隧道衬砌冻胀压力问题研究

冻胀压力的量值和分布不仅取决于围岩的性态和气象条件,而且同衬砌结构的材料、刚度以及施工质量密切相关,从岩石和土层两种围岩中衬砌承受冻胀压力的机理出发,探讨其计算方法.通过计算分析,对寒冷地区隧道衬砌的设计和施工提出了若干建议.     

Elastic analysis of ground movements around a tunnel considering a buoyant lining moving upwards

A complex variable solution is derived for the ground movements around a tunnel considering the lining at different positions in the drilled hole in a linear elastic half-plane. The soil displacements for three different convergence patterns are presented and compared. It is shown that the surface settlement trough will become flatter and wider when the lining moves upwards; the horizontal displacements are more concentrated in the region below the lining; and the region influenced by displacements is wider. Most calculated settlement troughs can be well represented by Gaussian curves with simple parameters, but the obtained width parameters are larger than the traditional empirical values. The rigorous solution can be used as a simple tool to understand the fundamental mechanism of the lining buoyancy problem and as a benchmark for numerical procedures based on more sophisticated models. The importance of buoyancy effect on the displacement field should be taken into account.     

隧道钢纤维喷射混凝土单层衬砌试验研究

为了解决隧道施工中采用单层喷射混凝土作为隧道永久衬砌的问题,对不同钢纤维及外添加剂掺量的混凝土分别进行了抗压、抗拉、抗渗以及弯曲强度等室内试验。结果表明,在喷射混凝土中加入钢纤维材料,其抗拉、抗弯以及抗渗水性能分别提高了65.6 %、94.7 %、98.1 %;并通过现场试喷,选定符合设计要求、经济合理的配合比,在摩天岭隧道通风斜井施作了湿喷钢纤维混凝土,以单层衬砌代替原设计的复合式衬砌。工程实践证明,钢纤维湿喷混凝土,其支护强度达到了设计要求,喷射作业回弹损失量减少7 %～15 %。研究成果可为类似隧道纤维喷射混凝土单层衬砌技术的应用提供参考。     

盾构隧道实测土压力分布规律及影响因素研究

以大量现场实测土压力为基础,分析了影响盾构隧道衬砌土压力的一些主要因素,总结出不同地层地铁盾构隧道长期稳定土压力的分布规律,并探讨了盾构施工期土压力随时空的变化情况。研究得出,地下水位高低对稳定土压力大小及分布影响较大;作用在管片上的长期土压力大小与地层衬砌刚度系数有关,当地层衬砌刚度系数为1.5时,管片竖向及水平土压力都较小;盾构施工期临时荷载对管片土压力影响不可忽视,无论是黏土地层还是砂土地层,大的注浆压力及注浆率将导致作用在管片上的稳定土压力分布不均;管片土压力可按时空分为4个阶段,拼装阶段、同步注浆阶段、浆液凝固阶段及后期稳定阶段,其中同步注浆阶段管片周边最大土压力为稳定阶段的2～3倍。     

国外常用的检查井修复方法介绍

在市政管道建设中,检查井主要作用是方便地下管线清淤、疏通以及修复等维护工作。检查井不仅承担路面车辆活荷载,还承担外部周围土体的土压力以及地下静水压力,井壁内部环境也十分复杂,长期受到废液和废气的腐蚀,十分容易出现破坏。针对这一情况,有必要对检查井及时地进行修复,防止其进一步恶化。保证检查井的密封性以及结构完整性。检查井的修复方法包括预制检查井更换,原位浇筑混凝土内衬,原位固化衬里,砂浆喷涂,黄麻纤维加聚氨酯树脂预聚物以及速凝水泥修复技术,各方法的设计施工特点以及适用范围有所不同。     

昆仑山隧道洞内防排水及衬砌隔热保温层施工技术

介绍了高原多年冻土世界第一长隧道——昆仑山隧道洞内防排水及衬砌隔热保温层的设计特点, 通过材料性能优选和工艺试验, 选定了适宜于高原多年冻土隧道洞内防排水及衬砌隔热保温层施工的材料, 并制定科学、合理的施工方法和工艺, 确保昆仑山隧道工程质量.     

