基于二次受力的隧道套拱加固损伤衬砌模型试验 被引量：9

1

作者 刘学增 王煦霖 +1 位作者 何本国 桑运龙 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期21-28,共8页

松动荷载引起损伤衬砌失稳是不良地层隧道运营期间关键的科学问题。针对此问题,研制了双车道公路隧道带缝衬砌套拱加固模型试验加载装置,可对衬砌结构任意位置施加松动荷载,在损伤衬砌受力同时进行套拱加固,解决了衬砌加固二次受力的&qu... 松动荷载引起损伤衬砌失稳是不良地层隧道运营期间关键的科学问题。针对此问题,研制了双车道公路隧道带缝衬砌套拱加固模型试验加载装置,可对衬砌结构任意位置施加松动荷载,在损伤衬砌受力同时进行套拱加固,解决了衬砌加固二次受力的"瓶颈"问题;开展1∶10模型试验,研究了松动荷载作用下损伤衬砌套拱加固补强效果,对比变形特性、力学响应及破坏模式。结果表明:衬砌结构刚度随荷载增加而退化,套拱加固有效修复受损衬砌,整体结构刚度明显增大,损伤严重衬砌经套拱加固后承载力仍可提高1倍;原衬砌结构破坏位置为拱顶、拱肩和边墙;套拱加固带缝衬砌构件关键控制截面为拱顶和墙脚,拱顶易发生大偏心压弯破坏,建议加强拱顶纵向配筋,提高抗拉承载力;墙脚出现斜裂缝,属于压剪破坏,应增设墙脚箍筋,以提高抗剪承载力。 展开更多

关键词 隧道 损伤衬砌 二次受力 套拱加固 失稳模式

在线阅读 下载PDF 职称材料

隧道不同损伤衬砌套拱加固对比试验研究 被引量：9

2

作者 刘学增 王煦霖 何本国 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期4610-4617,共8页

研制马蹄形隧道套拱加固模型试验加载装置,对衬砌任意位置加载,在损伤衬砌受力同时进行套拱加固,实现了衬砌"二次受力"试验过程。采用破坏性模型试验,研究松动荷载作用下,不同损伤状态衬砌套拱加固构件变形特性、力学响应、... 研制马蹄形隧道套拱加固模型试验加载装置,对衬砌任意位置加载,在损伤衬砌受力同时进行套拱加固,实现了衬砌"二次受力"试验过程。采用破坏性模型试验,研究松动荷载作用下,不同损伤状态衬砌套拱加固构件变形特性、力学响应、加固效果和破坏模式。研究结果表明:衬砌结构刚度随荷载增加逐渐退化,衬砌承受极限承载力时,套拱加固后承载力提高86%;衬砌在剩余承载力13.8%时套拱加固后,极限承载力提高110%。起拱线以上30°位置可作为地层抗力分界线,加固时机越早,最终破坏荷载越高。套拱加固构件呈延性破坏,关键控制截面是拱顶和拱脚;拱顶易发生大偏心压弯破坏,建议增加套拱拱顶内侧纵向配筋,提高抗拉承载力;拱脚出现压剪破坏,应增设套拱拱脚箍筋,以提高抗剪切能力。 展开更多

关键词 套拱加固 损伤衬砌 二次受力 刚度退化

在线阅读 下载PDF 职称材料

高寒隧道热物性参数对衬砌温度-损伤的影响

3

作者 韦勇克 陈光友 +3 位作者 吴悦 晏启祥 何廷全 陈人豪 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第14期6054-6061,共8页

