既有隧道扩建工程及衬砌稳定性研究
隧道病害调查分析及衬砌结构的风险分析与控制研究
隧道病害调查分析及衬砌结构的风险分析与控制研究一、本文概述随着交通运输业的快速发展，隧道作为重要的交通基础设施，其安全性与稳定性越来越受到人们的关注。
隧道在长期运营过程中，由于自然环境和人为因素的影响，常常会出现各种病害，如衬砌开裂、渗漏水、侵蚀等。
这些病害不仅影响隧道的正常使用，还可能对人们的生命安全构成威胁。
对隧道病害进行调查分析，并对衬砌结构进行风险分析与控制研究，具有重要的现实意义和理论价值。
本文旨在通过对隧道病害的深入调查和分析，揭示隧道病害的成因和演化规律，评估其对隧道结构安全性的影响。
结合衬砌结构的特点，建立风险分析模型，提出风险控制措施，为隧道的维护和管理提供科学依据和技术支持。
全文将分为以下几个部分：介绍隧道病害的类型和特征，分析病害的成因和演化过程；建立隧道衬砌结构的风险分析模型，评估病害对隧道结构安全性的影响；提出风险控制措施，包括预防性维护、加固修复和应急处置等方面；通过案例分析，验证风险控制措施的有效性和可行性。
通过本文的研究，期望能够为隧道的安全运营提供理论支撑和实践指导，推动隧道病害防治技术的进步和发展。
也希望本文的研究成果能够为相关领域的研究人员提供有益的参考和借鉴。
二、隧道病害调查与分析隧道病害调查是确保隧道安全运行的重要步骤，通过对隧道结构的详细检查和诊断，可以及时发现潜在的安全隐患，为后续的维护和管理提供决策依据。
本次调查采用了多种方法，包括目视检查、仪器检测以及数据分析等，对隧道病害进行了全面深入的分析。
在调查过程中，我们发现隧道内存在多种病害，其中最常见的包括衬砌开裂、渗漏水、侵蚀和变形等。
这些病害不仅影响了隧道的正常使用，还可能对隧道结构的安全性造成威胁。
针对这些问题，我们进行了详细的现场调查和数据分析，探讨了病害的成因和演化过程。
通过综合分析，我们认为隧道病害的成因主要有以下几点：一是地质环境因素，如围岩的稳定性、地下水条件等；二是设计施工因素，如衬砌结构设计不合理、施工质量不达标等；三是运营环境因素，如车辆荷载、环境因素等。
隧道衬砌施工质量控制
隧道衬砌施工质量控制一、引言隧道衬砌施工质量控制在现代隧道工程中具有至关重要的地位。
高质量的隧道衬砌施工不仅关系到隧道的安全可靠性，还与隧道使用寿命和运行效果息息相关。
为保障隧道衬砌施工质量，本文将就隧道衬砌施工质量控制的重要性、主要控制内容及常用控制方法等进行探讨。
二、隧道衬砌施工质量的重要性隧道衬砌是保证隧道结构安全可靠的关键环节之一。
隧道衬砌质量的好坏直接影响着隧道的稳定性和使用寿命。
合理的施工质量控制可以有效地防止隧道衬砌出现裂缝、渗漏等质量问题，保障隧道的完整性和稳定性，提升隧道的使用寿命，降低维修与管理成本。
三、隧道衬砌施工质量控制的内容隧道衬砌施工质量控制主要包括材料选择、施工工艺、质量检验和监控等内容。
（一）材料选择在隧道衬砌施工中，材料的选择要考虑到其抗压强度、耐候性、耐化学腐蚀性等因素。
应优先选择质量稳定、符合标准要求的砌块材料，并结合具体工程要求进行适当调整。
同时，材料的供应要确保质量的一致性和稳定性。
（二）施工工艺控制合理的施工工艺对隧道衬砌施工质量具有决定性影响。
施工过程中应严格按照施工工艺要求进行操作，包括砌筑顺序、浆料配制、砌筑手法等方面。
砌筑过程中要注意保持砌块之间的整体性，减少随机缝、错缝等质量问题的出现。
（三）质量检验与监控质量检验与监控是隧道衬砌施工质量控制的关键环节。
根据相关标准和规范，对材料、砌块、砌筑工艺等进行全面检验和监控。
常用的质量检验手段包括物理性能测试、外观检查、光纤传感监测等。
监控数据要及时反馈给工程管理者，及时发现并纠正施工中出现的问题。
四、隧道衬砌质量控制常用方法为了确保隧道衬砌施工质量，常用的方法有质量控制手册、控制图和关键质量节点把控等。
（一）质量控制手册质量控制手册是隧道衬砌施工质量管理的重要工具。
质量控制手册应包括施工工艺要求、质量检验指标和监控措施等内容，对相关人员进行培训和指导，确保施工过程中的质量问题得到控制和解决。
（二）控制图控制图是一种常用的工具，用于监测隧道衬砌施工质量的趋势和异常情况。
即有公路隧道原位改扩建设计的研究
即有公路隧道原位改扩建设计的研究李杰浙江佳途勘测设计有限公司摘要：近年来由于经济的不断发展，政府对公共基础设施的重视也越来越大，尤其是起到交通运输作用的道路工程。
文章将依托已建成的原位改扩建公路隧道即浙江省丽水市境内330国道塔下隧道，为隧道原位改扩建的实施提供保障，并为今后类似工程的设计、施工提供技术指导。
关键词：公路隧道；隧道原位改扩建；设计方案；塔下隧道1前言随着我国经济不断发展，人口不断增多、道路交通日益拥堵、特别是早期建设的隧道因设计等级低，容量小，往往成为道路交通的瓶颈，急需改建扩容。
经过长期的基础建设实践，目前新建公路隧道的设计施工方法都非常成熟，当面临已有隧道容量不足需要扩建时，大多采用新型平行隧道方式解决，但在实际工程还有大量隧道因为临近结构物的限制，缺乏新建隧道的空间，不得不采用原位改扩建的方法。
2概述2.1项目研究背景浙江丽水为山岭重丘区，即有公路隧道数量众多，二级公路及以下隧道建设年限久远，规划不合理，以及当时没能预见后续的发展需求，在前期开发的公路隧道中存在各种弊端，尤其是交通量的日益增大，原有隧道断面已经不能满足现在的需求。
如果移线改建就需要巨大的资金投入，即有隧道得不到充分利用，造成经济浪费，因此对即有公路隧道原位改扩建显得非常必要。
隧道原位改扩建主要改造目标有调整线路平、纵断面、扩大隧道净空、增设洞内建筑物或对隧道局部损坏地段的补强与修复。
近年来，国内外专家学者对隧道原位改扩建都开展了一定的研究，但在隧道改扩建方式上多选择分离式路基的办法，即新建隧道，并需根据围岩条件确定隧道间距，对公路隧道原位改扩建的研究非常少。
2.2与新建隧道的区别隧道原位改扩建是指在原有隧道的基础上，拆除原有支护结构后对周围围岩体进行扩挖，以增大隧道断面，形成符合使用要求的新隧道，从而提升其服务水平。
相对与新建隧道施工方法、施工工序、支护措施有较大的不同。
原位改扩建需要破坏即有隧道支护结构，施工风险大，不同的改扩建形式和方法对围岩稳定性影响大，又因交通限制的影响需要加快施工进度。
超小净距隧道结构设计与施工稳定性分析
超小净距隧道结构设计与施工稳定性分析随着城市地下空间的开发利用，建设地下互通式隧道成为道路互联互通，提高通行效率的有效手段之一。
然而，匝道隧道逐渐与主线隧道分离，隧道由特大断面过渡为两个一般断面隧道，面临超小净距隧道的设计与施工难题，过渡段隧道结构及中夹岩柱的稳定性至关重要。
