摘要：处于高烈度地震区的跨断层隧道在遭受断层蠕滑作用威胁的同时,强地震动对隧道的安全运营提出更为严苛的要求。鉴于此,为研究蠕滑-地震作用对跨断层隧道的影响,以汕头湾海底隧道穿越活动断裂带为背景,结合实际工程场地特征及地震动参数,确定了隧址区断层百年蠕滑错动量。考虑衬砌结构的非线性塑性损伤特性,建立蠕滑-强震叠加作用的三维数值计算模型,开展隧道在断层蠕滑导致的初始损伤下的结构动力响应分析研究,得出以下结论。(1)当仅受断层蠕滑作用时,隧道的显著相对变形发生在断层破碎带附近;隧道拱顶及拱底位置的拉压效应较为显著,且表现出明显的受剪切状态。(2)叠加地震作用后,断层带附近隧道的加速度放大现象较为显著,最大放大系数为3.0。(3)叠加地震动作用后,隧道的横向变形和拱腰应变较断层蠕滑单独作用时的隧道响应显著增大。最大水平相对位移增加至2.90 cm,等效塑性应变放大5倍。(4)断层蠕滑作用下隧道的损伤集中在断层面处,而地震动作用将加剧这种破坏,并导致隧道拱肩和拱脚的累积损伤。(5)蠕滑错动后的地震动作用放大了隧道的损伤响应,更大的初始蠕滑错动量导致更严重的损伤量级,更大的PGA则导致更广范围的损伤。相较于无蠕滑损伤的隧道,蠕滑-地震作用下隧道的拉伸损伤衬砌体积可增加224.8%。研究结果可为我国高烈度地震区跨断层隧道的抗震性能设计提供参考。

摘要：为研究西北黄土高原地区大断面偏压双线黄土隧道的初期支护结构在地震作用下的内力和变形响应特征,依托宁夏境内某大断面偏压双线黄土隧道,以工程地质勘察报告和设计资料为基础,选取Kobe波作为地震动输入,利用有限差分程序FLAC 3D建立三维数值分析模型,通过分析初期支护结构的内力和变形以研究其地震动力响应特征。研究结果表明:地震过程中左线和右线隧道拱肩位置的受拉侧会发生变化,左线隧道拱腰和右线隧道拱肩、拱脚和仰拱位置的轴力会发生拉压变化。地震作用下左右线隧道峰值弯矩和峰值轴力的最大值均在拱脚,应加强此位置的抗震设计。静载作用下左、右线隧道边墙弯矩分布不对称,且左线隧道更明显。地震作用下,左线和右线隧道的最大弯矩和最大轴力分别出现在左拱脚和右拱脚,且左线隧道(偏压侧隧道)动力响应更为剧烈;右线隧道整体变形明显大于左线隧道,地震作用下左右线隧道变形均增大且整体向右倾斜,左线和右线隧道的最大位移分别在右拱肩和右拱腰处,位移值分别为34.98 mm和39.11 mm。综合结构内力和变形响应分析,地震作用下左线和右线隧道的拱脚位置易出现结构损伤,且左线(偏压侧)隧道拱脚位置更易损伤。

摘要：【目标】针对隧道发生火灾时大客车人员下车时间开展研究,以解决公路隧道火灾下的人员安全疏散的问题。【方法】结合大客车人员疏散特性,明确了人员必需安全疏散时间由报警时间、响应时间、下车时间及疏散时间组成。采用现场试验研究紧急与非紧急情况下人员的疏散特性;运用数值模拟分析大客车不同类型人员,尤其是老年人在大客车中的不同乘车位置对下车时间的影响。【结果】人员在非紧急和紧急情况下疏散速度差距较大,人员平均下车所需时间分别为72.86 s和41.75 s;在体型和疏散速度的综合影响下,成年女性和成年男性下车时间相当,约为49 s,老年人下车时间为104.8 s;下车时间随着老年人数量的增加而增加,当老年人处在最后一排和中间排时,下车时间最长。【结论】非紧急情况下的人员下车时间明显长于紧急情况;老年人和年轻人在下车时间上存在显著差异;老年人在大客车中的特定乘车位置对下车时间影响较大,但老年人人数超过一定数量后下车时间受老年人位置的影响较小,建议将大客车人员下车时间设定为75 s。【应用】研究成果可为公路隧道火灾下的人员必需安全疏散时间计算提供重要参考。