冻害问题是高寒隧道建设过程中的关键难题,为有效防控隧道衬砌低温损伤破坏,设计合理的保温措施,建立了考虑热传导与热对流作用的数值模型。通过正交试验工况设计分析不同热物性参数对衬砌温度的显著性影响,并进一步分析显著性因素对衬... 冻害问题是高寒隧道建设过程中的关键难题,为有效防控隧道衬砌低温损伤破坏,设计合理的保温措施,建立了考虑热传导与热对流作用的数值模型。通过正交试验工况设计分析不同热物性参数对衬砌温度的显著性影响,并进一步分析显著性因素对衬砌损伤的影响。研究结果表明:对流系数、保温层导热系数、围岩导热系数对试验结果具有显著性影响,其中保温层导热系数影响最为显著。随着保温层导热系数增大,衬砌最低温度降低,衬砌整体损伤水平逐步提高。随着对流系数的增加,高寒隧道衬砌最低温度逐渐降低,衬砌整体损伤程度增大。随着围岩导热系数的增加,高寒隧道衬砌最低温度增大,高损伤区域由拱顶向两侧扩散,且受拉损伤值分布离散性愈发明显。通过减小保温层导热系数与对流系数以及增大围岩导热系数有利于改善隧道衬砌整体损伤分布。 展开更多

关键词 高寒隧道 热物性参数 温度场 衬砌损伤 显著性分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

隧道不同损伤状态二次衬砌预养护试验研究 被引量：5

4

作者 刘学增 刘文艺 +1 位作者 桑运龙 何本国 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期706-713,共8页

采用1∶10破坏性模型试验,研究隧道不同损伤状态衬砌预养护构件变形特性、破坏模式与承载力.研究表明:预养护试件整体破坏由原衬砌拱腰极限承载力控制;预养护损伤衬砌受力过程为"加载—原裂缝贯通—套拱拱顶裂缝贯通—试件破坏&quo... 采用1∶10破坏性模型试验,研究隧道不同损伤状态衬砌预养护构件变形特性、破坏模式与承载力.研究表明:预养护试件整体破坏由原衬砌拱腰极限承载力控制;预养护损伤衬砌受力过程为"加载—原裂缝贯通—套拱拱顶裂缝贯通—试件破坏",整体结构刚度逐渐退化.关键部位破坏顺序为"拱顶开裂—拱腰脆性断裂—拱顶延性破坏".裂缝深度为1/3衬砌厚度损伤状态可作为合理预养护时机;不同损伤状态衬砌预养护曲率突变点一致,可作为加固构件养护控制基准;提出衬砌预养护构件破坏荷载与损伤状态关系简易计算公式,计算结果与试验误差约5%. 展开更多

关键词 分离式套拱 损伤衬砌 预养护 模型试验 刚度退化

在线阅读 下载PDF 职称材料

内水外渗作用下有压管道衬砌渗透损伤耦合分析 被引量：6

5

作者 孟鹏 肖明 《水电能源科学》 北大核心 2016年第6期114-118,共5页

为研究内水外渗作用下有压管道混凝土衬砌渗透损伤规律,基于弹塑性损伤有限元理论,建立了损伤度与渗透率的匹配关系,采用增量变塑性损伤刚度迭代方法,模拟了水工隧洞充水运行过程中,混凝土衬砌在渗流-损伤-应力耦合作用下的损伤过程,并... 为研究内水外渗作用下有压管道混凝土衬砌渗透损伤规律,基于弹塑性损伤有限元理论,建立了损伤度与渗透率的匹配关系,采用增量变塑性损伤刚度迭代方法,模拟了水工隧洞充水运行过程中,混凝土衬砌在渗流-损伤-应力耦合作用下的损伤过程,并对衬砌与围岩的承载比例及受力变形特征进行了分析。工程应用结果表明,混凝土衬砌损伤系数沿衬砌厚度由内而外线性减小,损伤开裂减小了衬砌的水力梯度,改善了衬砌的受力条件;洞周锚杆系统发挥自身刚度作用加固围岩,且承担内水外渗的体积荷载,提高了衬砌和围岩联合承载能力;固结灌浆对提高围岩承担内水荷载及防渗能力起主要作用。 展开更多

关键词 内水外渗 有压管道 衬砌损伤 耦合分析 固结灌浆

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于活动断层的地表同震变形及对隧道衬砌损伤的影响 被引量：8

6

作者 赵天次 赵伯明 +1 位作者 周玉书 王潇 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期107-119,共13页