在有限的地下空间内，超小净距段若按传统的单导洞或三导洞工法设计、施工中隔墙连拱隧道，虽然可以保证隧道衬砌及中隔墙的稳定性，但其施工工序繁杂、造价高、进度慢。
针对中隔墙连拱隧道的缺点，有学者提出了无中隔墙连拱隧道及中夹岩柱超小净距隧道结构方案，较中隔墙连拱隧道优势明显，并在一些工程实践中得到成功应用：如西部大通道黄陵至延安段羊泉沟隧道、云南平文高速公路土基冲隧道在超小净距段采用无中隔墙连拱隧道结构方案;福州烟台山隧道工程的超小净距段（净距为5.5 m）采用加固中夹岩柱的超小净距隧道结构方案等。
已建成的类似工程案例多为双线平行的小净距隧道，净距为定值或净距是连拱隧道中隔墙厚度的数倍。
本文依托工程为地下互通式隧道工程，由单洞过渡到超小净距段双洞隧道，因地下作业空间局限，超小净距段隧道净距受隧道特大断面制约，最小净距仅1.04 m且为渐变段，与前述工程案例有所不同，设计、施工面临更大的挑战。
超小净距隧道（中夹岩柱仅1.04 m）开挖引起围岩发生松弛、变形的程度与中夹岩柱的稳定性及承载力，直接关系到隧道围岩能否形成承载拱，决定了超小净距隧道结构设计方案的可行性及施工的安全性。
文章对超小净隧道三种结构形式进行比较，提出对中夹岩柱进行注浆加固，采用微震爆破技术、分步开挖的方案，通过有限单元法数值计算分析，获得超小净距隧道结构及围岩的应力、应变特征，分析隧道设计结构施工过程中的稳定性，优化验证设计参数并指导施工，实现超小净距隧道工程的快速、安全施工。
1工程概况依托工程为城市地下互通立交式隧道，主线隧道为双车道，建筑限界净宽为10.0 m，高为5.0 m;匝道为单车道，限界净宽为7.0 m，高为5.0 m。
隧道稳定性分析与设计方法讲座之三_隧道设计理念与方法_郑颖人
对深埋隧道，按照散体力学压力拱理论，给出隧道 围岩的松散压力，并以结构力学计算方法计算衬砌的 安全系数，作为设计依据。但这种算法与深埋隧道实 际受力情况相差较远，也与当前隧道及时支护的施工 方法不相适应。拱形深埋隧道并不存在压力拱，其破 坏主要来 自 隧 道 两 侧，围 岩 主 要 承 受 形 变 压 力。对 于 施 工 中 ，隧 道 围 岩 块 体 脱 落 和 局 部 失 稳 ，也 应 按 块 体理论计算松散压力。浅埋隧道一般按松散压力计 算 ，采 用 浅 埋 隧 道 相 应 的 计 算 公 式 ，通 常 实 测 压 力 会 远小于计 算 压 力，计 算 偏 于 保 守。但 浅 埋 隧 道 还 应 考 虑 雨 水 、环 境 等 对 围 岩 强 度 降 低 的 影 响 ，尤 其 是 土 体隧道和具 有 不 良 裂 隙 的 岩 体 隧 道，浅 埋 隧 道 计 算 公式还有待改进。
现行的隧道深、浅埋分界是基于散体理论，以隧道 顶部上方能否形成压力拱为原则，按压力拱原理，深埋 隧道能形成压力拱可以自稳，因而深埋隧道一定是稳 定的；浅埋隧道按理是不稳定的，但按浅埋围岩压力公 式计算，围岩可能稳定，也可能不稳定。至于隧道深、 浅埋分界线的确定原则上是基于压力拱高度，而目前 并没有从理论上导出压力拱高度，因而一般采用经验 值。如普氏压力拱拱高按岩石坚硬系数确定，而国内 规范采用经验统计值，所以至今仍是人为经验值。按 这种分法深、浅埋分界高度不仅与洞形、洞跨有关，还 与围岩的强度有关。
Tunnel Design Idea and Tunnel Design Method
盾构隧道开挖面的稳定性分析
盾构隧道开挖面的稳定性分析一、本文概述盾构隧道作为一种重要的地下工程施工方法，因其具有施工速度快、对周围环境扰动小等优点，在现代城市建设中得到了广泛应用。
盾构隧道开挖面的稳定性问题一直是工程界关注的重点。
开挖面的稳定性不仅关系到盾构机的正常推进，还直接影响到工程安全及周边环境的安全。
对盾构隧道开挖面的稳定性进行深入的分析和研究具有重要的理论价值和现实意义。
本文旨在全面分析盾构隧道开挖面的稳定性问题，通过理论探讨、数值模拟和工程实例分析等多种手段，揭示开挖面失稳的机理和影响因素。
文章将介绍盾构隧道开挖面的基本特征和稳定性问题的定义；将详细阐述开挖面失稳的主要类型和表现形式；接着，通过理论分析和数值模拟，探讨开挖面稳定性的影响因素和失稳机理；结合工程实例，分析开挖面稳定性控制措施的实际效果，为类似工程提供借鉴和参考。
通过本文的研究，旨在为盾构隧道开挖面的稳定性分析和控制提供理论支持和实践指导，推动盾构隧道技术的进一步发展和应用。
二、盾构隧道开挖面稳定性理论基础盾构隧道开挖面的稳定性分析是一个涉及土力学、岩石力学、工程力学等多学科领域的复杂问题。
为了深入理解这一问题，首先需要明确开挖面稳定性所涉及的基本理论框架。
在土力学中，盾构隧道开挖面的稳定性主要取决于开挖面土体的抗剪强度。
土体的抗剪强度由土的内聚力（c）和内摩擦角（φ）决定。
当开挖面上的应力超过土体的抗剪强度时，就会发生破坏，导致开挖面失稳。
保证开挖面的稳定性需要控制开挖面上的应力不超过土体的抗剪强度。
另一方面，盾构隧道开挖面的稳定性还受到盾构机掘进参数、盾构机姿态、注浆压力等因素的影响。
掘进参数如推进速度、刀盘转速等直接影响开挖面的暴露时间和暴露面积，进而影响开挖面的稳定性。
盾构机姿态的微小变化可能导致开挖面局部应力集中，从而引发失稳。
注浆压力则通过改变开挖面周围土体的应力状态来影响稳定性。
在岩石力学中，盾构隧道开挖面的稳定性分析需要考虑岩体的节理、裂隙等结构面特征。
盾构隧道施工期衬砌管片受力特性及其影响分析
01 引言
03 问题陈述
目录
02 文献综述 04 研究方法
目录
05 结果与讨论
07 未来研究方向和问题
06 结论 08 参考内容
引言
盾构隧道是一种常见的地下工程建设形式，其施工期衬砌管片作为维持隧道 结构稳定性的关键组成部分，对于保障施工安全和后期运营具有重要意义。本次 演示将从盾构隧道施工期衬砌管片的受力特性及其影响分析的角度出发，探讨盾 构隧道施工期衬砌管片的力学行为和安全性。
2、衬砌管片的受力特性如何随 施工进程发生变化？
3、不同工况下衬砌管片的受力 特性有何差异？
4、衬砌管片的受力特性如何影 响隧道结构的稳定性？
研究方法
本次演示采用文献调研和数值模拟相结合的方法，对盾构隧道施工期衬砌管 片的受力特性及其影响进行分析。具体步骤如下：
1、通过文献调研了解盾构隧道施工期衬砌管片受力特性的研究现状和发展 趋势；
在接缝防水方面，由于水下大直径盾构隧道穿越的地质条件复杂，防水问题 一直是施工中的难点。接缝防水作为防水工程中的关键环节，对隧道的防水效果 起着至关重要的作用。因此，针对接缝防水技术的研究也是十分必要的。