某洞库裂缝原因分析及加固设计

在分析某洞库裂缝原因的基础上,采用间隔增设二次衬砌的方法对洞库进行了加固设计,提出了以控制原衬砌混凝土不出现裂缝的原则来确定二次衬砌间距的确定方法,并利用叠合构件位移协调的条件推导出了二次衬砌上荷载的计算公式,为洞库的二次衬砌加固提供了一套设计方法。     

铁矿软弱地层巷道快速安全施工关键技术研究 ——“浅埋暗挖”技术的应用新进展

针对复杂条件下的铁矿含水软弱破碎地段巷道施工难点,首次应用“浅埋暗挖”技术,采用理论分析、室内试验、数值模拟和现场试验等进行综合研究,形成了对铁矿软弱破碎地层稳定性特点和地下巷道施工关键技术的系统认识,取得了一系列研究成果,形成了一整套安全、快速和稳定穿越铁矿含水软弱破碎地层的施工技术。关键技术是设计合理的隧道断面,进行科学的支护结构设计,应用主动式一次性永久支护取代被动式二次模筑衬砌,选择优化的支护参数,采用正确的开挖方法和应用信息化施工等。应用效果表明,该技术有效地解决了工程难题,保证了安全生产,取得了显著的经济和社会效益。     

内膜揭除——排水管道非开挖内衬修复的要素

本文概要论述了排水管道内衬修复技术应满足的一般特征;同时从天津开发区现有排水管道运行中面临的实际问题出发,分析了非开挖内衬修复工艺选择时的关注点;特别强调了内膜揭除在排水管道内衬修复技术应用中的必要性。     

昆仑山多年冻土隧道施工温度影响分析

青藏铁路昆仑山隧道现场实测气温和地温资料表明，施工期间隧道衬砌现浇混凝土水化热、冬季施工采取的保温措施以及其它人为活动，造成了该隧道围岩的多年冻土融化较多．考虑水分迁移和冰水相变耦合影响，根据瞬态温度场问题的热量平衡控制微分方程和质量迁移方程，应用伽辽金法推导出了有限元计算公式，在ANSYS计算软件的工作平台上开发了计算软件，运用该计算软件对昆仑山隧道施工期间的融化进行了回冻预测分析，结果表明：保温材料对昆仑山隧道的回冻起着阻碍作用．在现场观测寒区隧道围岩的温度和应力时，必须考虑施工期间的融化圈的影响，而观测时间要长一些，否则，测量的温度和应力与隧道稳定后的温度和应力将有较大的差异。     

不锈钢内衬技术在江阴市供水管网改造中的应用

本文结合不锈钢内衬技术在江阴市玻璃钢供水管道改造中的应用,介绍了不锈钢内衬玻璃钢管施工工艺流程和施工技术措施,分析了不锈钢内衬施工效果和优势。展望了不锈钢内衬技术在城市供水管网改造中的应用前景。     

半空间饱和土中圆形衬砌对弹性压缩波的散射

借助于Biot 波动理论和弹性波的传播理论,采用复变函数和多级坐标法,对半空间饱和土中圆形衬砌结构对弹性稳态压缩波的散射问题进行求解和分析。利用一个半径很大的圆弧来逼近半空间直边界,将待解问题转化为稳态弹性压缩波在一个大圆孔和一个弹性衬砌结构的散射问题。通过引入势函数,将饱和土的Biot波动方程和衬砌的弹性波动方程解耦成Helmholtz 方程,借助复变函数级数展开便可以预先写出该组Helmholtz方程的通解。然后,通过引用复变量,把饱和土和衬砌结构中的应力、位移及孔压用设定的势函数表示出来,再利用半空间饱和土和衬砌结构的连续性条件和近似直边界的圆弧边界和衬砌内边界的边界条件求解出该组势函数的特解。最后,利用势函数的特解,得到饱和土中的位移,应力和孔压及衬砌结构的位移和应力;变换不同的参数求解衬砌结构内外边界的动应力和孔压的集中系数,通过对算例结果的分析得出一系列有益的结论。     

