型钢钢架锈蚀下隧道初期支护力学劣化性能

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作者 张艺腾 田四明 +3 位作者 王明年 王志伟 徐湉源 邹文浩 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第3期168-181,共14页

为探究腐蚀性地层中Cl-,SO42-等离子长期侵蚀致隧道初期支护型钢钢架锈蚀后,诱发初期支护承载能力衰减的机制,基于某钻爆法隧道初期支护受力特征状态,制作型钢钢架混凝土偏心构件12个,考察不同锈蚀率、不同加载偏心距对承载能力的影响,... 为探究腐蚀性地层中Cl-,SO42-等离子长期侵蚀致隧道初期支护型钢钢架锈蚀后,诱发初期支护承载能力衰减的机制,基于某钻爆法隧道初期支护受力特征状态,制作型钢钢架混凝土偏心构件12个,考察不同锈蚀率、不同加载偏心距对承载能力的影响,以及型钢钢架初期支护满足平截面假定的临界锈蚀率,明确不同因素作用下型钢钢架锈蚀对初期支护承载力衰减的影响程度。结果表明:型钢钢架锈蚀率为0%~9%时,锈蚀初期支护的破坏模式特征主要由偏心距决定,锈蚀率仅在一定程度上削弱构件承载力,而不改变破坏模式;偏心距一定、目标锈蚀率由0%增至9%时,初期支护荷载特征值均逐渐近似线性减小,幅度在23.9%~34.0%;锈蚀率一定时,随着偏心距增大,构件荷载特征值均减小;小偏心构件在工字钢锈蚀率不大于3%时,横截面符合平截面假定;假定前提下,锈蚀致型钢钢架自身的几何及力学参数对初期支护承载力衰减的贡献率达32.69%~37.75%,锈胀致混凝土力学参数衰减的贡献率在18.36%~20.8%,黏结滑移退化的贡献率在43.09%~46.58%。 展开更多

关键词 隧道结构安全 初期支护 型钢钢架锈蚀 锈蚀劣化试验 力学演变 劣化机制

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大断面隧道初期支护中纵向连接与拱架联合承载效应 被引量：1

2

作者 陈红宾 江贝 +2 位作者 蒋宇静 陈清作 王强勋 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期526-541,共16页

针对大断面隧道初期支护拱架在承载时易发生平面外失稳的问题,本文通过开展单拱架全比尺试验和考虑纵向连接的拱框架结构的数值试验以及现场对比试验,对纵向连接与拱架组成的拱框架结构进行优化研究,使其横向上有足够承载能力、纵向上... 针对大断面隧道初期支护拱架在承载时易发生平面外失稳的问题,本文通过开展单拱架全比尺试验和考虑纵向连接的拱框架结构的数值试验以及现场对比试验,对纵向连接与拱架组成的拱框架结构进行优化研究,使其横向上有足够承载能力、纵向上有较高稳定性。研究结果表明,单个拱架的破坏模式是局部面外失稳导致整体承载力丧失,考虑纵向连接的拱框架结构的平面内承载力和平面外稳定性都得到增强。通过调整纵向连接间距和拱架间距也可以调整初期支护拱框架结构和喷射混凝土的内力分担比,以充分发挥初期支护的承载能力,但纵向连接间距应小于1500 mm,拱架间距也应小于1200 mm。因而,在不改变初期支护现有结构形式的前提下,通过合理地布设纵向连接与拱架形成的具有空间承载效应的拱框架结构,不仅可以保证初期支护的承载能力,而且还提高施工效率和经济效益。研究成果可指导大断面隧道初期支护结构设计。 展开更多

