺陷致害机理与加固措施研究[D]. 孙文龙.重庆交通大学 2014
[5]上海长江隧道衬砌结构整环试验与研究[D]. 王彪.同济大学 2007
[6]高速公路隧道维护加固对策的模型试验研究[D]. 兰宇.西南交通大学 2005
[7]缓凝剂对建筑石膏性能的影响和作用机理研究[D]. 吴莉.重庆大学 2002
本文编号：3402349
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