高铁隧道空洞几何特征及劣化机制研究
发布时间：2021-04-30 22:21
高速铁路运输行业的快速发展,大力推动我国综合交通运输体系规划建设,同时也伴随新的问题。如何对隧道缺陷进行有效检测和整治,保证列车在隧道内正常通行和人员安全是必要要解决的问题。因此,有必要对隧道衬砌普遍存在且影响严重的空洞现象深入研究,为隧道检测后期有针对性的综合治理提供参考。本文通过检测数据分析,得出铁路隧道在施工和运营阶段都存在不同程度的衬砌空洞现象,集中分布在隧道拱部和边墙位置。统计分析衬砌空洞缺陷几何特征,包括空洞几何尺寸、空洞纵向长度、空洞径向高度、空洞角度范围、空洞几何形状等因素。根据检测统计分析结果,设计正交多因素数据分组对衬砌应力敏感性分析。引入破损阶段法安全系数评估空洞受力劣化程度。最后,提出空洞几何特征影响受力劣化程度判断标准。本文主要研究内容及结论如下:（1）对隧道检测数据统计分析,得出所检测区段衬砌碳化深度与衬砌混凝土强度总体达到隧道工程安全合格条件。说明衬砌碳化深度与衬砌混凝土强度不是分析的首要因素,需要对衬砌空洞进行针对性研究。衬砌空洞的存在削弱了衬砌与围岩之间的受力关系,出现衬砌支撑结构承载力不连续,隧道支撑结构的整体稳定性受到结构初始约束条件影响。（2）根...
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状及其相关理论的发展概况
1.2.1 空洞成因及分布规律研究现状
1.2.2 含空洞衬砌力学作用研究进展
1.2.3 含空洞衬砌实验模型研究动态
1.2.4 空洞影响衬砌受力劣化因素研究现状
1.3 本文研究思路技术路线
1.4 本文主要研究内容
第2章 高铁隧道结构衬砌缺陷检测数据分析
2.1 隧道检测数据分析引言
2.1.1 隧道现场检测选取方法及检测依据
2.1.2 隧道质量缺陷评定
2.2 衬砌混凝土和空洞缺陷检测结果数理分析
2.2.1 某客运专线A区段隧道工程概况
2.2.2 衬砌混凝土碳化深度和衬砌混凝土强度检测情况
2.2.3 衬砌围岩回填不密实空洞检测数据分析
2.3 检测数据分析结论
2.4 本章小节
第3章 空洞几何特征对隧道影响研究
3.1 隧道衬砌空洞概述
3.2 空洞的分布和几何尺寸研究
3.2.1 空洞纵向长度
3.2.2 空洞径向高度
3.3 空洞的角度范围和几何形状研究
3.4 考虑空洞几何特征设计正交数据实验分组
3.5 本章小结
第4章 含空洞衬砌有限元模型研究
4.1 隧道动力分析方法概述
4.2 隧道力学计算模型研究
4.2.1 隧道计算应力状态
4.2.2 围岩计算塑性模型参数设置
4.2.3 隧道-围岩方法计算模型
4.2.4 衬砌混凝土损伤塑性CDP模型参数
4.2.5 衬砌耦合接触约束
4.3 隧道-围岩模型网格实现
4.3.1 减缩积分计算单元和多精细度划分
4.3.2 围岩土体扫掠网格划分
4.3.3 衬砌映射网格划分
4.4 隧道有限元模型计算结果
4.4.1 含空洞衬砌有限元模型建立
4.4.2 隧道计算模型参数与动力加载
4.4.3 含空洞衬砌结构的动力响应分析
4.5 本章小结
第5章 含空洞衬砌结构受力劣化算例分析
5.1 空洞对隧道局部劣化受力状态影响
5.2 衬砌结构受力状态劣化分析
5.2.1 空洞结构几何尺寸对受力状态劣化影响
5.2.2 正交敏感性分析空洞几何因素环向应力劣化
5.2.3 正交敏感性分析空洞几何因素纵向应力劣化
5.3 局部圆形空洞裂纹拓展算例分析
5.4 衬砌破损阶段法评估空洞受力劣化状态
5.4.1 破损阶段法
5.4.2 安全系数K分析
5.5 含空洞衬砌变形劣化状态分析
5.6 空洞几何特征影响受力劣化程度判断标准
5.7 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
学术成果目录
附录 INP文件
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁路隧道检测与监测技术的现状及发展趋势[J]. 许学良,马伟斌,蔡德钩,杜翠,安哲立. 铁道建筑. 2018(01)
