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瞬态P波扰动下深埋圆形复合衬砌引水隧洞动力响应解析解及影响因素研究
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作者 李梅 陆宇嘉 +5 位作者 梅万全 韩高升 陈光海 赵明生 柯昌均 任高峰 《爆破》 北大核心 2025年第2期22-30,共9页
爆破开挖产生的扰动P波会影响隧道的稳定性,引水隧洞里充满了水,其隧道围岩动力响应解析解求法与常规无水隧道的求法势必不一样。目前现有解析解研究多集中在稳态解和单衬砌隧道,较少同时考虑存在复合衬砌隧道和有水的情况,因此,开展瞬... 爆破开挖产生的扰动P波会影响隧道的稳定性,引水隧洞里充满了水,其隧道围岩动力响应解析解求法与常规无水隧道的求法势必不一样。目前现有解析解研究多集中在稳态解和单衬砌隧道,较少同时考虑存在复合衬砌隧道和有水的情况,因此,开展瞬态P波扰动下深埋圆形复合衬砌引水隧洞稳定性瞬态响应研究,将隧道内流体视作另一种介质,隧道与衬砌之间视为非理想接触面,结合傅里叶合成技术、波函数展开法及梯形求积公式对隧道围岩瞬态响应进行理论求解;通过与既有文献结果对比,验证了方法的有效性;进而分析围岩泊松比、非理想界面模型的弹性系数以及扰动荷载加载时间对动应力集中系数的影响。研究结果表明:动力扰动过程中,顶底板产生显著的压应力集中,两帮出现显著的拉应力集中;随着泊松比增大,两帮由拉应力集中转化为压应力集中,顶底板压应力集中逐渐减弱;围岩衬砌接触较差时,隧道围岩应力时程响应曲线出现显著振荡;随着界面弹性系数增大,非理想界面模型的动力响应收敛于理想界面模型的响应;随着爆破荷载作用时间增加,顶底板处的压应力峰值先增大,两帮处的拉应力峰值先减小,最后均趋向稳定。 展开更多
关键词 扰动P波 复合引水隧洞 瞬态响应 傅里叶合成技术 波函数展开法
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复合式衬砌隧道模型试验及其承载特性研究 被引量:2
2
作者 吴鹏 陈健 +1 位作者 崔岚 徐晨 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期102-106,共5页
中国山岭隧道常采用复合式衬砌支护,探究复合式衬砌的承载特性对矿山法隧道支护设计具有重要意义。设计了大型隧道结构模型试验系统,开展了毛洞、喷锚组合支护和复合式衬砌支护的大尺寸隧道模型试验,通过监测隧道破坏全过程,分析不同支... 中国山岭隧道常采用复合式衬砌支护,探究复合式衬砌的承载特性对矿山法隧道支护设计具有重要意义。设计了大型隧道结构模型试验系统,开展了毛洞、喷锚组合支护和复合式衬砌支护的大尺寸隧道模型试验,通过监测隧道破坏全过程,分析不同支护形式下隧道的破坏模式和支护结构受力特征,揭示了复合式衬砌的承载特性。结果表明:复合式衬砌支护较喷锚组合支护相比设计承载力提高了33.3%;两种支护形式下,围岩可承受约60%~75%的外荷载,施加二次衬砌后,二次衬砌可分担约15%~80%的围岩压力;喷锚组合支护较复合式衬砌相比能更好的发挥锚杆的效果。 展开更多
关键词 复合 模型试验 承载特性 荷载分担比例
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深埋山岭隧道复合式衬砌水压力计算方法
3
作者 张素敏 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第10期129-134,共6页