非开挖地下管线修复与更换技术在中国的应用前景

改革开放以来,我国大部分城市抓住发展契机都在搞建设,但计划赶不上变化快,地下管道在建设过程中缺乏长远考虑,遗留了诸多问题。当前,部分管道老龄化,破损严重,急需修复与更换。我们国家多采用明挖法进行施工,而国际上很多国家则运用非开挖地下管线修复与更换技术,与明挖法相比有保护环境,不影响交通,施．Y-隐蔽,社会效益高,技术先进等优点。这项技术在我国还处于初级阶段。技术经验不足,大多需要借用国外的设备。由于我国大城市管道陈旧和道路交通拥堵现象日趋严重,发展该技术迫在眉睫。国际上常用的修复技术有内衬插入法,模压内衬法,折叠内衬法,螺旋缠绕法等。这些方法各有优点,而“刮痧法”和“穿衣法”能兼并其中几种方法的优点。在我们国内市场,运用以上方法成功的案例也有,但并未得到推广。非开挖地下管线修复与更换技术出了应用于市政工程外,还可用于石油管线工程,地质工程等,在国内有巨大市场前景。     

酒钢1~#高炉缸砖衬破损原因及钛沉积物的护炉作用

酒钢１＃高炉于１９９０年３月１２日在生产过程中突然发生坍塌,造成国内外冶金史上罕见的高炉生产特大事故。坍塌后对炉缸、炉底风口下沿粘土残砖、炉缸中部环碳砖、炉底高铝砖缝中渗结物等进行了分析,初步查明上述炉料中含有较多的碱金属氧化物Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及锌等有害元素是造成炉缸内粘土砖破损和碳砖产生环形裂缝的主要原因。１　物相组成１－１　化学成分分别从炉缸、炉底采取试样进行化学分析,结果列于表１。表１　试样化学成分（％）Ｔａｂｌｅ１　Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｓａｍｐｌｅｓ（％）样品号Ｓｉ…     

我国软岩大变形灾害控制技术与方法研究进展

我国软岩工程涉及能源开采、水利、交通、国防等重要工程领域。随着我国能源开采逐渐向深部延伸以及交通、水利、隧洞等工程的发展,大量隧道、巷道需穿越软岩地层,高地应力、围岩破碎软弱等问题突出,软岩大变形灾害频频发生,造成重大安全隐患和经济损失。对我国现阶段软岩支护的研究进展做了系统的总结,从4个方面概括分析了软岩大变形灾害控制技术与方法的研究现状,包括：（1）以改进型刚性或可缩性支架、复合型衬砌为代表的被动支护方法;（2）以高强预应力锚杆、锚索为代表的增强型主动支护技术;（3）以注浆改性为主导思想的软岩改性技术;（4）让压技术;（5）多重改进方法联合支护技术。阐述了不同支护技术和方法的发展现状,分析了不同支护手段的适用条件、技术优势与不足。采用单一支护手段的改进通常难以满足软岩大变形控制的需求,如何实现不同支护措施之间的高效协同控制,以及实现对围岩变形应力场的实时精准监测等问题是目前我国软岩大变形灾害防控亟待解决的难题。最后,基于上述研究成果,分析了我国软岩大变形灾害控制技术的发展趋势并提出了建议。     