根据分层位错理论,以逆断层为例研究断层位错引起的地表同震变形及其影响因素;基于模拟计算不同震源参数组合下的180种地震工况,建立兼顾矩震级、断层倾角和断层埋深的适用于我国川藏地层的地表最大位移估算式;提出1种基于同震变形的隧... 根据分层位错理论,以逆断层为例研究断层位错引起的地表同震变形及其影响因素;基于模拟计算不同震源参数组合下的180种地震工况,建立兼顾矩震级、断层倾角和断层埋深的适用于我国川藏地层的地表最大位移估算式;提出1种基于同震变形的隧道位错反应分析方法,并依托成兰铁路某隧道工程建立隧道位错反应分析模型,研究地表同震变形下隧道衬砌的应力应变和损伤分布,以及断层倾角、断层埋深和围岩强度对隧道衬砌损伤的影响程度。结果表明:逆断层作用下,地表同震变形不仅受矩震级影响,来自断层倾角和断层埋深的影响也不可忽略;将发震断层位错引起的同震变形场以位移人工边界形式施加于有限元模型,可以实现位错载荷的精确输入;断层位错作用下,隧道衬砌损伤程度随断层倾角的增大而减小,随断层埋深的减小而增大;对于案例隧道,围岩弹性模量从1.0 GPa增至3.0 GPa时,下盘范围衬砌的拱顶和拱腰达到损伤极限,且损伤向拱底扩展,引起损伤值突变。 展开更多

关键词 隧道工程 活动断层 逆断层 地表同震变形 衬砌损伤 成兰铁路

在线阅读 下载PDF 职称材料

瓦斯剧烈爆炸隧道衬砌损伤数值模拟与机理分析 被引量：8

7

作者 李志鹏 吴顺川 +1 位作者 严琼 蒋一波 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第B06期167-177,共11页

洛带古镇隧道瓦斯爆炸致灾为近年来唯一、典型的公路隧道内剧烈爆炸案例,为探究隧道衬砌在剧烈爆炸效应下的损伤机理,对爆源进行等效、量化研究,采用RHT模型模拟衬砌并修正部分关键参数,在LS-DYNA中使用ALE技术建立与隧道横断面尺寸一... 洛带古镇隧道瓦斯爆炸致灾为近年来唯一、典型的公路隧道内剧烈爆炸案例,为探究隧道衬砌在剧烈爆炸效应下的损伤机理,对爆源进行等效、量化研究,采用RHT模型模拟衬砌并修正部分关键参数,在LS-DYNA中使用ALE技术建立与隧道横断面尺寸一致的流固耦合数值模型,模拟了隧道衬砌的损伤过程并分析其受力状态。研究表明:爆心距0~5.1 m范围的衬砌在爆炸冲击波剧烈冲压作用下由局部破坏发展为完全破坏;爆心距5.1~10.9 m范围衬砌上密集的损伤裂缝在拉、压交替作用下扩张将衬砌分割成块状结构形成严重破坏区;爆心距10.9 m以外衬砌主要在拉应力下产生纵向、环向损伤裂缝,为一般损伤区;衬砌受损部位主要位于拱部、曲边墙处,曲边墙脚处的"犄角结构"使得该处破坏尤为严重。数值模拟结果与隧道实际损伤调查情况及基于SDOF法对隧道损伤评价结果基本一致,表明研究方法合理、计算参数取值可靠,可为大型复杂结构体内爆炸或可燃气体爆炸问题研究提供参考。 展开更多

关键词 瓦斯爆炸 等效TNT当量 RHT模型 衬砌损伤机理

在线阅读 下载PDF 职称材料

瓦斯爆炸隧道内冲击波特征及衬砌损伤机制数值研究 被引量：11

8

作者 李志鹏 韩龙强 +1 位作者 崔柔杰 陈文 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2018年第12期1948-1956,共9页

