收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

地铁隧道衬砌结构破坏机理与安全性评价

董飞  
【摘要】:轨道交通以其方便、快捷、高效的特点成为解决城市交通问题的重要措施,在保障城市正常运转方面发挥着不可替代的作用。工程实践表明,隧道结构病害是地铁运营过程中不可忽视的问题,对列车的运营安全造成隐患。然而,目前对地铁隧道的病害状态、衬砌结构裂缝的扩展机理和分布模式以及结构的安全性评价的研究尚不多见。随着轨道交通运营体量的增大,隧道结构的安全性评价研究就显得尤为必要。本文首先以北京地铁为例进行了地铁运营隧道的病害状态调研;其次,对矿山法隧道复合式衬砌的初期支护与二次衬砌结构内力进行了求解;再次,分析了地铁隧道衬砌截面的极限内力、裂缝扩展过程及其影响因素;之后,对影响地铁隧道衬砌结构破坏的结构因素和地质因素进行分析,提出地铁隧道衬砌结构破坏的裂缝分布模式;最后,给出了地铁隧道衬砌结构的安全性评价方法。本文的主要工作内容和成果如下:(1)现场调研及病害数据表明隧道衬砌孔缝是结构渗漏水的多发位置,包括盾构隧道的管片接缝、螺栓孔以及矿山法隧道中的“三缝”和衬砌裂缝。断面收敛变形超限和道床脱空在盾构隧道中更为常见,其病害以渗漏水为主;矿山法隧道中以衬砌开裂为主且受结构配筋影响较大。隧道运营时间越长、测点位置越靠下,衬砌碳化情况越严重。(2)基于弹性地基曲梁理论和初参数法,在不考虑初支与二衬之间摩擦的基础上,假定两者在隧道断面径向上满足变形协调,以此求解复合式衬砌结构内力。二衬结构内力与隧道断面半径、断面形式、初支和二衬厚度以及混凝土强度等级均有密切的关系。较之单层式衬砌结构,由于二衬结构的存在,初支内力的计算在各项上均有相应的修正。(3)基于混凝土理论,分析隧道二衬结构在偏心受拉和偏心受压破坏下的极限内力。以混凝土断裂理论为依据,编制求解裂缝扩展深度的Matlab“搜索法”计算程序,获得各破坏形式所对应的裂缝扩展曲线。截面轴力为拉力时,裂缝扩展经历“未开裂、钢筋保护层范围内的急速扩展、越过钢筋后的极缓慢扩展、急剧扩展以及邻近破坏前的缓慢扩展”5个非线性阶段;当截面轴向力为压力时,裂缝经历非线性扩展直至贯穿整个截面。(4)在衬砌截面裂缝扩展分析的基础上,分析截面剪力、混凝土强度等级、二衬厚度、配筋数量、钢筋屈服强度以及钢筋保护层厚度对裂缝扩展的影响。其中,较大剪力对衬砌截面的抗裂性能不利;高等级混凝土对受压截面的裂缝控制能力要好于受拉截面;衬砌厚度越大,各阶段内的裂缝扩展速率越快;高配筋量对裂缝的控制作用更为明显;在材料弹性模量相同的前提下,高屈服强度钢筋在裂缝扩展控制方面并没有太大的优势;钢筋保护层厚度大的情况止裂效果更好。不同阶段内裂缝扩展的主要影响因素不同。(5)基于正交分析原理建立112种工况,借助扩展有限元计算研究结构自身因素和工程地质条件对衬砌结构破坏的影响,提出了地铁隧道衬砌结构破坏时的裂缝分布模式。围岩侧压力系数以及隧道断面形式是影响结构收敛变形和裂缝状态的主要因素。结构自身因素以及工程地质条件各参数对衬砌结构破坏时的断面收敛变形和裂缝状态的影响不同;衬砌裂缝分布模式受断面形式影响最大。(6)采用模糊综合评价法,建立了包含隧道断面收敛变形和裂缝状态的三级指标体系。根据SPSS的Q型聚类分析和各项指标的隶属度函数,以安全度矩阵为依据将地铁隧道衬砌结构划分为A、B、C三个安全等级,给出了应用更为方便的地铁隧道结构安全度等级面域查询图。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 路石;日本公路隧道衬砌的劣化原因[J];铁道建筑;2000年03期