关键词 大断面隧道 初期支护 拱框架结构 拱架 纵向连接 承载效应

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深埋软弱破碎围岩初期支护荷载承担比重研究 被引量：5

3

作者 徐帮树 崔宇鹏 +3 位作者 晏勤 李浚元 张明伟 夏鹏 《隧道建设》 北大核心 2017年第A01期1-6,共6页

为了研究软弱破碎围岩隧道联合支护各构件的作用效果,以四川省宝兴水电站引水隧洞工程为背景,采用有限差分数值计算软件对隧道围岩注浆加固圈、喷射混凝土和型钢支撑3种支护措施的围岩荷载承担比重进行了研究。通过采用固定支座等效代... 为了研究软弱破碎围岩隧道联合支护各构件的作用效果,以四川省宝兴水电站引水隧洞工程为背景,采用有限差分数值计算软件对隧道围岩注浆加固圈、喷射混凝土和型钢支撑3种支护措施的围岩荷载承担比重进行了研究。通过采用固定支座等效代替某种支护的方式,设计了3种支护方案,每个方案仅采用2种支护方式,计算至平衡,提取支护反力并转化成应力,从而得到该支护结构的荷载分担比。研究表明:型钢支撑起到及时强支护作用,可有效控制围岩变形;随着时间推移,当喷射混凝土达到一定的强度后,发展为主要承载结构,喷射混凝土面层承担更大比率释放荷载,喷射混凝土承载荷载比重最大,注浆加固圈次之。计算得出宝兴水电站引水隧道型钢支撑、注浆加固圈和喷射混凝土3种支护荷载承担比重为1∶1.25∶1.6。 展开更多

关键词 软弱破碎围岩 隧道初期支护 支护时机 荷载承担比重 位移释放率 位移监测 支护结构

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大断面公路隧道临近溶洞开挖稳定性模型试验研究 被引量：13

4

作者 王志杰 唐力 +3 位作者 蒋新政 侯伟名 徐海岩 季晓峰 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2019年第A01期16-24,共9页

为探明三台阶开挖中半揭露溶洞对大断面公路隧道稳定性的影响,以李洞隧道为研究对象,通过模型试验和理论分析,研究不同位置、不同尺寸溶洞对隧道围岩变形及初期支护结构受力特征的影响。结果表明:1)不同位置、不同尺寸溶洞存在下隧道拱... 为探明三台阶开挖中半揭露溶洞对大断面公路隧道稳定性的影响,以李洞隧道为研究对象,通过模型试验和理论分析,研究不同位置、不同尺寸溶洞对隧道围岩变形及初期支护结构受力特征的影响。结果表明:1)不同位置、不同尺寸溶洞存在下隧道拱顶沉降及周边收敛时程曲线均呈"S"形变化,大致分为初期缓慢增长-突变-增长减缓-稳定4个阶段。2)掌子面挤出随溶洞内压变化呈现"指数型"增长,具有明显的内压突变点,仰拱位置处溶洞突变内压最低、边墙位置处溶洞突变内压最高,直径越小的溶洞对应的突变内压越高。3)溶洞位置对近侧的支护结构影响较大,对于远侧的支护结构影响偏小。改变溶洞位置,隧道钢拱架左侧的轴力呈现一定的波动,而右侧的轴力趋于稳定。 展开更多

关键词 岩溶隧道 室内模型试验 围岩稳定性 位移变化规律 初期支护结构受力特征

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地铁隧道复合式结构可靠度简化分析方法研究 被引量：2

5

作者 宋玉香 贾晓云 朱永全 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第S1期443-448,共6页

应用荷载-结构模型,建立了地铁矿山法区间隧道二次衬砌结构截面可靠度功能函数,根据北京地铁4,5和10号线勘探地质地层物理力学性质统计特征,利用蒙特卡罗方法进行区间隧道结构可靠度分析。探讨了在长期自然环境下复合式衬砌的初期支护... 应用荷载-结构模型,建立了地铁矿山法区间隧道二次衬砌结构截面可靠度功能函数,根据北京地铁4,5和10号线勘探地质地层物理力学性质统计特征,利用蒙特卡罗方法进行区间隧道结构可靠度分析。探讨了在长期自然环境下复合式衬砌的初期支护与二次衬砌各自的作用,认为二次衬砌承受运营阶段的全部荷载,初期支护的作用仅仅是改善了二次衬砌的工作环境,改善后二次衬砌周围的弹性抗力系数应适当提高,这样处理不仅可简化计算工作,也符合衬砌结构的实际工作情况。 展开更多

关键词 地铁隧道 荷载-结构模型 初期支护 二次衬砌 作用关系 结构可靠度

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全风化红砂岩隧道支护结构安全性研究——以浩吉铁路阳城隧道为例 被引量：3