为探究隧道瓦斯爆炸致灾机制,以成都洛带古镇隧道瓦斯爆炸为工程背景,基于等效爆能理论对隧道内积聚瓦斯进行量化研究,采用LS-DYNA中ALE技术建立与隧道几何结构一致的流固耦合数值模型,以RHT模型模拟衬砌并修正关键参数,研究隧道内冲击... 为探究隧道瓦斯爆炸致灾机制,以成都洛带古镇隧道瓦斯爆炸为工程背景,基于等效爆能理论对隧道内积聚瓦斯进行量化研究,采用LS-DYNA中ALE技术建立与隧道几何结构一致的流固耦合数值模型,以RHT模型模拟衬砌并修正关键参数,研究隧道内冲击波特征并与经验解析式计算结果对比,同时将衬砌损伤特征的数值模拟结果与现场调研情况进行对比。结果表明:1)流固耦合模型可以再现隧道内的爆炸过程; 2)受衬砌约束,爆炸冲击波在隧道内发生反复、无规则反射,致使其强度剧增、衰减缓慢且流场复杂,曲边墙脚处的反射效应最强; 3)爆心距5 m范围内的衬砌在冲击波剧烈冲压作用下完全破坏,5～10 m的衬砌在较高压、拉应力共同作用下严重受损,10 m外的衬砌主要在较高拉应力下形成损伤裂缝。经对比,衬砌损伤的数值模拟结果与现场情况基本一致。 展开更多

关键词 瓦斯隧道 流固耦合效应 等效TNT当量 爆炸冲击波 衬砌损伤

在线阅读 下载PDF 职称材料

近距离垂直交叠盾构隧道的列车振动响应特性及损伤规律 被引量：13

9

作者 晏启祥 陈文宇 +3 位作者 陈行 唐启童 包芮 黄希 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期78-84,共7页

基于拟合的列车振动荷载,采用数值模拟方法研究当列车在上部隧道行驶时近距离垂直交叠盾构隧道的动力响应特性,以及在不同隧道净距时上部隧道的损伤分布规律。结果表明:在列车振动荷载作用下,列车距离分析断面越近,分析断面上隧道衬砌... 基于拟合的列车振动荷载,采用数值模拟方法研究当列车在上部隧道行驶时近距离垂直交叠盾构隧道的动力响应特性,以及在不同隧道净距时上部隧道的损伤分布规律。结果表明:在列车振动荷载作用下,列车距离分析断面越近,分析断面上隧道衬砌的振动加速度和振动最大主应力增量均越大;拱底的振动加速度最大,拱腰次之,拱顶最小;在交叠中心断面处,上部隧道的最大主应力增量远大于下部隧道;压致损伤和拉致损伤主要集中在上部隧道底部附近130°的范围内,且在交叠中心处达到最大。随着两个隧道净距的减小,上部隧道的压致和拉致损伤均增大;当两个隧道净距为6m时,仅交叠中心处上部隧道拱顶出现较小的压致和拉致损伤,当两个隧道净距为4和2m时,交叠中心处上部隧道的压致和拉致损伤增量较大,远离交叠处上部隧道仅出现较小的压致和拉致损伤,说明两个隧道近距离垂直交叠时,下部隧道对上部隧道的振动加速度、最大主应力增量和压致及拉致损伤具有放大效应。 展开更多

关键词 空间交叠隧道 盾构隧道 列车振动荷载 衬砌动力响应 衬砌损伤

在线阅读 下载PDF 职称材料

正断层错动下的输水隧洞动力响应分析 被引量：1

10

作者 胡良明 李天晓 +3 位作者 孙奔博 赵子楠 李仟 李姝钰 《水电能源科学》 北大核心 2023年第4期131-134,80,共5页

长距离调水工程中的输水隧洞通过潜在地震地区时,存在活动断层错动引发的重大工程安全隐患,揭示断层错动对输水隧洞稳定性影响的研究具有非常重要的工程意义。基于围岩、断层破裂带、衬砌和内水的动力相互作用特征,使用ABAQUS有限元分... 长距离调水工程中的输水隧洞通过潜在地震地区时,存在活动断层错动引发的重大工程安全隐患,揭示断层错动对输水隧洞稳定性影响的研究具有非常重要的工程意义。基于围岩、断层破裂带、衬砌和内水的动力相互作用特征,使用ABAQUS有限元分析软件,建立了围岩-断层破裂带-衬砌-内水三维数值模型,深入分析了各种断层错动量、宽度及粘聚力对输水隧洞稳定性的影响。结果表明,处于较小断层错动量、断层宽度及较大断层粘聚力情况下的输水隧洞衬砌结构竖向位移及损伤程度有所减小,结果对跨断层输水隧洞动力响应理论研究有一定的参考价值。 展开更多