富水山岭地区隧道衬砌结构设计中,采用限制排水方式由于可以兼顾隧道本身结构安全和周围环境的保护而逐渐被认同,目前多采用设置防水板和盲沟排水体系的复合式衬砌结构,对其二衬水压力,目前尚缺乏类似围岩压力的简单实用的方法。视二衬... 富水山岭地区隧道衬砌结构设计中,采用限制排水方式由于可以兼顾隧道本身结构安全和周围环境的保护而逐渐被认同,目前多采用设置防水板和盲沟排水体系的复合式衬砌结构,对其二衬水压力,目前尚缺乏类似围岩压力的简单实用的方法。视二衬和防水板为堵水层,围岩-注浆圈-喷混凝土-盲沟为排水路径,基于整体式衬砌的渗流理论,推导出排水路径上总水头降与限排流量成正比,分析得出二衬和防水板外水压力为总水头与总水头降之差,可以省去根据盲沟排水系统流量换算二衬假想渗透系数的步骤,提出一种简易可行的复合式衬砌隧道二衬水压力的解析计算方法,可在设计阶段基于隧道允许排水量或二衬水压力直接进行二衬结构计算和围岩加固设计,实现对地下水的主动控制,确保衬砌结构安全。 展开更多
关键词 深埋隧道 山岭隧道 复合 水压力 渗流场 解析计算
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北京地铁暗挖区间隧道标准断面复合衬砌承载能力的试验研究 被引量:4
4
作者 高波 郭建国 《铁道建筑》 北大核心 1997年第2期18-22,共5页
介绍北京地铁暗挖区间隧道标准断面复合衬砌承载能力试验研究的有关成果。试验采用1:4模型试件,分初期支护、二次衬砌及复合衬砌三种类型,两种侧压系数,共做了24组试验。试验结果表明:结构的抗裂安全系数及强度安全系数均有相当的... 介绍北京地铁暗挖区间隧道标准断面复合衬砌承载能力试验研究的有关成果。试验采用1:4模型试件,分初期支护、二次衬砌及复合衬砌三种类型,两种侧压系数,共做了24组试验。试验结果表明:结构的抗裂安全系数及强度安全系数均有相当的储备。 展开更多
关键词 区间隧道 承载能力 地下铁道 复合砌衬 北京
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铁路隧道复合衬砌脱空的危害分析与防治 被引量:54
5
作者 王立川 周东伟 +1 位作者 吴剑 阳军生 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期56-63,共8页
铁路隧道复合衬砌脱空和支护厚度不足占隧道缺陷、病害的比例极高。以200km.h-1客货共线双线隧道为例,采用ANSYS有限元分析软件,按"共同变形"受力模型计算分析脱空对结构承载能力的影响。初支脱空时,在不同级别围岩变形压力... 铁路隧道复合衬砌脱空和支护厚度不足占隧道缺陷、病害的比例极高。以200km.h-1客货共线双线隧道为例,采用ANSYS有限元分析软件,按"共同变形"受力模型计算分析脱空对结构承载能力的影响。初支脱空时,在不同级别围岩变形压力的作用下,初支拱顶部位向内侧压弯呈增大趋势,这是初支向内压裂(碎)乃至坍塌的主要原因之一;衬砌脱空时,导致衬砌拱顶部位向外侧或向其对应的空洞边缘外侧压弯呈增大趋势,造成衬砌向外压裂甚至可能引起脱空水平投影范围外沿侧纵向开裂。严重的脱空可能导致隧道结构在施工阶段或运营阶段发生压溃、侵限、放射状开裂和坍塌,而且初支脱空的危害性比衬砌脱空更大。通过分析脱空的形态和成因,结合工程实践经验,从施工和施工管理角度提出了脱空防治的具体措施和建议。 展开更多
关键词 铁路隧道 复合 脱空 成因 危害 防治
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铁路隧道复合式衬砌地质雷达检测模拟试验研究 被引量:18
6
作者 杨艳青 贺少辉 +2 位作者 齐法琳 刘建瑞 江波 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1159-1165,共7页
针对铁路隧道复合式衬砌存在的复杂病害,按足尺寸施做复合式衬砌试件模型,进行地质雷达检测模拟试验研究。模拟试验结果表明:地质雷达扫描图中能够反映各种预先设置的衬砌背后空洞、回填不密实等衬砌异常情况,并且具有强反射区、同相轴... 针对铁路隧道复合式衬砌存在的复杂病害,按足尺寸施做复合式衬砌试件模型,进行地质雷达检测模拟试验研究。模拟试验结果表明:地质雷达扫描图中能够反映各种预先设置的衬砌背后空洞、回填不密实等衬砌异常情况,并且具有强反射区、同相轴连续等特征;二次衬砌厚度检测精度与衬砌相对介电常数密切相关,在准确测定相对介电常数的条件下,衬砌厚度能够定量分析,精度可达±4 cm;相对介电常数宜取多个标定点的平均值,并宜对素混凝土衬砌和钢筋混凝土衬砌分别测定。模拟试验结果对实际工程地质雷达检测及其结果分析具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 铁路 隧道工程 检测 模拟试验 复合 地质雷达