6

作者 王志杰 蔡李斌 +3 位作者 徐海岩 王士明 王成 邓宇航 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2020年第S02期23-31,共9页

为进一步探究全风化红砂岩地层条件下隧道开挖过程中的支护结构受力特征,依托浩吉铁路阳城隧道进行现场监测,基于监测结果对支护结构的安全性进行研究。研究结果表明:1)围岩偏压严重且有向洞内挤压的趋势,三台阶施工及复合式衬砌能够保... 为进一步探究全风化红砂岩地层条件下隧道开挖过程中的支护结构受力特征,依托浩吉铁路阳城隧道进行现场监测,基于监测结果对支护结构的安全性进行研究。研究结果表明:1)围岩偏压严重且有向洞内挤压的趋势,三台阶施工及复合式衬砌能够保证隧道结构的稳定性。2)初期支护与二次衬砌间的最大接触压力值仅为围岩与初期支护间最大接触压力值的22.4%,初期支护承担荷载大于二次衬砌,二次衬砌主要作为安全储备。3)喷射混凝土最大压应力为极限强度值的41.3%,最大拉应力为极限抗拉强度的88.0%,格栅钢架最大压应力为极限抗压强度的53.8%,二次衬砌最不利位置的安全系数为28.55,支护结构具有较大的安全储备。4)喷射混凝土和格栅钢架的协调性较好,实际工程中可充分利用初期支护对围岩变形进行控制。 展开更多

关键词 铁路隧道 全风化红砂岩 初期支护 二次衬砌 结构安全性 现场监测

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仰拱步距和台阶长度对软岩大断面隧道稳定性影响分析 被引量：13

7

作者 史继尧 王玥 《隧道建设》 北大核心 2017年第4期428-434,共7页

在软岩大断面隧道施工过程中,围岩稳定性控制难度很大。依托宝兰客专古城岭隧道的勘察设计资料、施工工艺和监测数据,建立符合工程实际的基本数值模型,分析软岩大断面隧道的变形特点,揭示仰拱步距和台阶长度对初期支护变形的影响规律。... 在软岩大断面隧道施工过程中,围岩稳定性控制难度很大。依托宝兰客专古城岭隧道的勘察设计资料、施工工艺和监测数据,建立符合工程实际的基本数值模型,分析软岩大断面隧道的变形特点,揭示仰拱步距和台阶长度对初期支护变形的影响规律。根据模拟试验结果指导古城岭隧道大变形区段施工,将初期支护累计变形减小了70%。 展开更多

关键词 软岩大断面隧道 仰拱步距 台阶长度 数值模拟 初期支护变形 结构内力 围岩稳定性

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极高地应力软岩隧道贯通段变形控制方案研究——以兰渝铁路木寨岭隧道为例 被引量：30

8

作者 李沿宗 尤显明 赵爽 《隧道建设》 北大核心 2017年第9期1146-1152,共7页

为了解决极高地应力软岩隧道越岭核心贯通段大变形控制难题,以兰渝铁路木寨岭隧道施工为例,通过现场试验和数据分析,得到如下结论:1)确定了越岭核心贯通段的长度;2)提出了越岭核心贯通段"4层初期支护结构+径向注浆+长锚杆+长锚索&q... 为了解决极高地应力软岩隧道越岭核心贯通段大变形控制难题,以兰渝铁路木寨岭隧道施工为例,通过现场试验和数据分析,得到如下结论:1)确定了越岭核心贯通段的长度;2)提出了越岭核心贯通段"4层初期支护结构+径向注浆+长锚杆+长锚索"综合变形控制方案;3)得到了贯通段多层初期支护结构变形控制效果;4)说明贯通段施工及变形控制方案可行。 展开更多

关键词 高地应力 软岩隧道 贯通段 4层初期支护结构 径向注浆 长锚杆 长锚索 变形控制

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基于变形-结构法的隧道初期支护安全性评价研究 被引量：5

9

作者 杨涅 刘大刚 +1 位作者 王明年 于丽 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2019年第9期1445-1452,共8页