2 路石;隧道衬砌外面覆盖软材料产生的隔震效应[J];铁道建筑;2001年12期
3 张耀宏;隧道衬砌质量诊断车[J];工程机械;2003年02期
4 张欲晗;;钢纤维喷射混凝土在隧道衬砌中的应用与研究[J];科技视界;2011年05期
5 范文田;;隧道衬砌計算中閉合誤差的初步分析[J];铁路标准设计通讯;1964年10期
6 ;运营隧道衬砌裂纹重点调查情况[J];铁道建筑;1973年01期
7 ;72年隧道衬砌裂纹调查情况简介[J];国内铁道动态;1973年04期
8 姚铁军,王海珍;隧道衬砌裂拱机理分析及整治[J];石家庄铁道学院学报;2001年03期
9 汪俊民,周富春;石瓮子隧道衬砌防水施工技术[J];西部探矿工程;2002年S1期
10 赵纪平;公路隧道衬砌砼裂纹的原因分析及防治[J];西部探矿工程;2003年03期
11 马德芹;探地雷达在隧道衬砌质量检测中的应用[J];铁道建筑技术;2003年06期
12 杨立平,卢宏伟,孟凡成;隧道衬砌渗水质量事故的分析及治理[J];黑龙江交通科技;2004年04期
13 钟世航;提高探地雷达检测隧道衬砌效果的几点措施[J];勘察科学技术;2004年06期
14 张耀宏;;隧道衬砌检查系统的开发——高效率击音检查系统[J];工程机械文摘;2004年05期
15 王青;凯顿百森材料在隧道衬砌混凝土施工中的应用[J];山西建筑;2005年11期
16 陈洪光,冯健,郭存林,汪富军;大掺量粉煤灰混凝土在隧道衬砌施工中的应用[J];隧道建设;2005年01期
17 周荣;;隧道衬砌无损检测技术及应用[J];企业技术开发;2006年04期
18 邓涛;杨林德;夏才初;;公路隧道衬砌中超声回弹测强公式的修正[J];建筑材料学报;2006年02期
19 詹小凡;;隧道衬砌渗漏的分析处理[J];四川建材;2006年02期
20 厉顺荣;;圆梁山隧道衬砌混凝土耐久性研究[J];河南科技;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张明革;;隧道衬砌渗漏的成因分析及防治措施[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
2 刘伟;杨林德;蒋树屏;;公路隧道衬砌补强新技术研究[A];第一届全国公路科技创新高层论坛论文集公路设计与施工卷[C];2002年
3 王泰典;黄灿辉;郑富书;薛文城;傅子仁;;台湾隧道衬砌异状类别之探讨[A];第六届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2007年
4 宋战平;荆敏;吴焕通;;公路隧道衬砌结构优化设计及其工程应用[A];岩石力学与工程的创新和实践:第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
5 谢雄耀;覃晖;;探地雷达探测隧道衬砌钢筋的神经网络识别方法[A];2010年全国工程地质学术年会暨“工程地质与海西建设”学术大会论文集[C];2010年
6 高杰;钟世航;;应用物探方法检测隧道衬砌质量[A];中国土木工程学会隧道及地下工程学会第七届年会暨北京西单地铁车站工程学术讨论会论文集(下)[C];1992年
7 付国强;;隧道衬砌雷达检测疑难解译问题剖析[A];铁路长大隧道设计施工技术研讨会论文集[C];2004年
8 张士兵;王练柱;;隧道衬砌裂缝成因分析与检测[A];西部矿山建设工程理论与实践[C];2009年
9 付国强;;隧道衬砌雷达检测疑难解译问题剖析[A];快速提升铁路建设与装备现代化技术促进铁路跨越式发展——中国科协第五届青年学术年会第九分会场论文集[C];2004年