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盾构输水隧洞复合衬砌计算模型 被引量:25
7
作者 杨钊 潘晓明 余俊 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1945-1952,共8页
通过分析现有的复合衬砌计算模型,指出双层框架模型在复合衬砌结构受力分析时存在的不完善之处。为能反映外管片已发生的变形对管片与内衬二者相互作用的附加影响,提出一种新型的计算模型即实体叠合计算模型。针对实体单元建模,管片接... 通过分析现有的复合衬砌计算模型,指出双层框架模型在复合衬砌结构受力分析时存在的不完善之处。为能反映外管片已发生的变形对管片与内衬二者相互作用的附加影响,提出一种新型的计算模型即实体叠合计算模型。针对实体单元建模,管片接头处理复杂的特点,提出一种模拟管片接头的简化模型;根据内、外衬砌接触界面处理方式的不同,建立了4种内、外层衬砌相互作用模型。利用上述模型对青草沙原水过江隧洞典型断面进行分析。研究结果表明:实体叠合模型计算所得的管片与内衬的内力、变形的变化规律与已有的实测数据规律相吻合,模型计算结果可为设计提供参考。 展开更多
关键词 复合 双层框架模型 实体叠合模型 实体简化接头模型
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复合式衬砌在围岩蠕变过程中的受力规律研究 被引量:8
8
作者 王迎超 尚岳全 +2 位作者 孙红月 李焕强 徐兴华 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期49-54,共6页
为了分析隧道复合式衬砌在围岩蠕变过程中的受力规律,利用有限元程序ANSYS建立计算模型,采用广义开尔文本构关系,分别分析了二次衬砌在不同支护时机和不同刚度下,复合式衬砌的受力规律。分析结果表明:在不同的时机施加二衬,其受力都有... 为了分析隧道复合式衬砌在围岩蠕变过程中的受力规律,利用有限元程序ANSYS建立计算模型,采用广义开尔文本构关系,分别分析了二次衬砌在不同支护时机和不同刚度下,复合式衬砌的受力规律。分析结果表明:在不同的时机施加二衬,其受力都有一个逐步增大并趋于稳定的过程,初支与二衬受力随二衬支护时机的变化趋势是相反的;二衬支护越早,其受力越大。通过早施作二衬,来转移初支上的应力是不合适的。当二衬刚度增加时,其所分担的围岩压力将增大,而初支分担的围岩压力有一定的减小。结合云腾岭隧道进行具体分析,得出该隧道二次衬砌的最佳支护时间为开挖后第40天。另外,通过对该隧道现场监控量测分析发现,二衬的受力—历时曲线与有限元分析相吻合。 展开更多
关键词 隧道 围岩 复合 蠕变 广义开尔文模型
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隧道复合式衬砌初期支护极限状态模型试验研究 被引量:15
9
作者 冯冀蒙 仇文革 王航 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期3345-3351,共7页
当前既有以及新建的隧道结构大多采用复合式衬砌形式,在长期使用过程中,初期支护不可避免会出现劣化甚至失效的情况,会对隧道结构整体的承载力及耐久性造成影响。通过室内模型试验,采用可劣化的石膏模型制作初期支护的各构件,对其劣化... 当前既有以及新建的隧道结构大多采用复合式衬砌形式,在长期使用过程中,初期支护不可避免会出现劣化甚至失效的情况,会对隧道结构整体的承载力及耐久性造成影响。通过室内模型试验,采用可劣化的石膏模型制作初期支护的各构件,对其劣化失效过程进行模拟,记录二衬结构的状态变化,再通过增加荷载确定隧道结构整体承载力的变化情况。试验结果显示,钢架和喷射混凝土层的劣化对二衬结构的影响要比锚杆劣化的影响大得多,然而单纯的初期支护失效并不会造成二衬结构的破坏,且二衬结构还有较大的安全余度;初期支护构件劣化都会造成隧道结构整体承载力的降低,锚杆的影响最为明显,钢架及喷射混凝土失效对整体承载力降低影响不大。 展开更多