现行隧道设计中,初期支护的安全性评价是实现隧道施工阶段初期支护动态设计的关键。为解决这一问题,基于矩阵位移法建立以关键节点位移为已知量的变形-结构法,即由关键节点的位移值直接反算结构荷载及内力,进而依据规范定量评价初期支... 现行隧道设计中,初期支护的安全性评价是实现隧道施工阶段初期支护动态设计的关键。为解决这一问题,基于矩阵位移法建立以关键节点位移为已知量的变形-结构法,即由关键节点的位移值直接反算结构荷载及内力,进而依据规范定量评价初期支护的安全性;并编制相应的计算程序,依托郑万高铁香炉坪隧道进行工程应用分析。研究结果表明:1)变形-结构法较之其他以位移为基础的反分析方法,具有原理简单、参数易选取、计算速度快等优点。2)关键节点的空间位置应尽可能均布,并应兼顾特征点,如拱顶点、跨度最大点、墙脚点等,且关键节点的数量应不小于5。考虑到施工现场的复杂性和保证结果的准确性,建议关键节点的数量取7。3)隧道施工过程中,可通过关键节点的位移监控量测数据,利用变形-结构法进行初期支护的安全性评价。 展开更多

关键词 铁路隧道 初期支护 变形-结构法 关键节点 安全性评价

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以初期支护为主要承载结构的复合式衬砌设计研究 被引量：4

10

作者 罗章波 《隧道建设》 2012年第5期658-664,共7页

包兰线香山隧道和青天寺隧道长度均超过20 km,为全线控制工期的重点工程,为加快施工进度和降低工程投资,在满足机械化配套、快速施工的要求下,开展了以初期支护为主要承载结构的复合式衬砌设计参数研究。主要介绍了研究的方法和成果,结... 包兰线香山隧道和青天寺隧道长度均超过20 km,为全线控制工期的重点工程,为加快施工进度和降低工程投资,在满足机械化配套、快速施工的要求下,开展了以初期支护为主要承载结构的复合式衬砌设计参数研究。主要介绍了研究的方法和成果,结合安全性检算,系统地提出了时速200 km/h双层集装箱铁路以初期支护为主要承载结构的隧道结构优化参数,并进行优化前后的工程量对比,在施工机械化配套条件下隧道施工综合进度提高约20%。该成果对转变传统的隧道设计理念、改变目前以部颁标准图支护参数为设计依据的设计现状、对于以后时速200 km/h铁路特长单线隧道的施工方法和机械化配套的工程设计(施工)都有很好的参考价值。 展开更多

关键词 隧道 初期支护 承载结构 复合式衬砌 设计参数

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隧道“关门”塌方原因的力学分析及预防对策 被引量：12

11

作者 剧仲林 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2018年第A01期20-27,共8页

为向施工技术管理人员解释隧道初期支护随施工的应力变化规律,进而找出发生"关门"塌方的原因,首先说明"关门"塌方发生时的施工状况,一般采取钢架+锁脚锚杆+喷射混凝土的支护结构,塌方时松散荷载已形成;然后按荷载-... 为向施工技术管理人员解释隧道初期支护随施工的应力变化规律,进而找出发生"关门"塌方的原因,首先说明"关门"塌方发生时的施工状况,一般采取钢架+锁脚锚杆+喷射混凝土的支护结构,塌方时松散荷载已形成;然后按荷载-结构模型,在初期支护承担全部设计荷载的条件下,通过施工三台阶法对上、中、下3个断面采取结构力学力法分别进行内力计算及承载能力分析。结果表明:在围岩完全松散的极限情况下,上台阶绝对安全,中台阶基本安全,下台阶开挖尤其是仰拱开挖时塌方的风险极高。针对上述问题提出预防"关门"塌方的相应对策。结论认为采取钢架+锁脚锚杆+喷射混凝土的支护形式,支护结构处于极限应力平衡状态,很容易破坏而造成隧道坍塌。 展开更多

关键词 隧道 “关门”塌方 初期支护 结构力学 内力 位移 弹性抗力 应力极限

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双层初支叠合拱盖结构组合形式研究 被引量：5

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作者 冯世杰 高鑫 +2 位作者 李清菲 王文娟 吴琦 《城市轨道交通研究》 北大核心 2022年第7期152-156,共5页