为了更好地研究水下大直径盾构隧道管片衬砌力学特性及接缝防水问题，建 议采取以下措施：首先，在进行隧道设计时，应充分考虑隧道所处的地质环境、 水文条件等因素，选择适当的管片衬砌形式和材料；其次，在施工过程中，要严 格控制管片的生产、拼装和质量，确保接缝的施工质量；最后，针对防水材料和 工艺进行研究，选择适合水下环境的防水材料和工艺，提高隧道的防水性能。
随着城市化进程的加快，地下空间的开发利用越来越受到人们的。水下大直 径盾构隧道作为一种重要的地下交通设施，在提高城市交通能力和缓解交通压力 方面具有重要作用。然而，水下大直径盾构隧道施工难度大，易受水压、土压等 多种因素影响，因此，研究其管片衬砌力学特性及接缝防水问题具有重要意义。
隧道围岩掌子面稳定性分析及支护设计
隧道围岩掌子面稳定性分析及支护设计隧道是建设中的重要工程，在穿越一些复杂地质条件时，往往需要对围岩进行支护。
隧道围岩掌子面稳定性分析和支护设计是隧道建设过程中必不可少的环节。
本文将从围岩掌子面稳定性分析和支护设计两个方面进行探讨。
一、围岩掌子面稳定性分析1.1 围岩分类围岩是指隧道开挖所接触到的地质层。
根据其性质和组成，围岩可分为岩石类、弱结构岩和土层类。
其中岩石类围岩的稳定性相对较好，其次是弱结构岩，土层类围岩则稳定性最差。
1.2 围岩支撑方式围岩支撑方式通常分为自稳支撑、锚杆网支撑和衬砌支撑。
自稳支撑适用于较稳定的岩石围岩，锚杆网支撑适用于中等稳定性的岩石和弱结构岩围岩，衬砌支撑则适用于稳定性较差的土层和软岩围岩。
1.3 掌子面稳定分析方法在分析掌子面稳定性时，需要考虑地质条件、地应力状态和围岩摩擦角等因素。
常用的分析方法包括理论分析法、数值模拟法和实际采样测试法等。
二、支护设计在进行支护设计时，需要结合围岩的稳定性分析结果，选取适当的支护方式和支护措施。
2.1 支护方式根据掌子面稳定情况和围岩性质选择合适的支护方式。
自稳支护方式多采用短杆、锚短杆、锚索等方式；锚杆网支护方式多采用锚索网、网壳、锚索墙等方式；衬砌支护方式多采用钢筋混凝土衬砌或机械衬砌等方式。
2.2 支护措施根据围岩性质、地下水和地震等因素，选择合适的支护措施。
一些常用的措施包括喷射混凝土、爆破充填、拱形截面等。
三、结论在进行隧道建设时，围岩掌子面稳定性分析和支护设计是非常重要的环节。
通过合理的围岩支撑方式和支护措施，可以使隧道建设过程更加安全、顺利。
在未来的工程实践中，还需要不断地进行技术改进和优化，以更好的满足隧道建设的需求。
现代化背景下隧道围岩稳定性影响因素浅析
现代化背景下隧道围岩稳定性影响因素浅析摘要由于隧道工程自身优势，隧道工程建设数量日益增多。
隧道空间是依靠围岩而成的，因而围岩稳定性对于隧道施工具有非常重要的影响。
影响围岩稳定性的因素很多，根据隧道工程实际施工经验，总结了影响围岩稳定性的多个因素，针对每个因素对隧道的影响做了具体阐述，为隧道工程施工和隧道设计提供了重要参考依据。
关键词围岩；状态；岩石；施工目前，我国经济建设速度突飞猛进，隧道工程以它自身的优越性越发得到人们的认可，国内外各大城市均大量地进行隧道工程建设。
公路隧道、水底隧道、城市道路隧道、铁路隧道等隧道工程在日益增多。
围岩稳定性对于隧道工程具有十分重要的影响，影响围岩稳定性因素越来越受到广大学者的重视。
影响围岩稳定性的因素归纳起来主要有两类，一类是地质状态，包括岩体的基本特征、结构状态、地下水状态、岩体强度及初始应力状态。
另一类是人为因素，包括施工方法、断面形式，支护结构形式等。
1 地质结构1.1 围岩完整状态围岩完整状态，即围岩破碎程度，包括两个方面，一是岩体岩块大小，二是构成这些岩块所处状态。
围岩破碎程度越差，隧道結构就越不稳定。
结构岩体在不同工程地质条件下，就会形成稳定、次稳定或不稳定的围岩。
目前，为了便于判断围岩的完整状态，大连海事大学道桥所研究所推出了完整性系数（Kv）与岩体体积节理数（Jv），完整性系数定性的确定方式参考表1。
1.2 岩石本身强度隧道所处位置的围岩性质是决定围岩稳定性的重要因素。
如果在较大块岩体中，结构面强度较高，裂隙较少，岩石与岩体强度比较接近，这时，岩石越硬、则其强度就会越高，围岩状态也就会越稳定。
隧道结构经常会出现一些岩溶、蠕变、大变形、湿陷性以及水膨胀等问题，这些失稳现象是与岩性密切相关的[1]。
1.3 初始应力状态岩体的初始应力主要是由岩体的自重和地质构造运动所引起的。
在岩体中进行开挖以后，改变了岩体的初始应力状态，使岩体中的应力重新分布，引起岩体变形，甚至破坏。
隧道洞身混凝土衬砌施工技术方案
隧道洞身混凝土衬砌施工技术方案1.背景与概述洞身混凝土衬砌施工技术，是一种常见的隧道施工工艺。
混凝土衬砌是隧道工程中不可或缺的一项重要工程，它既可以作为加固隧道洞身的保护层，也可以作为承重构件。
在实际工程中，隧道洞身混凝土衬砌施工技术的质量直接影响到整个隧道的安全和持久稳定。
2.施工的主要内容隧道洞身混凝土衬砌施工的主要内容包括：1.混凝土浇筑：通过铁板和模板支撑形成的浇筑模式，将预制混凝土浇筑到隧道洞身上，形成混凝土衬砌。
2.模板拆除：当混凝土衬砌凝固后，需要拆除模板。
此时，混凝土应具有一定的强度和硬度，以避免损坏或变形。
3.端面抹灰：当模板拆除后，还需对端面进行抹灰处理。
其目的是美观整洁、增加稳定性。
4.空隙处理：隧道洞身混凝土衬砌施工完毕后，还需进行空隙处理。
隧道的不规则形状可能会导致混凝土衬砌与洞身不紧密贴合。
因此，在施工结束后需要进行空隙处理以确保混凝土衬砌与洞身完美贴合，并使两者成为一个整体的结构。
3.混凝土衬砌施工的关键环节混凝土衬砌施工的关键环节有：1.模板设计与制作：模板制作的质量直接影响到混凝土衬砌的质量。
在模板设计和制作时，应该考虑到隧道洞身的不规则形状，并根据实际情况进行合理的加固。
2.混凝土浇筑：混凝土的浇筑质量是确保混凝土衬砌施工质量的关键。
在浇筑时，应注重混凝土的配比、搅拌和定向浇筑。
3.模板拆除：模板拆除是一个关键的施工环节，需要掌握好拆除时机以及拆除方式，保证施工的准确性和质量。
4.端面处理：端面处理主要是调整混凝土表面的平整度和润滑度，确保混凝土衬砌与洞身整体接触，从而提高结构的稳定性。
5.空隙处理：空隙处理是指对混凝土衬砌和洞身之间的空隙进行处理。
空隙处理的目的是提高结构的强度和稳定性，并保证混凝土衬砌与洞身完全贴合。
4.施工流程控制施工流程控制主要包括：1.前期准备：确定施工方案和计划，选择合适的材料和设备，并组织技术人员和工人开展前期准备工作。
2.模板安装与调试：按照设计方案进行模板加固、调整和固定，确保模板的牢固和稳定。
既有隧道扩建工程及衬砌稳定性研究
岩 承 载力 ； 结合 公 路 隧 道设 计规 范 给定 的极 限状 态 方 程 ， 算 出隧 道 衬砌 的强 度 安 全 系 数 ； 位 移 、 力 计 从 应