关键词 复合 初期支护 模型试验 劣化 失效 承载能力
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复合式衬砌初期支护刚度及影响因素分析 被引量:18
10
作者 李春清 梁庆国 +1 位作者 吴旭阳 孙凯 《隧道建设》 2014年第8期754-759,共6页
针对正在建设的宝兰客运专线出现的大量超大断面黄土隧道,介绍了客运专线中黄土隧道的初期支护结构设计研究情况,对于隧道初期支护弹性模量的取法问题,采用折算法和模拟法分别计算隧道初期支护的等效弹性模量,通过对2种计算结果进行对比... 针对正在建设的宝兰客运专线出现的大量超大断面黄土隧道,介绍了客运专线中黄土隧道的初期支护结构设计研究情况,对于隧道初期支护弹性模量的取法问题,采用折算法和模拟法分别计算隧道初期支护的等效弹性模量,通过对2种计算结果进行对比,结合围岩压力监测资料,分析了初期支护弹性模量的取值及初期支护压力。研究结果表明:运用模拟法计算的初期支护等效弹性模量更贴切,对今后类似工程的设计与施工具有一定参考价值。 展开更多
关键词 黄土隧道 复合 初期支护 弹性模量 喷射混凝土 支护压力
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弧底梯形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型及其求解 被引量:10
11
作者 郑源 汤骅 姜海波 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2015年第1期61-66,共6页
针对弧底梯形断面渠道,考虑复合土工膜和渠基土壤的摩擦力,通过分析复合衬砌渠道的冻胀破坏机理,指出弧底梯形复合衬砌渠道坡板可简化为在冻胀力、冻结力、摩擦力共同作用下的悬臂梁,整个衬砌体属于压弯组合变形结构。通过适当的假设和... 针对弧底梯形断面渠道,考虑复合土工膜和渠基土壤的摩擦力,通过分析复合衬砌渠道的冻胀破坏机理,指出弧底梯形复合衬砌渠道坡板可简化为在冻胀力、冻结力、摩擦力共同作用下的悬臂梁,整个衬砌体属于压弯组合变形结构。通过适当的假设和简化,建立了弧底梯形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型,分别求出渠道坡板和弧形底板内力表达式,并对衬砌板的厚度进行验算。对比混凝土渠道,加入复合土工膜后,衬砌体产生允许范围内的冻胀位移量,使渠基土壤对衬砌体的有效冻胀力和有效冻结力减小,改善了衬砌体本身的受力状态,起到防冻胀破坏的作用,揭示了复合衬砌渠道防冻胀破坏的机理;对比梯形渠道,认为弧底梯形渠道坡板与底板整体结构性更强,反拱作用明显,更有利于渠道的防冻胀破坏。 展开更多
关键词 复合 弧底梯形断面渠道 冻胀破坏 力学模型 冻胀力
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铁路隧道复合式衬砌作用效应统计特征分析 被引量:9
12
作者 宋玉香 刘勇 +1 位作者 齐键旭 张晓静 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2015年第6期69-75,共7页