青岛地区大多采用双层初支叠合拱盖法修筑超浅埋暗挖大跨隧道。依托青岛某地铁站的实际施工情况,对等厚初支与初支拱盖的组合形式进行研究分析,提出两种施工方案:方案一为“外层初支拱盖+内层等厚初支”;方案二为“外层等厚初支+内层初... 青岛地区大多采用双层初支叠合拱盖法修筑超浅埋暗挖大跨隧道。依托青岛某地铁站的实际施工情况,对等厚初支与初支拱盖的组合形式进行研究分析,提出两种施工方案:方案一为“外层初支拱盖+内层等厚初支”;方案二为“外层等厚初支+内层初支拱盖”。通过建立地层-结构计算模型,对这两种方案进行仿真模拟并对结果进行分析,最后对方案一进行了施工验证。得出结论如下:地层荷载主要由初支拱盖结构承担,荷载承担比例服从内外层结构刚度比原则,与二者组合形式的关系不大;在控制拱顶沉降、地表沉降方面,方案一能更好地约束围岩的松散变形,而在控制拱脚岩体塑性区发展及改善二衬结构内力分布方面,方案二略优于方案一。兼顾拱墙交界处的结构构造和施工便利,建议优先考虑采用方案一。 展开更多

关键词 地铁车站 暗挖隧道 叠合拱盖结构 双层初支 组合形式

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浅埋黄土隧道初期支护侵限段的结构安全分析与应对措施 被引量：3

13

作者 王君顺 《铁道建筑》 北大核心 2016年第2期69-72,共4页

新建大头岘黄土隧道出口浅埋段地表为耕地,间歇性浇水和地表降水导致围岩土体抗剪强度降低,加之施工工序的不紧凑等原因引起初期支护下沉变形并侵入二次衬砌。本文应用有限元软件MIDAS/GTS对初期支护侵限段结构安全性进行了分析。依据... 新建大头岘黄土隧道出口浅埋段地表为耕地,间歇性浇水和地表降水导致围岩土体抗剪强度降低,加之施工工序的不紧凑等原因引起初期支护下沉变形并侵入二次衬砌。本文应用有限元软件MIDAS/GTS对初期支护侵限段结构安全性进行了分析。依据分析结果,建议根据初期支护下沉侵限程度分别采取措施:对初期支护侵限≤5 cm且变形基本稳定段不做处理;对初期支护侵限≤10 cm且变形基本稳定段通过增强配筋进行处理;对初期支护侵限>10 cm的段落宜进行换拱处理。这样可减小大面积换拱带来的安全风险,并节约投资。 展开更多

关键词 隧道 初支侵限 结构安全 处理措施

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承担全部设计荷载的隧道初期支护的设计计算方法 被引量：5

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作者 剧仲林 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2018年第A02期218-226,共9页

针对当前隧道初期支护设计存在不能承担全部设计荷载、以初期支护仰拱闭合的有利结构而不是以仰拱未闭合的最不利结构为最终设计目标而造成结构存在安全隐患以及给不出锚杆锚固力设计值和现场围岩变形很大使得采用岩体力学进行设计初期... 针对当前隧道初期支护设计存在不能承担全部设计荷载、以初期支护仰拱闭合的有利结构而不是以仰拱未闭合的最不利结构为最终设计目标而造成结构存在安全隐患以及给不出锚杆锚固力设计值和现场围岩变形很大使得采用岩体力学进行设计初期支护不具备条件的问题,提出按照"荷载-结构"的计算模型,采取结构力学力法对隧道初期支护承担全部设计荷载、对应施工"三台阶"法、对型钢钢架和喷射混凝土按变形协调条件确定各自承担荷载的比例系数、就钢架和喷射混凝土承载能力分别进行计算分析,明确在各部施工时对喷射混凝土强度以及锚杆的锚固力的要求。计算结果表明:1)采取除中心夹角60°范围外其余均匀布置分布锚杆、采用"型钢钢架+分布锚杆+喷射混凝土"支护型式的隧道初期支护完全具有承担全部设计荷载的能力,且仰拱开挖不会威胁支护的稳定; 2)应将锚杆作为支护结构的链杆支座来确定锚杆锚固力; 3)锚杆和喷射混凝土3 h的强度对支护结构的承载能力影响很大。 展开更多

关键词 隧道 初期支护 单独承载 结构力学 两铰拱 荷载比例 早期强度 锚固力 仰拱开挖

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