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在役城市隧道常见病害及修复效果分析

Assim Mohammed Lateef(阿西姆)  
【摘要】:目前,中国已经成为隧道工程发展最多、最复杂和最快的国家之一。随着城市的发展,城市隧道数量不断增加。但是,根据许多相关研究结果表明,由于受地质条件、地形条件、运输气候条件、设计、施工、管理和周边建筑等其他方面的影响,城市隧道在使用期间出现了开裂、漏水、填土侵蚀等缺陷,这些缺陷严重影响和威胁到隧道的正常使用。 在复杂的环境下,对服务中的城市隧道的安全评价是我们研究的主要焦点。特别是,该系统在本研究中尚处于初步阶段,因此迫切需要在这方面进行深入的研究。本论文基于中国重庆的八一隧道和向阳隧道的缺陷,对支护结构的安全性进行全面的评估。在此研究中,所做的工作及其得到的结果如下: ①针对缺陷的类型,缺陷原因及影响做了相应的分析。通过分析,隧道支护结构的主要缺陷是:衬砌厚度减小,强度或衬砌厚度减少,衬砌后面存在孔洞,衬砌裂缝和渗水存在。对各种缺陷的特点,我们总结和分析了缺陷的检测方法。 ②利用有限元数值模拟,对衬砌厚度的减少,背后衬腔,安全系数强度折减所造成的影响进行了分析。然后分析了孔洞的位置和大小以及裂缝对隧道的稳定性的影响。此外,分析了现有裂缝的应力变化和塑性区的发展情况。因此,我们得出以下结论:当拱和边壁衬砌有效厚度小于2 / 3时,衬砌对安全性有很大影响;当局部衬砌强度减小时,安全系数就会降低,特别是在拱和侧墙顶部。当孔洞出现在衬砌背面时,安全系数会相应受到影响,但是当孔洞较小(小于0.5米)时,影响不大。当裂缝出现在衬砌拱部时,隧道拱部的拉应力会增加,在顶点处也会监测到最大压应力。 ③利用有限元数值模拟,对不同大小的拱顶空洞、拱侧孔洞和拱底孔洞以及修缮后的不同厚度的隧道衬砌进行了分析。我们得出如下结论:如果孔洞越大,空洞周围的岩石应力也越大;若孔洞注浆,传到拱顶的应力也越大,而且填充重量也会增加。随着填充体和岩体的交界面变大,从岩石传到灌浆材料到衬砌的压力也会增加。孔洞大小的变化对衬砌轴力的影响并不明显。弯矩和剪力在拱侧和拱底有相同的特征,然而弯矩和剪力值却有相反的特征。如果空洞变大,应力集中比较严重,应力扩散区域也较大。当衬砌薄时,就会承载较多的应力,衬砌的应力也会增加,相反,当衬砌厚时,应力分布较均匀。当衬砌较厚时,衬砌的重量就会很大,衬砌的应力就会变大。水平或垂直位移增量随着衬砌的厚度非线性变化。 ④根据该工程实例的缺陷特征,用全站仪、应变计、钢筋应力计、多点位移计对带缺陷的隧道进行了为期一年半的监测。对隧道裂缝、位移和应变的发展进行了系统的分析。


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