衬砌背后空洞对隧道结构安全影响分析
随着中国隧道建设规模的增大，有一定比例的隧道由于地质、地形、气候条件和设计、施工、运营等因素的影响出现了不同程度的病害，其中衬砌背后空洞是比较常见的病害。这种隧道病害严重威胁着隧道的运营安全，同时缩短了隧道的使用寿命，造成了很多人力、物力和财力的损失。因此，对衬砌背后空洞对隧道结构安全影响研究十分重要。 本文运用模型试验，数值模拟分析，工程背景相结合研究隧道衬砌背后存在无空洞，单个空洞以及空洞组合对隧道衬砌结构安全性影响，在此基础上，利用数值模拟扩展分析对固定埋深下，固定位置的衬砌背后空洞大小变化和不同空洞组合对隧道结构安全影响研究。本文主要研究工作如下: ①衬砌背后空洞的产生使得隧道衬砌结构的受力状况十分复杂，很容易造成衬砌结构的开裂并直接影响到隧道结构的安全性。此外，衬砌背后组合空洞比单个空洞对隧道结构安全影响更加显著。 ②隧道衬砌背后空洞固定埋深下环向宽度的大小对空洞部位的内力有显著的影响。弯矩值随着空洞的增大从正弯矩逐渐变为负弯矩呈现出凸型，并且在二次衬砌结构外侧受拉，导致二衬在拱顶位置出现了反弯点。空洞位置处的轴力随着空洞环向宽度的增大而相应减小。因此，固定位置的空洞宽度的变化对隧道二次衬砌结构的轴力和弯矩都会有影响。 ③衬砌背后不同组合的空洞，对隧道衬砌衬砌结构安全有不同的影响，两侧拱腰存在空洞时，其对隧道结构安全系数比拱顶和拱腰，拱腰和拱底情况明显低。 ④模型试验得出的空洞对衬砌结构安全影响规律与数值模拟结果基本一致，并得出了不同大小空洞，不同空洞组合作用下衬砌结构的破坏演化规律。 ⑤本文通过大岭背隧道现场雷达检测的数据分析及数值模拟分析，总结出了造成衬砌背后产生空洞的主要原因，此外，对衬砌背后空洞的预防和对已产生的空洞治理措施进行归纳总结。本文研究成果可以为衬砌背后空洞影响下产生的隧道常见的病害治理和修复提供参考。
隧道衬砌;空洞现象;病害整治;结构安全性
重庆交通大学
硕士
建筑与土木工程
黄锋
2018
中文
U457.2
71
2018-08-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）