研究目的:作用效应的概率统计特征分析是隧道可靠性分析的重要内容之一,本文运用Monte-carlo随机有限元法对铁路隧道复合式衬砌进行计算,从抽样次数、分布特征及各参数对结果的敏感性方面展开分析,试图给出定性结论。研究结论:(1)在用Mo... 研究目的:作用效应的概率统计特征分析是隧道可靠性分析的重要内容之一,本文运用Monte-carlo随机有限元法对铁路隧道复合式衬砌进行计算,从抽样次数、分布特征及各参数对结果的敏感性方面展开分析,试图给出定性结论。研究结论:(1)在用Monte-carlo随机有限元法对隧道支护结构进行作用效应概率统计特征分析时,可以选择抽样1万次对随机变量进行模拟;(2)复合衬砌作用效应的变异系数和荷载的变异系数基本相当;(3)通过直方图和假设检验可以得到作用效应接受服从正态分布;(4)通过分析基本随机变量对作用效应影响程度可知,等效塌方高度是影响初期支护和二次衬砌轴力的最主要的因素,其次是材料的弹性模量和结构的厚度,而对偏心距影响最大的因素是弹性反力系数,在今后的工作中应该加强对围岩压力和弹性反力系数的研究;(5)该研究结果可为《铁路隧道设计规范》的修订提供理论依据。 展开更多
关键词 复合 作用效应 概率统计特征 参数敏感性
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梯形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型研究 被引量:8
13
作者 郑源 汤骅 姜海波 《人民黄河》 CAS 北大核心 2014年第5期84-86,89,共4页
近年来复合土工膜与混凝土板相结合的复合衬砌防渗渠道得到了广泛应用。复合土工膜是一种薄型、连续、柔软的防渗材料,其防渗特性已有大量研究成果,但对复提合衬砌渠道的力学特性还缺乏研究。针对梯形断面渠道,建立了复合土工膜混凝土... 近年来复合土工膜与混凝土板相结合的复合衬砌防渗渠道得到了广泛应用。复合土工膜是一种薄型、连续、柔软的防渗材料,其防渗特性已有大量研究成果,但对复提合衬砌渠道的力学特性还缺乏研究。针对梯形断面渠道,建立了复合土工膜混凝土衬砌渠道的冻胀破坏力学模型,提出了衬砌板内力表达式及厚度验算公式。分析梯形复合衬砌渠道冻胀破坏的影响因素,结果表明,加入复合土工膜后削减了冻土对衬砌板的切向约束力,能起到防冻胀破坏的作用。 展开更多
关键词 复合 梯形渠道 冻胀破坏 力学模型 冻胀力
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考虑环境作用的复合式衬砌结构设计方法探讨 被引量:14
14
作者 肖明清 孙文昊 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2009年第12期55-59,共5页
研究目的:环境作用对复合式衬砌山岭隧道的初期支护和二次衬砌材料性能有不同的影响,特别是对于喷射混凝土,由于其厚度较薄,除考虑环境的接触性侵蚀外,渗漏溶蚀对材料性能的影响不可忽视。本文结合隧道工程的特点,提出复合式衬砌结构的... 研究目的:环境作用对复合式衬砌山岭隧道的初期支护和二次衬砌材料性能有不同的影响,特别是对于喷射混凝土,由于其厚度较薄,除考虑环境的接触性侵蚀外,渗漏溶蚀对材料性能的影响不可忽视。本文结合隧道工程的特点,提出复合式衬砌结构的设计方法需根据具体的环境作用条件。研究结论:隧道喷射混凝土厚度较薄,当水压力较大时,由于渗漏所产生的溶蚀将非常严重,在设计中必须加以考虑;不同环境条件对初期支护耐久性的影响不同,设计方法应根据环境介质的侵蚀性、水压力大小、水量大小等因素综合确定;对于以初期支护为主要承载结构的设计方法,仅仅依靠隧道施工期间的监测结果不足以评价整个使用年限内的安全性。 展开更多
关键词 环境作用 复合 设计方法
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全防水复合衬砌隧洞结构设计 被引量:5
15
作者 蒋奇 姜思华 +1 位作者 石维新 杨进新 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2015年第12期12-16,共5页
