摘要：结合铁路马蹄形隧道层高较高但拱墙两侧与围护结构存在三角形区域的特点,提出在拱墙两侧与围护结构形成的三角形区域采用预应力锚索代替钢支撑并取消换撑的优化方案;同时基于围护基坑支护最不利极限状态及锚索施工安装特点,将锚索施工安装工序优化为与基坑土方开挖的并行工序,减少因锚索施工导致的工期增加。围护基坑计算分析及优化效益分析表明:(1)优化方案围护基坑的变形、内力及稳定性与原方案变化不大,且均能确保在设计控制范围内;(2)优化方案优化了围护基坑施工工序并取得较好的工期效益、有利于现场施工以及保证现场施工质量,可较好地解决施工现场工期紧张的问题。

摘要：针对马蹄形隧道初期支护结构,采用足尺试验,通过埋设传感器对结构内力、结构表面应变及变形进行监测,分析了钢拱架与喷射混凝土初期支护结构的承载能力和变形性能。研究结果表明:(1)在弹性阶段,支护结构各截面所受弯矩和轴力关于结构中性轴左右对称,对应的径向位移幅值较小。(2)在塑性阶段,随着外加荷载的增加,支护结构的弯矩和轴力快速增大;支护结构呈现“拱底外凸,拱腰内凹”的变形状态,且近似关于中性轴左右对称。(3)支护结构最终在右拱肩型钢连接处失效破坏,破坏位置处混凝土与型钢呈大范围剥离状态,裸露的型钢外凸发生弯折破坏,结构极限承载力约为设计荷载的1.32倍。

摘要：为研究马蹄形隧道的抗震性能并预测隧道地震后的灾害情况,以滇中引水工程磨盘山隧道为例,建立围岩-隧道相互作用的有限元模型,并采用非线性动力时程法开展结构动力分析。考虑到不同场地条件对结构性能的影响及地震的不确定性,针对2种不同场地条件,选取合适的地震动强度指标;同时,考虑损伤参数对结构易损性分析的影响,分别以截面相对变形率和弯矩承载能力比为损伤指标。分析结果表明:1)在隧道结构的易损性分析中,PGA(peak ground acceleration)离散程度较低,是较为有效的地震强度指标;2)不同损伤指标下隧道易损性趋势基本一致,而采用相同损伤指标时,较软场地的隧道易损性更高,抗震性能偏差,应着重关注复杂场地结构的安全性;3)抗震设防条件下隧道各性能水准破坏概率较低,满足设计要求,在罕遇地震下,各等级破坏概率较高,隧道损伤较为严重。

摘要：从西安地铁隧道工程背景和西安地裂缝地质环境出发,根据相似理论设计马蹄形隧道衬砌结构40°斜穿地裂缝的物理模型试验。结构模型混凝土应变、纵向和环向钢筋应变、结构外围土压力、结构内部收敛位移、模型顶表面土体变形以及宏观变形破坏现象表明:整体式马蹄形隧道衬砌结构40°斜穿地裂缝时其破坏模式为扭转、弯曲、剪切变形破坏,变形破坏不对称;衬砌混凝土环向裂缝主要分布在上盘区0.83D(D=1.8 m)、下盘区1.11D;纵向裂缝主要分布在上盘区1.11D、下盘区(1.94～2.22)D;下盘结构变形破坏范围和程度要高于上盘。马蹄形隧道结构在40°斜穿地裂缝时,宜采用分段方式来应对扭转、弯曲、剪切变形,应加强结构抗扭设计,扩大断面或提高混凝土强度等级来应对剪切变形。

摘要：我国地铁建设飞速发展,由于地层结构的复杂性,特定情况下地铁线路不可避免地穿越断层构造。针对双断层错动影响下地铁隧道力学响应,从断层面接触关系和衬砌-围岩接触关系入手,结合混凝土应力应变关系以及破坏准则,建立考虑双断层共同作用的地铁隧道三维有限元模型。着重研究双断层错动下(不同错距、间距以及倾角)的隧道位移响应规律、剪应力响应规律、衬砌开裂分布特征以及纵向衬砌结构设防分区长度等。研究结果表明:断层拉剪作用对地铁隧道衬砌结构造成的破坏范围、破坏程度均更大;随着错距的增大,衬砌严重破坏范围变化不大,主要集中在断层面附近;在断层破碎带宽度为30 m的条件下,双断层邻近距离进入120 m以内时,将会对隧道结构产生“叠加效应”影响,衬砌开裂连成整体危害更大;断层倾角越大,隧道衬砌纵向错动影响范围越小,严重破坏范围也更集中。