超小净距隧道爆破振动现场监测及动力响应分析研究

以南京地铁超小净距隧道为工程背景,结合国内外现有研究成果和规范,研究确保小净距先行隧道安全稳定的后行隧道爆破施工控制技术。以现代信息化施工理论为依据,充分运用现场监控量测,对先行隧道爆破质点振动速度进行监测分析和施工中爆破采用减振和隔振两方面控制技术;最终现场监测结果表明,优化后的循环进尺、段最大装药量与分段爆破差等爆破参数设计合理,该爆破设计在施工中未对先行隧道安全产生较大影响;同时,通过三维数值模拟计算,得到先行隧道壁面的质点振动速度随时间的变化规律,所得最大振速符合规范要求,也再次验证了优化后的爆破设计是合理的。通过数据分析得出隧道边墙的切向和径向振速比拱脚相应振速大,爆破面前方先行洞衬砌受爆破振动的影响稍大于后方衬砌,临近爆破点的左线隧道衬砌表面振动大于远离爆破点的衬砌表面振动。该研究成果为本工程施工提供了科学依据与技术指导,也可为类似隧道工程的爆破掘进工程在理论和施工方法上提供参考借鉴。     

非满配重水钻井井壁筒竖向结构稳定的理论研究

提出了国内广泛采用的悬浮下沉井壁钻井施工法有其深度极限的观点。分析了泥浆中的井壁筒在加入配重水（非满水）后井壁底接触岩石时的受力状态;结合国内悬浮下沉井壁钻井法的工艺特点,建立了泥浆中的井壁筒为有底管状自重压杆的力学模型;以能量法为基础,利用结构稳定理论和流体力学理论原理,推导了非满配重水井壁筒竖向结构稳定临界高度的解析式,并给出了典型算例;强调了工程设计中利用该公式的注意事项,并指出进一步研究这一问题的内容和方法。     

深厚钙质黏土层冻结特征与冻结温度场数值模拟

为了解决杨村煤矿井筒在深厚黏土层层位掘砌时遇到的冻结管断裂难题,分析了施工中产生的问题,并采用ANSYS有限元软件模拟出该黏土层段温度场分布规律,细化导热系数区间,使计算结果与测温孔数据接近。结果表明,强化冻结工艺和采用短段掘砌施工是解决深厚黏土层安全施工的有效措施,对日后井筒在该层位的施工具有一定参考价值。      

岩质隧洞支护结构设计计算方法探索

依靠模型试验与力学计算,分析了隧洞破坏机制与型式,提出将基于有限元强度折减法求出的围岩安全系数作为稳定分析判据。现有各种围岩分类中都有一些标志围岩稳定性的标志性说明,在前人基础上,提出了各级岩体的稳定性标志,尤其提出了一种新的定量标志,即将隧洞在无衬砌情况下的围岩安全系数作为隧洞稳定性定量标志。由此,在给出的相应稳定安全系数基础上反算出各级岩体的强度参数,以提高强度参数的准确性。提出了岩质隧洞的设计计算方法,采用有限元强度折减法计算围岩安全系数,采用有限元法计算衬砌安全系数,并对青岛市某地下工程进行数值模拟,分别计算了围岩和衬砌的安全系数。初步建议岩体隧洞的设计标准：初期支护后,围岩安全系数不小于1.15～1.2,初衬的安全系数不小于1.3;二次支护后围岩安全系数高于1.25,衬砌的安全系数大于2.0～2.4,以确保隧洞在施工和运行过程中的安全。     

非开挖管道翻衬修复技术用树脂的研究

本课题针对非开挖管道翻衬修复技术用树脂进行了设计,根据管状织物织造工艺、翻衬修复管道工艺对树脂的要求,及DSC扫描结果、等温和动态黏度变化试验的实验结果进行分析,选择合理树脂的配方;通过手糊方法使得涂层织物与树脂体系进行复合,对聚氨酯树脂与织物和金属粘结机理进行分析。并对树脂体系与金属粘结强度进行测试,确定聚氨酯树脂与金属管壁粘结性能,为今后将非开挖管道翻衬修复技术应用到具体施工时,选择合适的树脂提供理论依据和操作方案。