摘要：为探明火灾对服役期隧道衬砌的不利影响,基于ANSYS和FDS软件研究火灾对不同服役年限隧道和临界风速下衬砌的影响,并根据混凝土强度极限值提出不同工况下衬砌的修复深度。结果表明:混凝土材料随着服役年限的增加逐渐劣化,强度下降,隧道承载力逐渐降低。当在不同服役期隧道发生火灾时,衬砌各部位损伤程度排序:拱顶>拱肩>拱腰。服役期100 a时,拱顶衬砌超过混凝土极限值的修复深度达到133.3 mm,比0 a时增长了59.4%,说明服役期越长,发生火灾后衬砌损伤越大。研究还表明,隧道发生火灾后,立即启动射流风机,能有效降低衬砌损伤。

摘要：在隧道地震易损性分析中,涉及地震动、结构、岩土参数的随机性和不确定性。当考虑多种参数不确定性时,基于数值法建立结构地震易损性曲线需要进行大量工况的随机地震响应计算,面临很高的计算成本。为兼顾隧道地震易损性结果的客观性和计算的高效性,基于Python语言编写自动随机IDA脚本程序,实现隧道随机地震响应的自动分析和后处理功能。在此基础上,结合10种机器学习算法和地震易损性分析理论,提出了基于随机IDA和机器学习的盾构隧道地震易损性分析框架。以某盾构隧道为例,在建立确定性动力响应计算模型基础上,采用拉丁超立方抽样方法并结合自动随机IDA程序,完成了隧道随机增量动力分析并形成机器学习算法的数据集。通过特征选择、数据集划分、预处理及参数调优,建立了预测结构地震损伤的10种机器学习算法模型,对比分析了不同机器学习算法的预测性能,进一步讨论了土层随机参数对结构易损性的敏感性。结果表明:各机器学习算法模型在数据集上均表现出较好的预测性能,其中BPNN模型的综合预测性能最好。基于机器学习模型预测建立的隧道易损性曲线,与数值法结果总体一致,说明采用机器学习算法预测隧道地震易损性是有效的,特别是BPNN算法模型,与数值法非常接近,体现较高的可靠性。对样本数量敏感性小的机器学习算法,如BPNN算法模型在易损性预测中具有很好的适用性和应用潜力。从土体物理力学参数对盾构隧道地震易损性影响的敏感性程度而言,由大至小依次为弹性模量、泊松比、密度、阻尼、摩擦角和黏聚力。

摘要：依托某穿越活断层隧道工程,研发1︰25比例尺多功能断层错动模拟试验装置,开展跨活断层隧道组合支护结构的逆断层错动响应模型试验,针对不同的断层错动位移,研究逆断层错动下隧道组合支护结构的力学响应和破坏特征。试验结果表明:逆断层错动下,隧道结构竖向位移沿纵向呈“S”形分布,结构竖向位移及收敛变形主要分布在断层破碎带及其临近区域,主要影响范围约3.1L(L为隧道衬砌节段长度,480 mm)。随着错动位移的增加,衬砌节段位移差以及竖向相对位移均呈非线性增大,错台现象更加明显。结构应变、结构与围岩的接触压力主要集中在断层破碎带区域,在错动面处发生突变,应变和接触应力峰值均与断层错动位移呈正相关。隧道拱顶纵向应变以外侧受拉、内侧受压为主,仰拱则以外侧受压、内侧受拉为主,且仰拱受断层错动的影响以及对断层错动位移的敏感性均高于拱顶。隧道环向应变沿隧道轴向的分布因结构部位不同而有所差异,整体表现为竖向的向内挤压变形和横向的被动向外变形。结构各区段的接触压力分布规律有所不同,在错动面及断层区域,衬砌与围岩之间存在明显挤压作用,而远离断层错动面的衬砌节段,衬砌与围岩之间存在相互脱离的趋势。隧道组合支护结构断错破坏具体表现为错台、开裂和局部剥落等特征,主要集中于错动面附近的破碎带及上盘区域,主要位于仰拱、墙脚以及边墙等部位。

摘要：依托格巧高速某穿越活动断层公路隧道,建立了考虑隧道-围岩-断层相互作用的三维地震响应计算模型,研究了设置减震层、减震缝、柔性接头等单一措施和组合措施下的隧道结构地震响应规律,探讨抗减震措施的减震效果及适用性。结果表明:横向地震作用下,3种单一减震措施均能有效降低衬砌结构的地震损伤,但不同措施的减震效果有所差异。采取减震层时,减小了整个结构地震响应,降低了结构在断层区域的应力集中程度。采取减震缝、柔性接头时,明显减小了损伤分布范围,起到了隔断衬砌损伤蔓延的作用,但局部损伤值降低不明显。组合措施下,结构的拉、压损伤分布特征与单一措施下的相似,但进一步限制了地震动及断层错动对隧道结构损伤的影响范围。地震动强度和地震波入射方向对结构地震损伤有重要影响。随着地震动强度的增大,衬砌损伤范围迅速增大,损伤严重程度急剧增加。地震波入射方向对结构地震损伤的影响由小到大依次为:竖向、横向、斜向和纵向地震动。组合减震措施对竖向地震动的适用性好,而对纵向地震动的适用性差,采取的抗减震措施需要考虑地震动入射方向。所得结论可为高烈度区穿越活动断层隧道抗减震提供参考。