摘要：隧道开挖过程中,混凝土支护结构的内力分布表现出特有的动态变化特征,对施工环境下隧道支护结构的内力分布特征进行研究并对其薄弱部位进行预判是保障隧道施工安全的重要手段之一。文章将隧道弧段和边墙段初期支护分别视为弹性地基曲梁和直梁,基于初参数法和围岩压力量测,从理论上推导了马蹄形断面隧道初期支护内力计算的反演表达式;结合某隧道围岩压力的实测数据,反演了初期支护的内力分布。初期支护内力实测数据和反演分析结果对比分析表明,所提出的马蹄形隧道初期支护内力的理论反分析方法切实可行,可为隧道初期支护设计和施工工艺的优化提供理论依据。

摘要：为了研究马蹄形隧道在高速列车振动荷载作用下的动力响应特性,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,以时域、频域分析为基础,采用频率响应函数和峰值振动加速度作为评价指标,分析了列车时速分别为300 km/h和350 km/h的单点振动荷载作用下的隧道结构动力响应规律。通过FLAC^3D计算软件建立三维数值模型,研究了高速列车移动荷载作用下隧道结构的动力响应特性。研究结果表明:在列车振动全频域扫频荷载作用下,隧道结构内部的动力响应不是沿隧道环向逐渐衰减,而是仰拱到拱脚处的响应出现一定的衰减,但拱腰到拱顶处却呈现出增大趋势;在40~200Hz频率范围内,圆形断面隧道结构的动力响应小于马蹄形断面隧道结构的动力响应,平均差值约为3.8 dB,表明隧道的断面形状对其结构的动力响应影响较大,在设计时应予以考虑;在列车移动荷载作用下,各监测点的加速度响应表现出明显的周期效应,列车经过时动力响应显著增大;移动荷载作用下隧道结构的峰值振动加速度较单点振动荷载作用下均有不同程度的增加,因此在研究列车振动荷载诱发的动力响应特性时应考虑列车的移动效应。

摘要：研究目的:我国地处地震活跃带,在深埋和沿海等富水地区,马蹄形断面的隧道分布广泛,然而在理论解析研究方面,有关马蹄形隧道动力响应的研究还比较少。饱和土体介质的模拟以及非圆形隧道断面映射精度等是问题的主要难点。因此,本文基于Biot饱和多孔介质动力学理论,引入保角变换和波函数展开法,采用复变函数解法得出富水地区开挖马蹄形隧道在平面波作用下的应力与位移解析解,分析动应力响应影响因素。研究结论:(1)透水和不透水边界下,隧道的动力响应差别较大,透水情况下的最大动应力集中系数远大于不透水情况,隧道穿越富水地区时,开挖后需立即采取防水封闭措施;(2)动应力响应和孔压响应受入射频率影响较大,随孔隙率和渗透参数的增大,孔压响应增大,可见采用饱和土多孔介质模拟富水地区隧道围岩动力响应更接近实际情况;(3)本文为马蹄形隧道动力响应的求解提出了一种快速、准确的计算方法,可克服数值计算中网格划分造成的计算慢、精度低等问题,可为抗震设计提供一种理论依据。

摘要：以江西省赣州市社官坝隧道工程为例,采用FLAC^(3D)软件进行隧道施工过程的数值模拟,并将模拟结果与现场监测数据进行对比分析,研究非绕轴对称岩石隧道工程环境因素对隧道洞壁位移产生的影响,为此类隧道的设计和施工提供参考依据。研究结果表明:隧道地表坡度、埋深及围岩等级对洞壁位移均有显著影响;当地表坡角较大、埋深较小以及围岩等级较高时,隧道拱顶、拱肩、拱脚洞壁位移量差异较为明显。因而隧道施工时应注意根据实际环境状况采取相应的支护加固措施,保证围岩的变形稳定。

摘要：为了解决传统喷射混凝土初期支护洞内施工环境差、施工质量难控制、混凝土回弹浪费严重、强度提升慢等问题,提出一种新型预制装配式初期支护结构,结合马蹄形预制初期支护足尺试验,对预制初期支护的力学性能、变形规律进行研究,并根据试验结果和理论计算,对该新型初期支护进行设计方案研究。主要结论如下:(1)预制初期支护的极限承载能力为设计荷载的2.8倍,最大变形达115.6 mm,在满足施工安全的同时,具有良好的变形能力;(2)马蹄形预制初期支护采用奇偶环实现错缝拼装,拱脚处曲率较大,拼装难度大,凹凸榫会导致拼装时管片易发生破损,因此管片不宜设置凹凸榫;(3)预制初期支护拱脚处为受力最不利位置,需对拱脚处进行加强;(4)预制初期支护宜采用“先管后锚”方案;(5)预制初期支护拼装完成后,即以设计强度参与围岩受力,避免了喷射混凝土在强度提升阶段就承受围岩压力的情况,极大的改善了结构受力,减小裂缝发展,具有更优的力学性能。