摘要：为解决大亮山隧道穿越高地应力膨胀性软岩地层时出现的底鼓灾害和二次衬砌持续压溃问题,采用现场调研、监测试验与数值模拟等手段,开展大变形隧道支护破坏演化机制分析和支护方案优化设计研究。根据隧道病害特征、现场测试试验,提出加深仰拱+打设钢花管+增厚二次衬砌的支护优化方案;结合数值模拟验证支护优化方案的可行性,并将优化后的支护方案在试验段开展工程应用。主要结论如下:1)隧道底部围岩遇水软化后承载能力显著降低,在未被水侵蚀的拱脚位置产生应力集中现象,上覆围岩压力传递至拱脚的向下荷载与隧道底部围岩膨胀产生的向上荷载在拱脚附近交汇,从而诱发局部剪切隆起破坏;2)仰拱单侧隆起破坏削弱了二次衬砌水平支撑力,在围岩水平构造应力作用下隧道两腰向洞内挤入变形,二次衬砌内表面压应力较大的拱肩至拱顶范围内出现混凝土压溃和钢筋挤出破坏,二次衬砌破坏后对围岩的水平约束能力进一步丧失,导致塑性区范围显著增大并向仰拱隆起侧的拱肩位置发展,加剧了仰拱隆起变形和二次衬砌破坏趋势;3)支护方案优化设计主要发挥增强围岩承载能力和改善二次衬砌内力分布的作用,与优化前相比围岩塑性区拉剪破坏范围明显减小,由于水侵蚀隧道底部造成的底鼓和二次衬砌压溃灾害得到有效控制。

摘要：电力排管由PVC管和其外包混凝土构成,目前上海中心城区的绝大多数供电线路采用电力排管形式敷设,其结构健康对电力传输有着非常重要的意义。由于结构老化或周边环境影响,电力排管混凝土极易破坏开裂会造成电力运营故障。对于电力排管这种小直径的复合形式的管道毫米级的裂缝检测非常困难。本文针对电力排管管道直径大小和裂缝损伤情况及内部环境复杂的情况,运用探地雷达对其进行检测。选取了Bow-tie天线作为探测的天线类型,并通过对天线的尺寸、形状进行优化使得天线的S11和S21参数达到了理想的结果,并满足电力排管裂缝检测的分辨力及管道小直径的检测要求。根据不同的天线与传输线阻抗匹配原则,设计制作了微带馈线组、巴伦组的3.5 GHz左右的两组Bow-tie雷达天线。同时为验证此探地雷达天线对裂缝的可见性和对电力排管结构裂缝检测的可行性,进行了二维和三维的数值模拟和模型试验以验证其检测效果。通过数值模拟和试验,使用3.5 GHz左右的Bow-tie天线能够实现电力排管3 mm及以上裂缝的有效检测。

摘要：针对隧道穿越复杂地质环境时易出现的围岩大变形灾害,考虑既有可压缩层支护结构的局限性,提出一种能够有效吸收围岩变形能量、充分调节围岩压力分布和将围岩压力均匀传递至衬砌结构上的新型气囊压缩层结构。该支护结构可以实现围岩变形与衬砌变形的解耦,防止围岩变形过大造成衬砌结构破坏。基于弹性力学理论推导了高地应力、低地应力作用下气囊压缩层与衬砌联合支护的隧道应力场和位移场解析解,并利用数值模拟验证了理论解的可靠性。结果表明:低地应力时,围岩变形随着气囊压缩层厚度增大而增大,衬砌的变形和平衡压强随气囊压缩层厚度增加而减小,且该趋势随气囊压缩层厚度增加趋于平缓;高地应力时,支护抗力及衬砌变形受平衡压强控制,与气囊压缩层厚度无关;地应力较低时,气囊压缩层发挥增阻变形作用,初始压强为隧道变形的控制因素,围岩变形随地应力与初始压强的比值增大而增大,衬砌变形和平衡压强随之增大而减小;地应力较高时,气囊压缩层发挥增阻-恒阻变形作用,预设压强为隧道变形的控制因素,围岩变形随地应力与预设压强的比值增大而增大,衬砌变形随之增大而减小。该结构可以较好地适用于不同地质条件,对高地应力大变形隧道支护和低碳支护具有一定借鉴意义。