本文介绍了一种有压输水隧洞复合衬砌结构与高密度聚乙烯(HDPE)自粘胶膜防水卷材结合技术,即:采用自粘型防水卷材作为主要防水层,配以混凝土自防水的复合衬砌防水体系。该技术适用于具有防水要求的双层衬砌结构输水隧洞。采用这种双层... 本文介绍了一种有压输水隧洞复合衬砌结构与高密度聚乙烯(HDPE)自粘胶膜防水卷材结合技术,即:采用自粘型防水卷材作为主要防水层,配以混凝土自防水的复合衬砌防水体系。该技术适用于具有防水要求的双层衬砌结构输水隧洞。采用这种双层衬砌防水技术,可以将防水层从以往的径向防渗增强为径向、轴向、环向防渗,解决了输水隧洞因为外衬或内衬局部渗水而导致衬砌间窜水的现象,增加了结构耐久性。这种结构便于运行期间进行检修、排查渗漏点。该技术已成功地在北京市南水北调配套工程东干渠工程中大规模应用。 展开更多
关键词 有压输水隧洞 复合 HDPE 自粘胶膜防水卷材
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软岩巷道聚丙烯混凝土钢筋网壳复合衬砌试验及工程应用研究 被引量:13
16
作者 庞建勇 闾沛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期3829-3834,共6页
根据大跨度空间壳体力学原理,研究聚丙烯网壳锚喷支护新技术。其技术特色是用一种在地面加工成型的特殊三维钢筋支架代替普通的二维钢筋网,大幅度提高了锚网喷结构的支撑能力,不需要使用型钢支架、锚索、围岩注浆等手段进行加固就能有... 根据大跨度空间壳体力学原理,研究聚丙烯网壳锚喷支护新技术。其技术特色是用一种在地面加工成型的特殊三维钢筋支架代替普通的二维钢筋网,大幅度提高了锚网喷结构的支撑能力,不需要使用型钢支架、锚索、围岩注浆等手段进行加固就能有效地支护高地压大变形巷道、跨采动压巷道、冲击地压巷道以及大断面硐室等。依托西山煤电集团大巷破碎段修复工程,完成了聚丙烯纤维混凝土钢筋网壳复合衬砌支护结构的室内模型试验,研究了复合衬砌的变形、破坏形态与发展规律。现场应用表明,在不降低支护的承载能力的情况下,与重型金属支架相比,该支护形式降低了钢材用量和混凝土回弹量,且具有良好的柔性,是软岩巷道一种优良的让压支护结构,具有较好的推广应用前景。 展开更多
关键词 软岩巷道 网壳锚喷 聚丙烯混凝土 复合 室内试验 工程应用
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铁路隧道复合式衬砌可靠度的分布规律研究 被引量:7
17
作者 刘强 谭忠盛 李少孟 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期20-25,30,共7页
研究了铁路隧道复合式衬砌可靠度计算方法.通过素混凝土和钢筋混凝土极限状态方程,确定了各随机变量,由误差传递函数计算荷载统计特征,进而确定了内力特征,最后通过H-L法计算隧道衬砌可靠指标.由上述隧道可靠度计算方法,对铁路隧道复合... 研究了铁路隧道复合式衬砌可靠度计算方法.通过素混凝土和钢筋混凝土极限状态方程,确定了各随机变量,由误差传递函数计算荷载统计特征,进而确定了内力特征,最后通过H-L法计算隧道衬砌可靠指标.由上述隧道可靠度计算方法,对铁路隧道复合式衬砌标准参考图进行校核,研究了不同时速,不同围岩级别和类型的隧道可靠指标分布规律.结果表明:二次衬砌结构的可靠指标数值较大,一般在3.0以上,拱顶位置的可靠指标较小,为衬砌结构的薄弱环节,边墙和拱脚位置的可靠指标较大.对不同时速和不同类型隧道,随着围岩级别的增加,可靠指标越来越小.同等条件下,时速250km隧道复合衬砌可靠指标较大,安全储备较高,时速200km和350km隧道可靠指标相对较小.在时速和围岩级别相同情况下,浅埋隧道可靠指标普遍小于深埋隧道. 展开更多
关键词 铁路隧道 复合 可靠度 分布规律
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穿黄隧洞预应力双层复合衬砌结构受力特性研究 被引量:14
18
作者 谢小玲 苏海东 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2011年第10期180-185,共6页