和 安 全 系数 等 方 面 分析 并 证 明了 隧 道 的 稳 定 性 ， 究 成 果 为 类似 的隧 道 设 计施 工 提供 参 考 ． 研 关 键 词 ： 道 扩建 ； 限差 分 法 ； 值 模 拟 ； 度 安 全 系 数 隧 有 数 强
ｃ ｅ ｆｃｅ ｔ ，ｗｉｈ ｏ ｆ ｒ ａ ｕ ｄ ｎ ｅ ａ ｄ ａ ｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｆ ｒ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｎ ｏ ｓ ｒ ｃ ｉ ｎ ｏ ｏ ｆｉｉｎ ｓ ｔ ｆｅ ｓ ｓ ａ ｇ ｉ ａ ｃ ｎ ｅ ｅ ｅ ｃ ｏ ｈ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｔ ｕ ｔｏ ｆ
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隧道衬砌常见病害原因分析及处治措施研究
隧道衬砌常见病害原因分析及处治措施研究摘要：隧道衬砌是保证隧道结构安全和运营稳定的重要组成部分，然而，由于各种因素的影响，隧道衬砌常常会出现各种病害。
本文以隧道衬砌的常见病害为研究对象，对其发生的原因进行深入分析，并提出相应的处治措施，以提高隧道衬砌的使用寿命和运营安全性。
关键词：隧道衬砌、病害、原因分析、处治措施一、引言隧道作为重要的交通基础设施，承载着大量的运输任务。
而隧道衬砌作为隧道结构的内部保护层，直接关系到隧道的使用寿命和运营安全性。
然而，隧道衬砌在使用过程中常常会出现各种病害，如龟裂、剥落、腐蚀等，严重影响了隧道的正常运营。
因此，深入分析隧道衬砌常见病害的原因，并研究相应的处治措施，对于提高隧道衬砌的使用寿命和运营安全性具有重要意义。
二、隧道衬砌常见病害类型及特征隧道衬砌是隧道结构的重要组成部分，用于保护隧道内壁，并承担部分荷载。
然而，在隧道使用过程中，隧道衬砌常常会出现各种病害，影响隧道的使用寿命和运营安全性。
本部分将概述隧道衬砌的常见病害，包括龟裂、剥落和腐蚀。
1.龟裂是隧道衬砌中最常见的病害之一，它是指由于隧道内外温度差异引起的收缩和膨胀、地震震动导致衬砌的应力集中、地层不稳定、地质构造活动等原因引起衬砌表面或内部形成的裂缝。
龟裂的特征包括表面或内部的细小裂缝、裂缝的延伸和扩大等。
龟裂不仅影响隧道的美观，还可能导致渗水、渗漏和结构的进一步破坏。
2.剥落是指由于地下水渗入衬砌，导致衬砌材料的破坏、酸性或碱性介质腐蚀衬砌材料化学腐蚀、衬砌施工过程中存在不良施工的质量问题等原因引起隧道衬砌表面出现脱落、剥离等情况。
剥落的特征包括衬砌表面的脱落、露出底层材料和局部块状剥落等。
剥落不仅破坏了衬砌的完整性，还可能导致进一步的水渗透和结构损坏。
3.腐蚀是指由于大气中的酸性物质降雨后腐蚀衬砌材料、隧道内的化学物质腐蚀衬砌、金属衬砌与电解质溶液接触形成电池腐蚀等原因而导致隧道衬砌出现材料表面的腐蚀、锈蚀和损坏。
既有隧道扩挖及改建技术的探析
既有隧道扩挖及改建技术的探析林少武（福州市城乡建设发展有限公司，福建福州350000）摘要：我国社会公共设施越来越完善，交通网络越来越发达，对一些老旧隧道进行了改建，提高了工程质量和道路安全。
基于此，以福州市马尾隧道为例，研究了既有隧道的扩挖和改建，通过对工程施工的研究，强调隧道扩挖和改建要重视安全防护工作，避免隧道附近结构物出现安全事故。
通过扩挖和改建技术的研究，以期提高施工技术水平，提高工程质量。
关键词：既有隧道；扩挖施工；改建工程出于完善公路系统的需要，常需要对既有隧道进行扩挖和改进，优化路面质量，增加隧道的安全建设等。
既有隧道中常伴随衬砌弱化、墙面空洞等问题，尤其需要注意施工的安全性。
既有隧道的扩挖和改建需要建立在安全施工的原则之上，根据科学的施工方案，进行工程的建设。
1项目概况既有马尾隧道为例展开研究，该工程贯穿于马限山，是一种整体式的衬砌结构，设置了两座机动车的隧道。
两车道，呈分离式布置。
南洞长968.4m北洞长936.4m。
根据检测中心提供的结构安全报告表示，隧道存在拱顶的实际衬砌厚度明显不足，拱背存在不密实和脱空的状态，在隧道中存在水渗漏的问题[1]。
该工程处于福州市的马尾区，该城市道路网络十分发达，交通较为便利，隧道扩建是为了建设便道。
需要主动和政府部门进行协调，将施工便道连入路网，在道路口位置设置车胎清洗设备，安排专门人员进行道路清扫，尽量减少路面受到的污染。
该工程隧道场地地形起伏较大，马尾隧道所在的场地位置标高可以达到160m。
地貌单元属于剥蚀残丘的地貌。
在原有隧道工程进行改造，进出口进行支护。
隧道山体的植被发育较好，自然斜坡相对稳定，未出现泥石流和滑坡的情况。
该工程土层主要包括杂填土、残积粘性土、风化凝灰熔岩等。
2施工准备工作根据设计要求和规范，在施工之前进行放样处理，保证施工达到设计要求精准度，根据现场勘查情况进行设计。
接着要对施工技术进行交底，保证施工人员的技术熟练程度。
隧道衬砌施工方法隧道衬砌材料与施工技巧
隧道衬砌施工方法隧道衬砌材料与施工技巧隧道衬砌是隧道施工中非常重要的一步，它决定了隧道的稳定性和安全性。
本文将介绍隧道衬砌的施工方法、衬砌材料的选择以及一些施工技巧。
一、隧道衬砌施工方法隧道衬砌施工方法多种多样，根据不同的情况选择不同的方法。
下面将介绍一些常用的施工方法。
1. 切割与爆破法切割与爆破法是一种常用的隧道衬砌施工方法，适用于岩石地层。
首先利用切割机将岩石进行切割，然后利用爆破将切割后的岩石移除。
最后，在岩石内部设置钢筋网格，再进行混凝土浇筑，形成衬砌结构。
2. 隧道推进法隧道推进法适用于软土地层和一些特殊地质条件。
施工时，先使用推进机械将土壤推进至一定距离，然后在土壤后方进行衬砌。
常见的推进机械有隧道推进机和盾构机。
3. 预制隧道衬砌法预制隧道衬砌法是指在隧道外部预制衬砌片，然后通过起重机械将衬砌片吊放至隧道内部，最后再进行拼装补缝。
这种方法适用于混凝土或钢筋混凝土衬砌。
二、隧道衬砌材料的选择隧道衬砌材料的选择直接影响到隧道的使用寿命和安全性。
下面将介绍常见的隧道衬砌材料。
1. 混凝土混凝土是最常见的隧道衬砌材料。
它具有良好的抗压性能和防水性能，可以有效保护隧道结构不受外界环境的影响。
在选择混凝土时，应注意控制水灰比，控制混凝土的强度和耐久性。
2. 钢筋混凝土钢筋混凝土是混凝土与钢筋的复合材料，相比于普通混凝土，具有更好的抗弯承载能力和抗震性能。
在地震频发区域，钢筋混凝土是一种较为理想的隧道衬砌材料。
3. 玻璃钢玻璃钢是一种由玻璃纤维布和树脂组成的复合材料，具有优异的耐腐蚀性和耐磨性。