摘要：浅埋隧道下穿既有桥梁是隧道施工中的难点,易引起桥桩等部位沉降变形甚至倒塌破坏。为控制浅埋隧道下穿既有桥梁墩台的施工位移量,以玉磨铁路段勐养隧道下穿思小高速桥梁为例,采用MIDAS有限元软件对该段地表注浆加固、隧道内超前加强支护措施进行模拟分析,得出不同控制措施下地表及桥梁墩台的位移变形量,并与施工期间的变形监控量测数据进行对比。结果表明:针对浅埋矿山法施工的隧道,采取地表注浆加固且隧道内进行超前加强支护相结合的控制措施,地表及桥梁墩台位移最小,反之位移最大,且地表注浆加固对地表位移控制效果优于洞内加强措施;浅层地表注浆加固对隧道内位移影响不大。

摘要：隧道净距是小净距隧道施工相互影响强弱的决定性因素。以某上下重叠铁路隧道为依托,采用数值模拟的方法建立三维仿真模型,针对上下重叠隧道施工时两洞室间的相互影响展开分析,并探讨了重叠隧道的合理净距。研究结果表明:受上层隧道开挖卸荷影响,下层隧道整体产生一定向上回弹,拱顶沉降量值减小,水平收敛量值增大,且下层隧道墙脚位置处拉应力明显增大;上下层隧道变形与受力均满足相关规范要求,支护结构安全可靠;从控制下层隧道变形及初支结构受力角度出发,重叠隧道间净距宜大于0.75H(H为隧道开挖净高)。

摘要：以云南山区某2车道公路隧道为依托,建立基于围岩压力修正的荷载-结构模型。通过引入衬砌安全性影响系数,开展衬砌背后空洞和厚度不足组合缺陷影响下的衬砌受力特征分析。研究结果表明:衬砌厚度不足和背后空洞的存在会改变衬砌局部刚度及其与围岩的接触状态,从而引起衬砌内力重分布。衬砌缺陷的影响主要集中在缺陷处及其邻近部位,缺陷程度越大,衬砌受影响范围越大;缺陷影响范围内的衬砌轴力减小、弯矩增大,安全系数降低,恶化了结构受力状态。当拱顶存在组合缺陷时,衬砌安全性影响系数随着缺陷程度的增加基本呈线性增长,而当单侧或双侧拱腰存在组合缺陷时呈双线性增长规律。比较而言,背后空洞对结构安全性的影响更大;拱腰组合缺陷的影响大于拱顶部位,较小的组合缺陷就会对结构安全性造成较大影响。

摘要：管片背后存在空洞是盾构隧道一种常见的病害现象,它不仅影响土层和管片的静力学行为,还会影响隧道的动力响应,加剧隧道地震破坏。现有的相关研究均采用确定性分析方法,缺少从概率角度的定量评价。以某轨道交通区间盾构隧道为例,考虑空洞位置和尺寸、场地条件以及地震波入射方向等因素,采用动力增量法,开展了基于土层-隧道-空洞相互作用的大量非线性动力时程分析。结合隧道地震易损性理论,研究存在空洞病害的盾构隧道地震易损性。结果表明:空洞尺寸、场地条件和地震动入射方向对隧道地震易损性有重要影响。随着空洞尺寸的增加,空洞及临近区域土体塑性变形成倍增大,管片截面偏心程度增加,承载性能减弱,受影响范围为空洞尺寸的3~5倍。管片背后空洞增大了隧道结构的易损性,空洞越大,易损性增幅越明显。空洞对结构易损性的影响因空洞部位不同而异,在较大尺寸空洞时,影响程度由大到小依次为:边墙、拱肩和拱顶空洞。场地条件越差,会增大隧道的易损性,空洞对易损性的影响也越大。横向和垂向地震动入射方向下,隧道易损性均随空洞尺寸的增加呈非线性增大,虽然垂向地震动下的损伤概率小于横向地震动,但增幅明显更大,受空洞尺寸的影响更为敏感。值得注意的是,针对3种空洞部位和两种地震动入射方向,较大的空洞尺寸都将显著影响结构的抗震性能。

摘要：为了探究基坑上跨既有地铁隧道施工过程中基坑结构、地表和既有隧道的变形规律,以某过江通道上跨既有地铁隧道为工程背景,运用FLAC 3D软件建立三维数值分析模型,对基坑施工进行动态模拟。结果表明:基坑上跨既有地铁隧道施工完成后,隧道整体产生隆起变形,尤其是在隧道拱顶部位,最大隆起量达到19.72 mm;地表沉降值处于沉降安全范围以内,但在距基坑3~4 m位置处,最大沉降值达到16.47 mm。研究成果可为工程实践提供理论支撑和技术指导。

摘要：运用相似理论及弹性力学基本方程,推导得到模型试验的相似准则,并对其试验方法进行具体设计。通过开挖模拟15°,30°,45°这3种偏压角模型隧道,对浅埋偏压隧道围岩压力、衬砌结构应力的动态变化规律和分布形式以及衬砌和围岩的破坏机制进行系统研究。研究结果表明:隧道在开挖过程中,围岩压力及衬砌内力均随开挖而持续变化,在开挖面附近,围岩应力释放明显,表现出显著的偏压特征和时空效应现象;随着偏压角增大,浅埋侧围岩压力逐步减小,而深埋侧围岩压力增大;"规范法"关于浅埋偏压隧道围岩压力的计算低估了荷载的偏压特征,欠安全;偏压荷载的存在改变了结构的受力状态,不同位置的破坏形态和破坏类型差异明显,且受偏压角度的影响,在实际施工过程中应对衬砌结构的表观形态发展特征进行密切观测,以采取针对性处治措施;全施工阶段围岩的破坏过程可描述为局部位移变形→深埋侧浅表受拉开裂→深层剪切滑移,其破坏形态为以隧道为顶,边仰坡线为底的倒锥形体,且破裂角受偏压角的影响,浅埋侧破裂角较规范值小,而深埋侧破裂角大于规范值,从破坏形态上亦说明"规范法"低估了偏压特征。