结合穿黄隧洞衬砌1∶1仿真模型试验,采用三维非线性有限元方法进行计算分析,跟踪对比试验中无垫层衬砌段(联合承载)、有垫层衬砌段(独立承载)2种结构的试验监测数据,研究这种新型双层复合衬砌结构的受力特性。计算采用考虑接触的非线性... 结合穿黄隧洞衬砌1∶1仿真模型试验,采用三维非线性有限元方法进行计算分析,跟踪对比试验中无垫层衬砌段(联合承载)、有垫层衬砌段(独立承载)2种结构的试验监测数据,研究这种新型双层复合衬砌结构的受力特性。计算采用考虑接触的非线性有限元方法,模拟仿真模型试验中管片拼装、分层填土、内衬预应力张拉,以及内水压力施加(充水)的实际过程,研究管片之间以及内外衬之间的缝隙状态和传力机理。研究结果显示:即使内、外衬处于完全张开状态,无垫层模型的预应力荷载也可以通过插筋传递到外衬,表明插筋是实现内外衬砌联合承载的重要结构措施;有垫层模型内外衬砌具有独立承载特性。计算与试验成果对比显示,无论是结构变形、缝隙开度还是衬砌应力,两者规律一致、数值接近,其研究成果可供类似工程参考借鉴。 展开更多
关键词 南水北调 穿黄隧洞 双层复合结构 三维有限元 接触非线性
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U形复合衬砌渠道冻胀破坏力学模型研究 被引量:6
19
作者 郑源 汤骅 姜海波 《中国农村水利水电》 北大核心 2013年第11期80-84,共5页
针对U形断面渠道,将复合土工膜和刚性混凝土衬砌体的摩擦力考虑在内,建立U形复合衬砌渠道的冻胀破坏力学模型,分别求出渠道坡板和底板内力表达式并对衬砌板的厚度进行了验算。对比刚性混凝土渠道,加入复合土工膜后,削减了冻土对衬砌板... 针对U形断面渠道,将复合土工膜和刚性混凝土衬砌体的摩擦力考虑在内,建立U形复合衬砌渠道的冻胀破坏力学模型,分别求出渠道坡板和底板内力表达式并对衬砌板的厚度进行了验算。对比刚性混凝土渠道,加入复合土工膜后,削减了冻土对衬砌板的切向约束力,改善了衬砌体本身的受力状态,使得冻胀量分布更加均匀,起到了防冻胀破坏的作用,揭示了冻胀破坏的机理。U形断面渠道水力条件更优,接近水力最佳断面,整体结构性更强,更能适应地基不均匀变形,更有利于渠道的防冻胀破坏。为U形复合衬砌渠道的防冻胀破坏技术提供了理论依据。 展开更多
关键词 复合 U形渠道 冻胀破坏 冻胀力 力学模型
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内水压条件下盾构隧道复合衬砌破坏机理原型试验研究 被引量:4
20
作者 张冬梅 卜祥洪 +3 位作者 周文鼎 姜燕 贾恺 杨光华 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期126-135,共10页
盾构输水隧道工程常采用复合衬砌结构型式,钢筋混凝土内衬具有施工便捷等优势成为常用内衬之一,但在内水压作用下容易开裂,钢筋混凝土内衬开裂后复合衬砌承载能力成为工程中设计的关键问题。本文对盾构隧洞钢筋混凝土内衬复合衬砌结构... 盾构输水隧道工程常采用复合衬砌结构型式,钢筋混凝土内衬具有施工便捷等优势成为常用内衬之一,但在内水压作用下容易开裂,钢筋混凝土内衬开裂后复合衬砌承载能力成为工程中设计的关键问题。本文对盾构隧洞钢筋混凝土内衬复合衬砌结构展开原型试验,研究内水压作用下复合衬砌的全过程变形破坏规律,揭示复合衬砌内压承载机理。试验结果表明:(1)内外压差达到0.22MPa时,内衬开始开裂,内衬开裂后盾构管片承担更多内水压力,随着内水压增长,接头手孔处混凝土出现损伤,最终内外压差达到1.78MPa时,管片接头混凝土断裂,复合衬砌丧失承载能力;(2)管片接头是复合衬砌薄弱环节,裂缝首先产生于内衬临近盾构管片接头处,然后沿环向均匀增加,内衬产生裂缝后,混凝土通过与钢筋的黏结作用共同承担内水压力,因此随内水压增加内衬发生多次开裂;(3)内衬开裂、接缝损伤后复合衬砌抗拉刚度分别下降为其弹性状态时的23.8%,12.3%,内衬开裂对复合衬砌承载能力影响最为显著。 展开更多
关键词 原型试验 内水压 复合 钢筋混凝土内 破坏机理
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