在一些特殊环境下，如化学品存储隧道和污水处理隧道，可以考虑采用玻璃钢作为隧道衬砌材料。
三、隧道衬砌施工技巧隧道衬砌施工技巧对于保证衬砌质量和提高施工效率非常重要。
下面将介绍一些常用的施工技巧。
1. 施工前勘察在施工前应进行充分的勘察，了解隧道地质情况、水文地质条件以及地下水情况等。
通过勘察，可以确定衬砌材料和施工方法。
混凝土隧道内衬技术及应用实践
混凝土隧道内衬技术及应用实践一、背景介绍混凝土隧道是一种非常常见的地下交通工程，它在城市交通建设中起到了非常重要的作用。
然而，在隧道的建设中，混凝土隧道内衬技术的应用却是一个非常重要的环节。
混凝土隧道内衬技术是指在隧道内部使用混凝土结构物进行衬砌，以保证隧道的安全和稳定。
随着建筑技术的不断进步，混凝土隧道内衬技术也在不断的完善和发展。
二、混凝土隧道内衬技术的分类1.切口式内衬技术切口式内衬技术是指在隧道壁面上切开一定宽度和深度的槽口，然后将钢筋和混凝土灌入槽口，使其与原有的隧道壁面形成一个整体。
这种技术的优点是施工简单，成本低，但是缺点是对原有隧道壁面的破坏较大，而且由于切口宽度和深度的限制，衬砌的厚度也有一定的限制。
2.衬砌板式内衬技术衬砌板式内衬技术是指在隧道壁面上贴上一定厚度的混凝土板，板与板之间采用钢筋连接。
这种技术的优点是施工简单，衬砌厚度可以根据需要进行调整，但是缺点是板与板之间的连接不够牢固，容易产生裂缝。
3.钢筋混凝土内衬技术钢筋混凝土内衬技术是指在隧道壁面上采用钢筋混凝土进行衬砌。
这种技术的优点是衬砌厚度可以根据需要进行调整，衬砌的强度和稳定性也比较高，但是缺点是施工难度较大，成本也较高。
三、混凝土隧道内衬技术的应用实践1.混凝土隧道内衬技术在地铁建设中的应用地铁建设是混凝土隧道内衬技术应用的一个重要领域。
随着城市交通建设的不断发展，地铁建设也在不断扩大。
在地铁建设中，混凝土隧道内衬技术可以有效地保证地铁隧道的安全和稳定，减少地铁发生意外的风险。
2.混凝土隧道内衬技术在高速公路建设中的应用高速公路建设也是混凝土隧道内衬技术应用的一个重要领域。
在高速公路建设中，混凝土隧道内衬技术可以有效地保证高速公路隧道的安全和稳定。
3.混凝土隧道内衬技术在水利工程建设中的应用水利工程建设也是混凝土隧道内衬技术应用的一个重要领域。
在水利工程建设中，混凝土隧道内衬技术可以有效地保证水利工程隧道的安全和稳定，减少水利工程发生意外的风险。
国内外隧道支护研究现状
国内外隧道支护研究现状一、前言隧道工程是现代城市化建设的重要组成部分，隧道支护技术是隧道工程中的关键环节。
本文将从国内外隧道支护研究现状方面进行探讨。
二、国内隧道支护研究现状1. 隧道支护材料的研究近年来，国内学者对于隧道支护材料进行了广泛的研究。
目前主要采用的材料有混凝土、钢筋混凝土、钢板和锚杆等。
其中，混凝土是最常见的一种材料，其优点在于施工简单、成本较低，但缺点在于强度低、易开裂；而钢筋混凝土则具有较高的强度和韧性，但施工较为复杂。
此外，钢板和锚杆也被广泛应用于隧道支护中。
2. 隧道围岩稳定性分析围岩稳定性是影响隧道安全性和使用寿命的重要因素之一。
国内学者通过数值模拟和实验室试验等手段对围岩稳定性进行了研究。
例如，通过有限元分析方法，可以模拟隧道施工过程中的围岩变形和破坏情况，从而为隧道支护提供科学依据。
3. 隧道支护结构设计隧道支护结构的设计是保证隧道安全稳定的关键。
国内学者通过实验室试验和数值模拟等手段，对不同类型的隧道支护结构进行了研究。
例如，在钢筋混凝土衬砌的设计中，学者们通过探讨不同衬砌厚度、钢筋布置方式等因素对于衬砌强度和韧性的影响，为实际工程提供了参考依据。
三、国外隧道支护研究现状1. 隧道围岩稳定性分析国外学者在围岩稳定性方面进行了大量的研究。
例如，在地质条件较为复杂的地区，如山区、高原等地区，学者们通过数值模拟和实验室试验等手段对于围岩稳定性进行了深入探讨。
2. 隧道支护材料的研究国外学者在隧道支护材料方面进行了广泛的研究。
例如，在钢板支护领域，学者们通过对不同类型钢板的强度、韧性等性能进行测试和分析，为实际工程提供了参考依据。
3. 隧道支护结构设计国外学者在隧道支护结构设计方面进行了大量的研究。
例如，在隧道衬砌设计中，学者们通过对不同类型衬砌材料的强度、韧性等性能进行测试和分析，为实际工程提供了参考依据。
四、国内外隧道支护研究现状的比较1. 隧道围岩稳定性分析与国外相比，国内在围岩稳定性分析方面还有所欠缺。
既有电气化铁路隧道增设衬砌施工技术
既有电气化铁路隧道增设衬砌施工技术马慧君【摘要】近几年来运营线上隧道病害明显增多,由于受条件限制特别是在电气化区段市共受到诸多限制,方案选择和施工技术显得尤为重要.结合石太线岩会6号隧道工程实例,介绍在既有电气化铁路隧道内增设衬砌施工中的方案选择、施工技术等方面的问题,为今后在既有电气化铁路隧道中增设衬砌提供参考和借鉴.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2008(000)009【总页数】2页(P106-107)【关键词】电气化铁路;隧道;衬砌;施工【作者】马慧君【作者单位】北京铁路局工务处,北京,100860【正文语种】中文【中图分类】U451 工程概况石太线岩会6号隧道位于石太上行线岩会站内，隧道中心里程为 DK89+733，隧道全长285 m。
该隧道位于电气化牵引区段，既有隧道内DK89+771.5～DK89+824.5共计53 m为无衬砌地段(其余232 m有混凝土衬砌且质量良好)，该段位于缓和曲线上。
无衬砌地段的岩石为带有黏土夹层的中厚层沉积石灰岩，岩层走向由西(太原)向东(石家庄)，倾角5°～10°，石灰岩岩层厚0.5 m左右，夹层为黏土质页岩，厚约2 cm。
拱顶岩石呈块状镶嵌结构，岩块与岩层之间为黏土质页岩薄夹层。
由于石太线长期超负荷运行，在列车振动和空气中水以及温度变化的共同作用下，使得石灰岩之间的黏土质页岩不断软化、风化，这样岩块与岩层之间缺乏紧密结合，当粘结力小于岩块自身重力时，岩块便会发生坠落。
2001年9月一体积为0.5 m×0.7 m×0.4 m落石将供电设备和线路砸坏，幸亏发现及时才没酿成事故，此后工务段长期派人看守。
落石又造成围岩进一步风化，如此长期恶性循环对隧道稳定极为不利，对行车安全构成极大威胁。
2 施工方案比选2.1 方案确定由于石太线是晋煤外运的主要通道之一，运输极为繁忙，施工方案的选择要考虑到运输可能提供的条件来确定，初步拟定了以下两种方案。
关于隧道结构安全性能的研究分析
