为了探明隧道衬砌与围岩之间局部脱空存水空间对隧道衬砌劣损性的影响,基于存水空间水热力三场耦合理论,利用ABAQUS软件建立了水热力耦合理论模型,并对隧道拱顶沉降位移和裂缝分布状态进行数值模拟。将数值模拟和实际监测数据进行对比分析,验证了理论模型的适用性。基于被验证的理论模型,对衬砌裂缝的渐进开裂过程进行了数值模拟分析,详细探讨了存水空间位置、冻胀量以及衬砌砼厚度变化对隧道衬砌结构应力、劣损裂缝的扩展及其分布规律的影响等相关问题。结果表明:隧道衬砌结构在存水空间对应的中心区域产生的裂缝较为集中,多表现为张拉型裂缝,且衬砌的劣损状态由强到弱分别为拱顶存水、拱腰存水、拱脚存水、仰拱存水。

为了探明隧道衬砌与围岩之间局部脱空存水空间对隧道衬砌劣损性的影响,基于存水空间水热力三场耦合理论,利用ABAQUS软件建立了水热力耦合理论模型,并对隧道拱顶沉降位移和裂缝分布状态进行数值模拟。将数值模拟和实际监测数据进行对比分析,验证了理论模型的适用性。基于被验证的理论模型,对衬砌裂缝的渐进开裂过程进行了数值模拟分析,详细探讨了存水空间位置、冻胀量以及衬砌砼厚度变化对隧道衬砌结构应力、劣损裂缝的扩展及其分布规律的影响等相关问题。结果表明:隧道衬砌结构在存水空间对应的中心区域产生的裂缝较为集中,多表现为张拉型裂缝,且衬砌的劣损状态由强到弱分别为拱顶存水、拱腰存水、拱脚存水、仰拱存水。

为了探明隧道衬砌与围岩之间局部脱空存水空间对隧道衬砌劣损性的影响,基于存水空间水热力三场耦合理论,利用ABAQUS软件建立了水热力耦合理论模型,并对隧道拱顶沉降位移和裂缝分布状态进行数值模拟。将数值模拟和实际监测数据进行对比分析,验证了理论模型的适用性。基于被验证的理论模型,对衬砌裂缝的渐进开裂过程进行了数值模拟分析,详细探讨了存水空间位置、冻胀量以及衬砌砼厚度变化对隧道衬砌结构应力、劣损裂缝的扩展及其分布规律的影响等相关问题。结果表明:隧道衬砌结构在存水空间对应的中心区域产生的裂缝较为集中,多表现为张拉型裂缝,且衬砌的劣损状态由强到弱分别为拱顶存水、拱腰存水、拱脚存水、仰拱存水。

研究目的:近年来,在我国高纬度季节冻土区,围岩冻胀导致隧道衬砌开裂、春融期渗漏水等病害时有出现,严重影响隧道和列车运营安全。本文以我国西北地区某铁路线隧道为例,采用现场测试、室内试验、数值模拟等手段研究季节冻土区隧道冬季边墙纵向开裂原因及其主要影响因素。研究结论:(1)修建在强风化砂泥岩地层中的隧道,当围岩含水率为12. 3%、围岩冻结深度达60 cm时,在冬季持续负温作用下,边墙最大拉应力为2. 28 MPa,大于C30混凝土的极限抗拉强度,边墙会出现水平冻胀裂缝,若考虑衬砌承担部分围岩荷载,边墙纵向开裂程度会加剧;(2)冻胀力荷载作用下,衬砌开裂具有对称性、季节性、积累性等特点,裂缝在冬季出现,分布在边墙中间位置,气温回升后,具有收缩性;(3)季节冻土区围岩冻胀力荷载计算宜以围岩冻结圈厚度和含水率为主要指标;(4)本研究成果可供季节冻土区隧道设计、运营维护参考。

研究目的:近年来,在我国西北、东北等高纬度季节冻土区,短隧道或长隧道洞口段冬季衬砌开裂、春融期渗漏水等病害时有出现,严重影响隧道结构和列车运营安全。本文以东北地区某铁路线ZEST隧道为例,采用现场试验、数值模拟等手段研究案例隧道冬季洞口段衬砌开裂、春融期渗漏水的发生机理,比较不同整治措施后,提出适合该类隧道病害的整治措施。研究结论:(1)隧址区每年冰冻期约5个月,极端温度年较差60℃以上,年平均气温2℃,属典型季节冻土区;(2)衬砌开裂段主要穿过粉质黏土层,含水率大,衬砌开裂主要由围岩冻胀力荷载作用所致;(3)建议采用喷涂12～13 cm厚保温层+防火砂浆,水沟中铺设电伴热电缆,并对既有损伤衬砌结构进行锚杆补强和对衬砌裂缝进行环氧树脂嵌补处理的整治措施;(4)从隧道病害整治效果来看,本文提出的整治措施效果显著,衬砌开裂、春融期渗漏水等问题得以解决。