[2]基于正交试验多因素条件下的混凝土强度分析[J]. 李林果,辛宇,樊成. 水利与建筑工程学报. 2017(06)
[3]反复加载作用下混凝土损伤塑性模型参数验证[J]. 秦力,严华君. 东北电力大学学报. 2017(05)
[4]衬砌背后空洞对既有隧道受力影响研究[J]. 宋磊. 水利与建筑工程学报. 2017(04)
[5]地质雷达在隧道工程检测中的应用[J]. 肖秀明,成海,车海清,朱华. 工程建设与设计. 2017(14)
[6]地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用[J]. 齐志敏. 工程建设. 2017(05)
[7]衬砌背后空洞影响下隧道结构裂损规律试验研究[J]. 张旭,张成平,冯岗,韩凯航. 岩土工程学报. 2017(06)
[8]背后空洞引起高速铁路隧道衬砌裂缝形态的FEM对比分析[J]. 雷波,漆泰岳,陈小雨,李延. 铁道标准设计. 2015(09)
[9]地震作用下隧道衬砌背后空洞影响机制研究[J]. 朱正国,耿亚帅,武杰,朱永全,王道远,韩现民. 铁道工程学报. 2015(09)
[10]我国隧道及地下工程发展现状与展望[J]. 洪开荣. 隧道建设. 2015(02)
博士论文
[1]运营隧道健康诊断及剩余寿命评估研究[D]. 杨艳青.北京交通大学 2012
[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]公路隧道健康诊断计算模型研究[D]. 刘海京.同济大学 2007
硕士论文
[1]运营隧道拱顶衬砌背后空洞的影响与对策研究[D]. 万少锋.重庆交通大学 2014
[2]寒区隧道衬砌拱顶背后空洞对二衬受力影响规律研究[D]. 胡金鑫.重庆交通大学 2013
[3]围岩拱顶空洞对隧道稳定性影响规律研究[D]. 陈俊涛.重庆交通大学 2012
[4]铁路隧道衬砌状态检测数据管理系统的研究与实现[D]. 杜焕.北京交通大学 2010
[5]高速铁路隧道空气动力学效应及其对支护结构耐久性影响[D]. 范斌.大连交通大学 2010
[6]探地雷达应用于公路隧道衬砌检测图像判释研究[D]. 宁黎磊.长沙理工大学 2009
[7]地质雷达应用于公路隧道衬砌无损检测的实验研究[D]. 刘胜峰.长沙理工大学 2007
[8]公路隧道衬砌健康状态地质雷达检测的分析软件开发与应用[D]. 李华.同济大学 2006
本文编号：3169588
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状及其相关理论的发展概况
1.2.1 空洞成因及分布规律研究现状
1.2.2 含空洞衬砌力学作用研究进展
1.2.3 含空洞衬砌实验模型研究动态
1.2.4 空洞影响衬砌受力劣化因素研究现状
1.3 本文研究思路技术路线
1.4 本文主要研究内容
第2章 高铁隧道结构衬砌缺陷检测数据分析
2.1 隧道检测数据分析引言
2.1.1 隧道现场检测选取方法及检测依据
2.1.2 隧道质量缺陷评定
2.2 衬砌混凝土和空洞缺陷检测结果数理分析
2.2.1 某客运专线A区段隧道工程概况
2.2.2 衬砌混凝土碳化深度和衬砌混凝土强度检测情况
2.2.3 衬砌围岩回填不密实空洞检测数据分析
2.3 检测数据分析结论
2.4 本章小节
第3章 空洞几何特征对隧道影响研究
3.1 隧道衬砌空洞概述
3.2 空洞的分布和几何尺寸研究
3.2.1 空洞纵向长度
3.2.2 空洞径向高度
3.3 空洞的角度范围和几何形状研究
3.4 考虑空洞几何特征设计正交数据实验分组
3.5 本章小结
第4章 含空洞衬砌有限元模型研究
4.1 隧道动力分析方法概述
4.2 隧道力学计算模型研究
4.2.1 隧道计算应力状态
4.2.2 围岩计算塑性模型参数设置
4.2.3 隧道-围岩方法计算模型
4.2.4 衬砌混凝土损伤塑性CDP模型参数