关于隧道结构安全性能的研究分析【摘要】对于不同的地质结构开展的地质工程是需要多方面考虑的，因为盾构隧道虽然可以减轻此处交通压力但是施工方面对于计算和设计的要求就格外严格，因为此地的土质土层容易受到外界影响而导致隧道坍塌，因此对于此工程的设计方案就要着重审核后期隧道加固和防止坍塌的手段，争取做到百年工程的口号，减少工程施工疏忽的问题而引发的安全隐患【关键词】安全；隧道结构本文以某隧道为工程背景，结合隧道衬砌后空洞对结构稳定性影响的模型试验结果，运用岩土隧道分析有限元软件midas软件进行有限元数值模拟，详细分析了不同位置的空洞对衬砌结构受力特点以及结构性能的变化，研究成果有助于准确把握空洞对隧道衬砌结构安全的影响，为综合评价隧道结构安全性提供可靠依据。
1、简介隧道工程背景某隧道呈北西走向，左线长3525 m，右线长3508.89 mm，属特长隧道，采用分离式隧道结构形式。
隧道主洞建筑限界净宽10.75 m，净高5.0 m，检修道净高2.5 m，道路两侧设有宽0.75 m，高30 cm 的人行道。
设计采用复合式衬砌，初期支护由系统锚杆、单层钢筋网、喷射混凝土、工字钢钢拱架组成，结合超前小导管，导管采用ф42×3.5热轧钢管，模筑钢筋混凝土作为二次衬砌。
初衬采用c25喷射混凝土，厚度为25cm，l20b型钢拱架间距为100 cm，二次衬砌采用c25钢筋混凝土，厚度为45 cm。
地貌以侵蚀构造类型为主，山坡陡峭，山脊狭窄，局部岩石裸露，部分路段围岩软弱，夹泥带、破碎带及小断层多，围岩等级为ⅳ级，进出口围岩稳定性稍差。
但是在隧道施工中地质调查结果与实际地质情况有出入，导致多次塌方，对隧道的稳定性造成严重的影响。
2、建造与构造模型实验的关系试验的目的主要是根据某隧道的地貌情况及不同位置出现空洞对隧道衬砌的结构安全的影响与分析。
模型尺寸为600 mm×600 mm ×100mm，模型的几何相似比取1/90，故隧道尺寸为：跨度为121 mm，洞高为108 mm，直墙高为37 mm，材料选用的是石膏、水泥为胶结材料来模拟石英岩。
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第26卷第1期交 通 科 学 与 工 程Vol.26No.12010年3月JOURNA L OF TRANSPORT SCIENCE AN D ENGINEERINGMar.2010收稿日期:2010-03-02基金项目:湖南省自然科学基金资助项目(09JJ 1008)作者简介:杨小礼(1970-),中南大学教授,博士生导师. 文章编号:1674-599X (2010)01-0049-04既有隧道扩建工程及衬砌稳定性研究杨小礼1,王作伟1,陈 杰2(1.中南大学土木建筑学院,湖南长沙 410075;2.福建省林业勘察设计院交通分院,福建福州 355000)摘 要:以当风凹隧道为工程研究背景,采用二维弹塑性有限差分分析方法,研究既有隧道扩建过程中的力学特征及其支护强度;分析并得出既有隧道扩挖与假设新建一座隧道在力学上的主要差异:采用同种施工方法时,因为已有衬砌的作用,在旧洞基础上扩挖将避免对围岩的大面积扰动,且能充分发挥围岩承载力;结合公路隧道设计规范给定的极限状态方程,计算出隧道衬砌的强度安全系数;从位移、应力和安全系数等方面分析并证明了隧道的稳定性,研究成果为类似的隧道设计施工提供参考.关键词:隧道扩建;有限差分法;数值模拟;强度安全系数中图分类号:TU457+.6 文献标识码:A Extension engineering of tunnel andstability analysis of lining structuresYAN G Xiao 2li 1,WAN G Zuo 2wei 1,CH EN Jie 2(1.School of Civil and Architectural Engineering ,Central South University ,Changsha 410075,China ;2.The Survey and Design Institute for Forestry of Fujian Province ,Fuzhou 355000,China )Abstract :By using t he 2D finite difference met hod of elastic 2plasticity ,t he simulatio n of extension of Dang Feng Ao t unnel was carried out.Through comparing t he met hod of excavating a new t unnel ,which has t he same contour of widened Dang Feng Ao ,some difference has been found as followings :wit h t he same const ruction met hod ,wide 2area dist urbances of rock can be avoided ,and t he bearing capacity can be f ully used in t he case of extension.Wit h t he limit state equation given by t he code for design of road t un 2nel ,safety coefficient s of t he lining struct ure were calculated.Then t he analysis of struct ure security was described f rom t hree aspect s as displacement ,st rain and safety coefficient s ,wit h offersas a guidance and a reference for t he design and const ruction of similar road t unnel.K ey w ords :extension engineering ;finite difference met hod ;numerical simulation ;safe 2ty coefficient 隧道工程界向来比较注重新建工程,但相对于既有隧道因维修或者交通量需求增加,须予以扩挖的情况,其考虑的情况将有所不同.