摘要：隧道围岩压力值是浅埋隧道设计计算的重要参数。为进一步提高围岩压力计算结果的可靠性,以传统浅埋隧道坍塌模型为基础,提出了圆弧滑移面破坏模式,同时基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则,运用极限分析上限法推导了地震力作用下浅埋隧道围岩压力的计算公式,验证了计算结果的可靠性,并对影响因素进行了探讨。与实际工程和已有成果的对比分析证明了理论公式具有较高的可靠性和准确度。研究还发现:围岩压力受非线性系数和初始粘聚力的影响较为显著,非线性系数越大、初始粘聚力越小,围岩压力越大;随着待定参数K(水平围岩压力与竖向围岩压力的比值)的减小,水平围岩压力减小,竖向围岩压力增大;地震力对围岩压力的影响不容忽视,竖向地震力单独作用对围岩压力的影响最大,水平和竖向地震力共同作用的影响次之,而仅有水平地震力作用的影响最小。随着水平与竖向地震力系数的增大,围岩压力也在增大。分析结果对于大部分的隧道,尤其是易受地震影响的浅埋隧道研究具有较高的参考价值。

摘要：为解决组合工法施工水下隧道连接段水压力过高引发的仰拱开裂、轨道隆起等结构病害问题,依托深江铁路珠江口隧道开展研究,考虑连接段设置体外泄水洞泄水降压,推导隧道的渗流量及衬砌外水压解析解,并通过退化检验和数值模拟进行验证,对参数的敏感性开展分析,以揭示体外泄水系统工作机制。结果表明:1)推导的公式计算检验效果良好;随着体外泄水洞半径的增大,隧道的渗流量和衬砌外水压力均减小,对泄水降压有一定作用。2)设置体外泄水洞后,注浆圈内的渗水可以直接排出,缩短了原本的渗流路径,降低了对注浆圈的要求,以达到安全经济的效果。

摘要：针对严寒地区高速铁路隧道的冻害设防,依托哈牡高铁治山隧道和虎峰岭隧道,监测并研究其温度场分布规律;基于监测结果,采用数值模拟方法分析初支与二衬间5 cm厚保温层的有效性。结果表明:2座严寒地区隧道的进口温度呈日周期循环,隧道洞口气温下降过程时长约占全天时间的3/4,升温过程时长约占1/4;隧道内温度沿纵向多呈不对称分布,且冬季隧道全线范围均会出现负温;当隧道外处于-32℃的酷寒天气时,长2555 m的治山隧道所有监测断面全天温度均在-5℃以下,而长8755 m的虎峰岭隧道均在0℃以下且中部断面全天温度均在-1.5℃以下;初支与二衬间设置5 cm厚保温层效果显著,当根据监测断面温度拟合得到的年平均温度在0℃以上、年温度振幅在11℃以下时,可防止保温层背后不冻结;日周期温度波动只影响二衬结构的温度场,在高铁隧道保温层设计和计算中可以忽略不计。

摘要：为研究季节性冰冻区隧道服役数年后衬砌混凝土劣化对隧道结构的影响,以隧道温度场测试结果为基础,建立隧道衬砌渐进劣化模型,通过数值模拟研究了隧道结构发生劣化后的工程影响。对甘肃省乌鞘岭隧道群3座不同长度的隧道,采用智能温度记录仪并以小时为监测频率对隧道温度场进行了测试,揭示了季冻区温度日周期正负温交替引起隧道衬砌混凝土经受非饱和冻融循环的现象。基于隧道纵向和横断面冻融循环次数的分布规律,建立衬砌渐进劣化荷载结构模型,分析其对隧道结构的影响。研究结果表明:隧道衬砌结构经历的日周期冻融循环次数随距洞口的距离增加而减少,且1个年周期内隧道洞口段可经历上百次冻融循环作用;衬砌结构经历的冻融循环次数随隧道径向深度增加而减少,在衬砌表面经历138次冻融循环时,径向深度5 cm处可经历77次冻融循环;衬砌混凝土的劣化程度与其经受的非饱和冻融循环次数相关,呈现从衬砌表面到衬砌内部逐渐减弱的分布,从隧道洞口到隧道中部逐渐减弱的分布规律;衬砌混凝土随服役年限逐渐劣化改变了结构的受力状态,随服役年限增加,截面安全系数由混凝土抗压强度控制变为混凝土抗拉控制,拱顶截面的安全系数明显减小,拱顶受拉区宽度逐渐增大。

摘要：依托甘肃庆阳榆林子隧道,基于观测到的变形破坏问题,采用三维激光扫描技术对隧道进行追踪量测,发现初期支护存在左右沉降不一致的扭曲变形问题。因此开展榆林子隧道在三台阶七步开挖循环下的数值模拟,分析扭曲变形的发展过程、影响因素及相应特征,并提出左右支护差异化设计和调整开挖步序的处治方案,利用数值模拟方法验证其控制效果。结果表明:隧道整体扭曲偏向右侧,扭曲值呈先快速增加后逐渐稳定的趋势;隧道扭曲主要受含水率、开挖步序及支护措施的影响;左右支护差异化设计在长时间作用后可减小48.2%的扭曲变形,调整开挖步序仅减小8.5%的扭曲变形。