4.2.5 衬砌耦合接触约束
4.3 隧道-围岩模型网格实现
4.3.1 减缩积分计算单元和多精细度划分
4.3.2 围岩土体扫掠网格划分
4.3.3 衬砌映射网格划分
4.4 隧道有限元模型计算结果
4.4.1 含空洞衬砌有限元模型建立
4.4.2 隧道计算模型参数与动力加载
4.4.3 含空洞衬砌结构的动力响应分析
4.5 本章小结
第5章 含空洞衬砌结构受力劣化算例分析
5.1 空洞对隧道局部劣化受力状态影响
5.2 衬砌结构受力状态劣化分析
5.2.1 空洞结构几何尺寸对受力状态劣化影响
5.2.2 正交敏感性分析空洞几何因素环向应力劣化
5.2.3 正交敏感性分析空洞几何因素纵向应力劣化
5.3 局部圆形空洞裂纹拓展算例分析
5.4 衬砌破损阶段法评估空洞受力劣化状态
5.4.1 破损阶段法
5.4.2 安全系数K分析
5.5 含空洞衬砌变形劣化状态分析
5.6 空洞几何特征影响受力劣化程度判断标准
5.7 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
学术成果目录
附录 INP文件
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁路隧道检测与监测技术的现状及发展趋势[J]. 许学良,马伟斌,蔡德钩,杜翠,安哲立. 铁道建筑. 2018(01)
[2]基于正交试验多因素条件下的混凝土强度分析[J]. 李林果,辛宇,樊成. 水利与建筑工程学报. 2017(06)
[3]反复加载作用下混凝土损伤塑性模型参数验证[J]. 秦力,严华君. 东北电力大学学报. 2017(05)
[4]衬砌背后空洞对既有隧道受力影响研究[J]. 宋磊. 水利与建筑工程学报. 2017(04)
[5]地质雷达在隧道工程检测中的应用[J]. 肖秀明,成海,车海清,朱华. 工程建设与设计. 2017(14)
[6]地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用[J]. 齐志敏. 工程建设. 2017(05)
[7]衬砌背后空洞影响下隧道结构裂损规律试验研究[J]. 张旭,张成平,冯岗,韩凯航. 岩土工程学报. 2017(06)
[8]背后空洞引起高速铁路隧道衬砌裂缝形态的FEM对比分析[J]. 雷波,漆泰岳,陈小雨,李延. 铁道标准设计. 2015(09)
[9]地震作用下隧道衬砌背后空洞影响机制研究[J]. 朱正国,耿亚帅,武杰,朱永全,王道远,韩现民. 铁道工程学报. 2015(09)
[10]我国隧道及地下工程发展现状与展望[J]. 洪开荣. 隧道建设. 2015(02)
博士论文
[1]运营隧道健康诊断及剩余寿命评估研究[D]. 杨艳青.北京交通大学 2012
[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]公路隧道健康诊断计算模型研究[D]. 刘海京.同济大学 2007
硕士论文
[1]运营隧道拱顶衬砌背后空洞的影响与对策研究[D]. 万少锋.重庆交通大学 2014
[2]寒区隧道衬砌拱顶背后空洞对二衬受力影响规律研究[D]. 胡金鑫.重庆交通大学 2013
[3]围岩拱顶空洞对隧道稳定性影响规律研究[D]. 陈俊涛.重庆交通大学 2012
[4]铁路隧道衬砌状态检测数据管理系统的研究与实现[D]. 杜焕.北京交通大学 2010
[5]高速铁路隧道空气动力学效应及其对支护结构耐久性影响[D]. 范斌.大连交通大学 2010
[6]探地雷达应用于公路隧道衬砌检测图像判释研究[D]. 宁黎磊.长沙理工大学 2009
[7]地质雷达应用于公路隧道衬砌无损检测的实验研究[D]. 刘胜峰.长沙理工大学 2007
[8]公路隧道衬砌健康状态地质雷达检测的分析软件开发与应用[D]. 李华.同济大学 2006
本文编号：3169588
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3169588.html