国外已经存在着一些旧有隧道扩建的案例:日本市振隧道是一个将安全隧道扩挖成2线主隧道的施工实例,扩挖时,为将安全隧道当作既有之底导坑,以新奥法采用全断面爆破法开挖;意大利的Nazzano 公路隧道由原先的2车道扩挖成3车道并且在每个方向设置了紧急救援通道;日本天王山隧道,由于地质条件不佳,造成断面净空收缩,于是将既有隧道进行扩挖;日本大藏隧道,因交通量日益增加,将其长度为170m 的2车道隧道扩挖成3车道隧道.以当风凹隧道扩建工程为背景,作者拟利用有限差分软件对既有隧道的扩建及其支护进行数值模拟,并与假设新开挖新建一座隧道进行比较,得到这两种情况在力学上的一些差异.隧道是围岩与支护结构的综合体[1].通常情况下,隧道工程围岩的支护参数是根据工程类比法初步确定的,但必须用其他方法进一步验证.结合现行公路隧道设计规范,作者拟采用数值模拟方法,从位移、应力[2]及衬砌强度安全系数[3]等方面分析隧道的稳定性.1 工程概况当风凹隧道为福建省309省道永定岐岭至城关段上的一个改扩建工程,位于永定县岐岭镇当风凹.既有隧道建成于1995年,全长180m ,隧道内轮廓净宽为8m ,内轮廓净高为5m.因隧道雨季存在着漏水现象,严重影响了行车安全,故通过改扩建来改善行车环境及增加交通量.新隧道建筑限界按二级公路V =40km/h 标准拟定.限界横断面宽度为10m ,净高为5.0m.新旧隧道位置关系如图1所示.隧道围岩以Ⅲ、Ⅳ级为主,既有隧道衬砌厚为60cm ,边墙为浆砌片石,拱部为混凝土,而新建隧道采用复合式衬砌,具体支护参数见表1.图1 新旧隧道位置关系(单位:m )Fig.1 Position relation between the originaltunnel and the new tunnel (unit :m )表1 衬砌结构参数T able 1 Parameters of lining structure围岩级别初期支护喷层厚度/cm <22砂浆锚杆长度/m 纵、环向间距/m<6钢筋网二次模筑混凝土衬砌厚度/cmⅢ15 2.5 1.2,1.0拱35Ⅳ203.01.0,1.0拱、墙402 数值模拟2.1 计算方法基本原理采用二维连续介质快速拉格朗日差分法(FLAC2D ).二维的FL AC 程序将计算区域内的介质划分为若干个二维单元,单元之间以节点相互连接.对某一个节点施加荷载之后,该节点的运动方程可以写成时间对步长的有限差分形式.在某一个微小的时段内,作用于该节点的荷载只对周围的若干节点(例如:相邻的节点)有影响.根据单元节点的速度变化和时段,该程序可以求出单元之间的相对位移,进而可以求出单元应变;根据单元材料的本构方程应可以求出单元应力.随着时段的增长,这一过程将扩展到整个计算范围,直到边界.FL AC 程序会将计算单元之间的不平衡力,然后,将该不平衡力重新加到各节点上,再进行下一步的迭代运算,直到不平衡力足够小或者各节点位移趋于平衡为止[4].2.2 材料本构关系计算中围岩采用理想弹塑性模型本构关系,屈服破坏准则选用Mohr 2Coulomb 屈服准则.莫尔-库仑破坏准则反应岩土材料的剪切破坏特性,与实际破坏情况较为符合.其剪切破坏屈服函数和拉伸破坏屈服函数分别为[5]:fs=σ1-σ3N <+2CN <.(1)ft=σt-σ3.(2)其中,N <=1+sin <1-sin <.(3)式中:C 为岩土的粘聚力;<为内摩擦角;σ1为最大主应力;σ3为最小主应力;σt为拉应力;N <为系数.2.3 模型的建立根据地质和设计资料建立模型.模型断面取自进口段埋深30m 处,围岩级别为Ⅳ级.新建隧05 交 通 科 学 与 工 程 第26卷 道开挖跨度为11.8m ,开挖高度为9.6m.模型水平方向左、右距隧道中心均为30m ,竖直方向取80m.计算过程中,采用B EAM 单元模拟衬砌,采用ROC K BOL T 单元模拟锚杆.左、右边界水平方向约束,底端竖向约束,上端自由.根据隧道围岩特征,采用弹塑性本构模型、Mohr 2Coulomb 屈服准则以及大应变变形模式进行数值模拟,由围岩自重形成初始地应力场.根据规范[6],围岩应力开挖及初期支护阶段共释放70%,二次衬砌阶段释放30%.其模型网格如图2所示.图2 数值模型网格Fig.2 Mesh of numerical simulation2.4 开挖模拟及分析比较为了解既有隧道予以扩挖与一般新建隧道间的差异,数值模拟分两种情况分别进行:①依初始应力、既有隧道开挖和既有隧道扩挖3步分析;②初始应力和新建隧道两步分析.对于情况①和②新隧道的开挖均采用相同的支护参数及围岩参数.计算结果如表2所示.由表2可知,情况②隧道拱顶出现塑性区且延伸到了地表,且仰拱处塑性区比情况①有明显增加,这是由于情况①是在既有隧道已经存在的基础上进行开挖的,虽然同是采用全断面开挖,但是既有隧道的支护结构体系起到了一定作用.从轴力与弯矩的比较也可以看出,情况①的围岩作用发挥得更加充分.3 稳定性分析3.1 应力评价由数值模拟计算结果可以知道,隧道边界围岩的最大主应力与最小主应力分别为:σ1max =-2.50M Pa ;σ3min =-0.80M Pa .另外,本研究中数值模拟所取围岩的粘聚力和摩擦角分别为:c 0=0.45M Pa ,φ=33°.以此作出边界围岩的摩尔应力圆(如图3所示).显然,该应力圆处于线性破坏准则屈服条件以下.而且,由表2可以看出,情况①在隧道边界处只出现了很小部分的塑性区域.可以判定,围岩是稳定的.图3 摩尔应力圆Fig.3 Mohr πs stress circle3.2 位移评价隧道扩挖模拟过程中,记录了拱顶、仰拱底及两侧拱腰的标志点位移变化情况,各点位最终的位移值分别为:拱顶竖向位移为-2.783×10-3m ;仰拱底竖向位移为2.814×10-3m ;左拱腰水平位移为4.225×10-4m ;右拱腰水平位移为-4.229×10-4m.由此可知,洞周的绝对收敛变形量为:L 水平=0.4225-(-0.4229)=0.8454mm ;L 垂直=2.814-(-2.783)=5.597mm.洞周的相对收敛变形量为:η水平=0.8454/11800=0.008%;η垂直=5.597/9600=0.058%.15 第1期杨小礼,等:既有隧道扩建工程及衬砌稳定性研究 根据文献[6]的规定,对于埋深小于50m的Ⅳ级围岩隧道,其洞周水平相对收敛值为0.15%～0.50%.显然,水平方向及垂直方向的相对收敛变形量均在规范允许范围内,因此,该围岩是稳定的.3.3 强度安全系数评价文献[3]规定,混凝土偏心受压构件按破损阶段法进行强度验算.具体计算方法为:由材料的极限强度,计算出偏心受压构件的极限承载力N极限,与实际内力相比较,得出截面的抗压(或抗拉)强度安全系数,检查其是否满足规范要求[7],即:K=N极限/N≥K规.(4) 当由抗压强度控制,即e=M/N≤0.2h时,N极限=<αR a bh.