关键词 正断层 输水隧洞 数值模拟 衬砌损伤

在线阅读 下载PDF 职称材料

隧道瓦斯爆炸数值分析与爆源类型确定研究 被引量：10

11

作者 李志鹏 吴顺川 +1 位作者 严琼 蒋一波 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第14期94-101,140,共9页

以数值模拟方法研究工程中的瓦斯爆炸问题时首先需确定爆源,当前常采用等效TNT当量法与可燃气体法。建立流固耦合数值模型,通过对两爆源分别在自由空间、半自由空间爆炸作用下爆炸冲击波的传播特征与结构的动力响应进行分析,研究了两种... 以数值模拟方法研究工程中的瓦斯爆炸问题时首先需确定爆源,当前常采用等效TNT当量法与可燃气体法。建立流固耦合数值模型,通过对两爆源分别在自由空间、半自由空间爆炸作用下爆炸冲击波的传播特征与结构的动力响应进行分析,研究了两种爆源的爆炸特征。以洛带古镇隧道瓦斯爆炸致灾为工程背景,分析了在两爆源爆炸作用下衬砌结构的损伤特征,在TNT爆炸作用下衬砌结构近爆区损伤严重,远离爆心区域有少量损伤裂缝;在可燃气体爆炸作用下衬砌结构遍布裂缝损伤较均匀。经比较,可燃气体法模拟爆源的数值计算结果与隧道实际损伤情况基本一致,说明以可燃气体为爆源时更能真实反映隧道衬砌结构损伤特征,表明研究方法合理、计算参数取值可靠。 展开更多

关键词 瓦斯爆炸 等效TNT当量 可燃气体爆炸 衬砌结构损伤

在线阅读 下载PDF 职称材料

铰接参数对跨活动断层隧道抗错断效果影响研究

12

作者 陈花顺 《铁道标准设计》 北大核心 2023年第12期156-162,共7页

随着我国铁路建设的不断推进,山岭铁路隧道不可避免地会穿越活动断层区,而活动断层的错动会对隧道结构的安全性产生显著影响。为此,开展穿越断层隧道抗错断设计的相关研究具有重要的现实意义。铰接设计对跨活动断层区隧道衬砌的抗错断... 随着我国铁路建设的不断推进,山岭铁路隧道不可避免地会穿越活动断层区,而活动断层的错动会对隧道结构的安全性产生显著影响。为此,开展穿越断层隧道抗错断设计的相关研究具有重要的现实意义。铰接设计对跨活动断层区隧道衬砌的抗错断具有显著效果,为探究铰接参数对跨活动断层隧道抗错断效果的影响,以某铁路某跨走滑活动断层区隧道为背景,基于混凝土塑性损伤本构,建立三维弹塑性有限元模型。分析了断层错动时不同二衬节段长度、不同铰接缝宽度情况下二衬的损伤分布特征以及剪切应变大小。研究结果表明:百年最大错距30 cm作用下,无抗错断措施隧道二衬在错动面附近边墙处出现严重的受拉损伤,有贯通趋势,隧道拱顶与仰拱处产生严重的受压损伤,受压损伤因子有向两侧边墙贯通的趋势;铰接设计对隧道横向变形有较好的控制作用,可显著提升隧道的抗错断性能,且二衬节段长度越短,隧道抗错断效果越好,在隧道衬砌的铰接设计中,节段长度应不超过12 m;不同铰接缝宽度下隧道二衬的损伤情况基本一致,铰接缝宽度的变化对隧道抗错断效果并未产生明显影响,铰接设计中铰接缝宽度在满足要求的情况下应不大于0.3 m。 展开更多

关键词 铁路隧道 走滑断层 铰接设计 断层错动 衬砌损伤 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料