摘要：为探明超大直径盾构隧道管片结构的力学行为与破坏特征,建立基于混凝土塑性损伤本构的管片结构三维精细化数值计算模型,研究极限荷载下管片结构整体竖向位移分布情况、接缝变形量、螺栓应力、钢筋应力、裂纹扩展及分布情况和承载力变化情况。研究结果表明:管片结构的整体位移分布呈漏斗状,中间环左右侧竖向位移分布不对称,结构单点竖向位移变化分为弹性阶段和弹塑性阶段,边环纵缝处竖向位移最大;结构破坏时,环缝最大张开量为0.075mm,最大错台量为0.308mm,纵缝最大张开量为4.92mm,最大错台量为3.58mm,但环向螺栓还未屈服,螺栓应力的变化过程可以分为线性减小、非线性增大和短暂下降3个阶段;结构破坏的主要特征为中间环内弧面先出现拉裂纹,裂纹更集中分布于中间环纵缝对应位置处,跨中处主筋屈服;当跨中主筋屈服时,截面安全系数为1.383,这说明用主筋屈服作为判断结构失效的依据是安全可行的。

摘要：针对高地应力软岩大变形隧道,本文提出了基于树脂锚固剂?+?后注浆的混合锚固预应力锚杆,研发出了适用于混合锚固方式施工且集“钻、送、锚、注”为一体的锚注台车。通过隧道洞内现场测试,验证了该锚注台车可以完成混合锚固预应力锚杆的施工过程,施工质量满足设计要求,施工效率相较于人工提高了50%~62.5%,施工效果显著。锚注台车关键技术的研发与现场应用为软岩大变形隧道机械化施工提供了参考经验。

摘要：在地震模拟隧道振动台模型试验研究中,模型箱设计合理与否,将直接关系到隧道结构动力响应数据的可靠性。以高烈度地震区穿越不良地质地段山岭隧道工程为依托,主要设计了穿越基覆交界面隧道整体式刚性模型箱和穿越活动断层隧道错动式刚性模型箱,通过模态分析,分析了土-箱共振和箱体承载力问题,提出了模型箱加固技术方案,避免模型土-模型箱结构的共振和承载力不足的问题。采用8 m×10 m大型振动台开展两种不同条件下山岭隧道结构动力响应研究,试验及分析结果表明两种不同地质条件下振动台模型箱具有良好的边界性能,提高了不良地质段隧道结构动力响应的试验结果的可靠性,为同类地震动模型试验模型箱研究奠定了基础。

摘要：为研究地震作用下山岭隧道仰坡的动力响应特性及仰坡坡体和衬砌结构的相互作用,设计并完成了隧道洞口段大型振动台模型试验。试验结果表明,地震作用下仰坡的加速度反应存在显著的非线性放大效应和趋表效应;当输入地震波幅值超过0.6g时,土体的非线性反应明显增强,加速度放大系数显著降低,表现出放大效应饱和的特性,且沿坡体竖直向上,加速度分布逐渐表现出平均化的趋势;隧道洞口段仰坡水平向动力反应受隧道结构存在的影响较小,可简化为自然边坡进行分析;仰坡的动力失稳是影响衬砌结构安全性的重要因素,当输入地震波幅值较小时,竖直向地震作用下衬砌主要受力部位受力要大于水平向地震作用,当幅值较大时,水平向地震动对衬砌结构的影响则明显大于竖向地震动;均质仰坡的破坏部位主要位于仰坡坡肩至坡面上部,破坏过程表现为地震力诱发-坡肩土体拉裂张开-坡肩土体倾倒崩塌-崩塌的土体沿坡面滑落碰撞-形成碎屑流堆积于坡脚。模型试验的结果能为山岭隧道洞口段的理论分析、计算和设计提供指导和依据。