10 齐法琳;江波;;青藏线格拉段隧道衬砌状态分析[A];高速重载与普通铁路桥隧运营管理与检测修理技术论文集(下册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 董飞;地铁隧道衬砌结构破坏机理与安全性评价[D];北京交通大学;2018年
2 舒志乐;隧道衬砌内空洞探地雷达探测正反演研究[D];重庆大学;2010年
3 刘蕾;列车荷载作用下地裂缝与大角度斜交马蹄形地铁隧道动力相互作用研究[D];长安大学;2015年
4 周泽林;软土地区开挖卸荷对邻近地铁隧道的影响研究[D];西南交通大学;2016年
5 邱冬炜;穿越工程影响下既有地铁隧道变形监测与分析[D];北京交通大学;2012年
6 关继发;新建地铁隧道穿越既有地铁安全风险及其控制技术的研究[D];西安建筑科技大学;2008年
7 刘冠兰;地铁隧道变形监测关键技术与分析预报方法研究[D];武汉大学;2013年
8 王养忠;糖尿病视网膜病变发展影响因素及进展预测模型临床研究[D];北京中医药大学;2016年
9 杨志兵;误导信息特点分析及其传播意愿影响因素的研究[D];第四军医大学;2016年
10 金家华;社会化问答社区中用户知识行为的影响因素研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵晓晓;公路隧道火灾后衬砌结构安全评价及修复技术研究[D];长安大学;2015年
2 耿亚帅;高烈度地震区隧道衬砌背后空洞危害及加固方案优化研究[D];石家庄铁道大学;2015年
3 张帆;既有隧道衬砌安全性模糊评估方法及治理对策研究[D];山东大学;2016年
4 王兵强;穿越滑坡段隧道衬砌受力分析及变形控制技术研究[D];西安科技大学;2015年
5 张丹锋;隧道衬砌质量缺陷地质雷达探测相关问题研究[D];西安建筑科技大学;2016年
6 郭逾冬;裂隙水渗流对隧道围岩稳定性的影响[D];重庆交通大学;2016年
7 李建明;隧道衬砌质量评价与探地雷达无损检测模型试验研究[D];长安大学;2016年
8 张旭;隧道衬砌质量的地质雷达检测和数值模拟分析[D];华中科技大学;2015年
9 韦鸿耀;探地雷达目标识别方法及其在隧道衬砌检测中的应用研究[D];广西大学;2017年
10 吴秀清;隧道衬砌致害机理与加固措施研究[D];西南交通大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 尹登明;农民工马小利成功研制国内首台隧道衬砌砼自动养护除尘系统[N];咸阳日报;2011年
2 唐江省 沈北林;隧道衬砌结束 稳步再追“鲁班”[N];中国铁道建筑报;2003年
3 首席记者 裘浙锋;地铁隧道上面盖大楼[N];绍兴日报;2007年
4 李鹏;地铁隧道风能可以发电吗[N];北京日报;2009年
5 记者 孟斌 实习生 谷卫艳;我省首家建筑企业进军地铁隧道工程[N];郑州日报;2009年
6 深圳商报驻北京记者 汪涓;深圳地铁隧道蕴藏上亿广告商机[N];深圳商报;2005年
7 曹建忠 刘金良;秦岭二线隧道衬砌及道床完工[N];中国铁道建筑报;2003年
8 本报记者 蔡钰;3小时铺完“4G”[N];首都建设报;2014年
9 记者 李昕;国内首个穿越黄河地铁隧道工程启动[N];兰州日报;2014年
10 迪轩燕志华;地铁隧道出现裂缝 南京启动应急预案[N];新华日报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978