直墙式隧道衬砌背后空洞对结构安全性影响研究
发布时间:2024-12-27 03:28
在我国早期修建的隧道大多采用直墙式隧道形式,随着隧道运营年限的延长,直墙式隧道出现了大量衬砌病害现象,而衬砌背后空洞作为常见的质量缺陷,是隧道病害成因的主要诱因之一,严重威胁着直墙式隧道的运营安全。为了分析空洞存在条件下直墙式隧道结构力学特性及安全性,本文结合21座直墙式隧道衬砌病害检测数据,建立三维数值模型就空洞影响下衬砌结构安全性进行了分析,并利用扩展有限元法(XFEM)对空洞存在条件下直墙式隧道衬砌开裂机制及演化规律进行了分析,本文主要研究成果如下:(1)结合21座直墙式隧道衬砌病害检测资料,统计得:衬砌渗漏水主要位于拱部,渗漏水形式以浸渗为主;裂缝主要分布于拱部,并且纵向裂缝>环向裂缝>斜向裂缝;衬砌背后空洞主要分布在拱部位置,空洞纵向长度平均值约为10m、竖向高度平均值约为19.4cm。(2)基于三维有限元模型对空洞存在条件下衬砌结构内力分布规律及安全性进行了分布,得到以下主要结论:空洞环向范围的变化对衬砌结构内力及安全性影响显著,结构整体安全性随环向范围增大逐渐降低;空洞对衬砌纵向上的变形影响较大,衬砌纵向上竖向变形随着距空洞越远变形越小,且变形速率在空洞边界处最...
【文章页数】:104 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 隧道衬砌背后空洞研究现状
1.2.2 研究存在的主要问题
1.3 本文主要研究内容
1.4 本文主要研究方法及技术路线
第2章 直墙式隧道衬砌病害特征统计分析
2.1 项目概况
2.1.1 工程概况
2.1.2 衬砌检测方法
2.2 直墙式隧道衬砌病害现场检测及统计分析
2.2.1 衬砌渗漏水
2.2.2 衬砌裂缝
2.2.3 衬砌背后空洞
2.3 本章小结
第3章 衬砌背后空洞对直墙式隧道衬砌安全性影响分析
3.1 衬砌背后脱空计算模型
3.1.1 计算模型
3.1.2 空洞形状及尺寸说明
3.1.3 衬砌安全系数计算
3.2 三维数值计算结果分析
3.2.1 空洞环向范围对衬砌安全性影响分析
3.2.2 空洞纵向长度对衬砌安全性影响分析
3.2.3 空洞竖向高度对衬砌安全性影响分析
3.3 小结
第4章 衬砌背后空洞条件下直墙式隧道衬砌开裂机制研究
4.1 断裂力学基本原理
4.2 计算模型简介
4.3 衬砌背后空洞对衬砌开裂机制影响研究
4.3.1 空洞环向范围R=15°、30°
4.3.2 空洞环向范围R=45°
4.3.3 空洞环向范围R=60°
4.4 小结
第5章 直墙式隧道衬砌结构安全性评价
5.1 衬砌结构安全分级方法
5.2 直墙式隧道衬砌安全等级评价指标系统确定
5.3 隧道衬砌安全等级的确定
5.3.1 基于AHP的层次分析
5.3.2 基础指标隶属度的确定
5.3.3 模糊综合评价
5.4 直墙式隧道衬砌结构安全状态模糊综合评价应用
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 主要创新点
6.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况
致谢
本文编号:4021066
【文章页数】:104 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 隧道衬砌背后空洞研究现状
1.2.2 研究存在的主要问题
1.3 本文主要研究内容
1.4 本文主要研究方法及技术路线
第2章 直墙式隧道衬砌病害特征统计分析
2.1 项目概况
2.1.1 工程概况
2.1.2 衬砌检测方法
2.2 直墙式隧道衬砌病害现场检测及统计分析
2.2.1 衬砌渗漏水
2.2.2 衬砌裂缝
2.2.3 衬砌背后空洞
2.3 本章小结
第3章 衬砌背后空洞对直墙式隧道衬砌安全性影响分析
3.1 衬砌背后脱空计算模型
3.1.1 计算模型
3.1.2 空洞形状及尺寸说明
3.1.3 衬砌安全系数计算
3.2 三维数值计算结果分析
3.2.1 空洞环向范围对衬砌安全性影响分析
3.2.2 空洞纵向长度对衬砌安全性影响分析
3.2.3 空洞竖向高度对衬砌安全性影响分析
3.3 小结
第4章 衬砌背后空洞条件下直墙式隧道衬砌开裂机制研究
4.1 断裂力学基本原理
4.2 计算模型简介
4.3 衬砌背后空洞对衬砌开裂机制影响研究
4.3.1 空洞环向范围R=15°、30°
4.3.2 空洞环向范围R=45°
4.3.3 空洞环向范围R=60°
4.4 小结
第5章 直墙式隧道衬砌结构安全性评价
5.1 衬砌结构安全分级方法
5.2 直墙式隧道衬砌安全等级评价指标系统确定
5.3 隧道衬砌安全等级的确定
5.3.1 基于AHP的层次分析
5.3.2 基础指标隶属度的确定
5.3.3 模糊综合评价
5.4 直墙式隧道衬砌结构安全状态模糊综合评价应用
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 主要创新点
6.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况
致谢
本文编号:4021066
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