摘要：大相岭隧道富水断层区段极易引起突水、突泥现象,具有很大施工风险,高位排水能够有效降低掌子面前方高水压力积聚程度。基于现场实测和动态流-固耦合数值力学方法,研究不同水位条件下高位排水工法与隧道稳定性之间关系,提出最优高位排水管分布方案。研究得出:大相岭隧道F6断层水压最高达到1.98 MPa,排水后可实现安全施工,衬砌背后水压降低至10 m左右,因此,防涌突水主要集中在掌子面开挖期;拱顶排水管排水量最大,越靠近拱脚的位置排水能力越差,从拱顶到拱脚呈下降趋势,应使拱顶附近排水管密度大于拱脚附近;实际施工中为更快达到均匀降水效果,应先对拱顶部位打设排水管,后对拱脚部位打设排水管;研究了排水管根数、排水量及掌子面挤出变形相互关系,从经济性和疏水加固效果出发,提出了排水管合理布置方法及建议参数,对富水断层隧道掌子面防突与塌方及运营隧道结构设计具有重要参考价值。

摘要：针对大断面盾构隧道复杂接缝面管片接头特点,考虑其接缝面细部构造、混凝土及传力衬垫的非线性力学特性、接缝面荷载传递特性以及接头螺栓预紧作用等因素的影响,建立了能够表征管片接缝面混凝土开裂与压碎、螺栓屈服以及接头破坏的管片接头抗弯力学模型,并结合管片接头抗弯足尺试验对大断面盾构隧道管片接头的抗弯性能进行对比分析。研究结果表明:弯矩较小时接缝面最大张开量增长较缓慢,当弯矩超过一定量值后,接缝面最大张开量显著增长;接缝张开高度超过螺栓位置而使螺栓受拉后,张开高度随弯矩增长幅度逐渐减小并趋于稳定值;负弯时接缝面的张开时机及螺栓的受力时机晚于正弯;轴力越大,接缝面的张开时机越晚,同等大小弯矩条件下张开高度的越小;管片接头抗弯刚度随弯矩增长总体呈非线性减小特点,轴力对于抗弯刚度的保持有益,轴力越大接缝面的抗弯能力越持久。研究结果可为大断面盾构隧道管片接头的设计提供指导与参考。

摘要：为提高风积沙隧道施工安全性,以蒙华铁路王家湾隧道为依托开展施工模拟,探讨围岩稳定性变化规律.通过现场取土开展室内试验,得到围岩物理力学特性,并基于砂性围岩较强的非连续性,采用离散元软件进行不同相对密实度风积沙隧道施工过程模拟,对围岩应力动态变化及松动区发展进行监测分析.结果表明:在风积沙隧道开挖过程中掌子面前方围岩先行位移的发生范围与围岩相对密实度呈正相关,拱顶上方受扰动范围与围岩相对密实度呈负相关;在密实风积沙隧道中易出现掌子面挤出现象,而松散地层中发生顶部塌方灾害的风险较高;风积沙隧道开挖主要对掌子面前方2/3D~D、洞周及洞室上方0.5D~D内的围岩产生扰动;在相对密实度(Dr)为0.5和0.7的围岩条件下,围岩破坏模式与《铁路隧道设计规范》(TB 10003—2016)采用的破坏模式基本一致,Dr=0.9时围岩失稳形态大致呈椭球状.风积沙隧道围岩稳定性与其密实程度关系密切,细观颗粒的紧密结合能够有效抵抗外力作用,从而表现为宏观结构的稳定,地层稳定性随相对密实度的增大而提高.