(5)式中:<为构件纵向系数,隧道衬砌取1;R a为混凝土极限抗压强度;α为轴力的偏心影响系数,按经验公式α=1-1.5e/h确定;b为截面宽度,取1m; h为截面厚度.当由抗拉强度控制,即e=M/N≥0.2h时,N极限=<1.75R1bh6e/h-1.(6)式中:R1为混凝土极限抗拉强度.根据式(4)～(6),对隧道拱脚、拱腰、拱顶单元的安全系数和全部单元安全系数的平均值及检验通过率进行了计算,其结果见表3.本研究中主要考虑部位的偏心距均小于0.2h,其安全系数当由抗压强度控制.拱脚和拱腰因应力集中是低安全系数的危险区,而本研究中的数值模拟分析并未考虑拱脚处加厚处理的情况,因此在拱脚附近出现了部分安全系数小于规范要求的2.4的情况,另有少量节点偏心距大于0.2h,应按抗拉强度计算.由于篇幅有限,作者只列出隧道关键部分的相关数据(见表3).表3 安全系数统计T able3 Statistics of safety coefficients节点号安全系数偏心距e 拱脚269号节点 2.890.039拱腰280号节点 3.140.011拱顶316号节点 3.360.001拱底381号节点 3.780.012全部节点平均值 3.17/通过比例/%92/ 经统计,面积为92%的衬砌强度达到标准,即大于规范值.总的来说,二衬厚度为40cm时,其稳定性能满足要求.4 结论1)在相同的施工方法下,扩挖隧道与一般新建隧道的主要差异在于扩挖隧道可以利用既有隧道衬砌,从而减少了对围岩大面积的扰动,使得围岩塑性区明显减少.2)从衬砌的轴力图、弯矩图可以看出,在既有洞基础上进行扩挖所产生的衬砌内力比新建一座隧道要小,围岩的承载力得到了更充分的发挥.3)有限差分法对于隧道扩建工程的开挖支护模拟能比较真实地反映隧道结构的内力和变形情况,且对于二次衬砌结构安全稳定性分析亦是有效的,为类似的隧道设计提供了一定的参考.参考文献(R eferences):[1] 朱永全.隧道稳定性位移判别准则[J].中国铁道科学,2001,22(6):80-83.(ZHU Y ong2quan.The cri2terion of predicting tunnel stability by displacement[J].China Railway Science,2001,22(6):80-83.(inChinese))[2] 闫春岭,丁德馨,崔振东,等.FL AC在铁山坪隧道围岩稳定行分析中的应用[J].地下空间与工程学报,2006,2(3):499-503.(YAN Chun2ling,DIN G De2xin,CU I Zhen2dong,et al.Application of FL AC inthe analysis of tieshanping tunnelπs stability[J].Chi2nese Journal of Underground Space and Engineering,2006,2(3):499-503.(in Chinese))[3] 王勇.隧道施工数值模拟及衬砌强度安全系数分析[J].岩土工程技术,2004,18(5):258-262.(WAN GY ong.Numerical simulation on tunnel constructionand security analysis of the lining structure strength[J].Geotechnical Engineering Technique,2004,18(5):258-262.(in Chinese))[4] 杨新安,黄宏伟,丁全录.FL AC程序及其在隧道工程中的应用[J].上海铁道大学学报:自然科学版,1996,17(4):39-44.(YAN G Xin2an,HUAN GHong2wei,DIN G Quan2lu.FL AC program and itsapplications in tunnel enginneering[J].Journal ofShanghai Tiedao University:Natural Science Edi2tion,1996,17(4):39-44.(in Chinese))(下转至第58页)参考文献(R eferences):[1] 胡隆华.隧道火灾烟气蔓延的热物理特性研究[D].合肥:中国科学技术大学,2006.(HU Long2hua.Studies on thermal physics of smoke movement intunnel fires[D].Hefei:University of Science&Technology of China,2006.(in Chinese))[2] 刘方.中庭火灾烟气流动与烟气控制研究[D].重庆:重庆大学,2002.(L IU Fang.Studies on smoke move2ment and smoke management in atrium fire[D].Chongqing:Chongqing University,2002.(in Chi2nese))[3] 姚坚.公路隧道内火灾温度场分布规律数值模拟分析[D].上海:同济大学,2007.(YAO Jian.On nu2merical simulation of temperature distribution in roadtunnel fires[D].Shanghai:Tongji University,2007.(in Chinese))[4] 王泽宇,冯炼,张发勇.竖井烟囱效应作用下的隧道火灾通风数值模拟[J].地下空间与工程学报,2006,2(3):485-503.(WAN G Ze2yu,FEN G Lian,ZHAN G Fa2yong.Tunnel fire numerical simulationwith the force of shaft’s“Chimney Effect”[J].Chi2nese Journal of Underground Space and Engineering,2006,2(3):485-503.(in Chinese))[5] Haukur Ingason,Ulf Wickstr m.The internationalFORUM of fire research directors:A position paperon f uture actions for improving road tunnel fire safe2ty[J].Fire Safety Journal,2006,41:111-114. 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