地铁隧道衬砌结构破坏机理与安全性评价
发布时间：2021-01-04 04:05
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...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：189 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１中国己开通地铁的城市及里程（不含运营里程小于３０ｋｍ的城市）??在结构自身因素和工程地质条件影响下，地铁运营隧道衬砌结构通常??
１）拉剪断裂判据??混凝土材料的拉剪断裂判据基于单边缺口四点剪切梁的拉剪复合型??断裂试验（图１－２）。根据试验数据利用退化奇异等参数单元计算缝端应力??强度因子心和／０／，对计算结果进行回归分析，获得拉剪复合型断裂判据??的二维断裂临界曲线。??１Ｆ??＾?Ｖｌｌ??；?ｉｕ?ｚｘ－；?ｓｏ?，，??－｜?ｕ?－?’丨—ｈ?，ａ?｜－?Ｌ?ｆ」??图１－２单边缺口四点剪切梁断裂试验示意图??混凝土材料的复合型二维断裂临界曲线与试件尺寸、混凝土材料特性??以及缝高比有关，不同学者采用的试验条件不同，其所得到的曲线形式也??形式各异。根据已有文献，目前常见的拉剪复合型二维断裂临界曲线多具??有如下的形式：??ＫｉＶ＇．Ｋ，Ｋ，ｃ＋ｇ２．Ｋ；ｃ：０?（１－１）??将构件实际荷载状态下的Ａ和尺／／值代入临界曲线左侧，如果其值小??于０则裂缝不会扩展；反之若其值大于０
缝这一事实，使得结构一旦出现渗漏水，其治理将变得极为困难。??本文在研宄工作中获得了北京地铁１５号线某区间隧道的断面收敛变??形资料。如图２－１所示，该区间位于北京市顺义区，采用盾构法施工，隧??道外径６ｍ并穿越既有河流，在紧邻隧道的东南侧进行桥梁改造的施工。??为了保障地铁１５号线的运营安全，在施工完成后进行了桥梁施工影响范??围内的断面椭圆度检测工作。??￣￣［■?－?Ｉ?Ｉ?ｐ?拟改造桥梁??ｉｌ桥梁段东基ｉｆ??（ａ）平面位置关系?（ｂ）横截面位置关系??图２－１桥梁改造工程与既有地铁１５号线隧道位置关系??对断面椭圆度结果进行统计分析，三段隧道的统计结果见表２－１。根??据相关规范，盾构断面椭圆度限值为结构外径的±６％Ｊ９５］，因此，６ｍ盾构??隧道的椭圆度限值取为３６ｍｍ。用楠圆化断面的长轴与竖直方向的夹角表??示断面变形方向
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于云模型的运营隧道结构健康安全评价[J]. 吴贤国,吴克宝,沈梅芳,张立茂,张伟. 中国安全生产科学技术. 2016(05)
[2]盾构隧道健康监测数据的模糊层次分析综合评价方法[J]. 孙可,张巍,朱守兵,周立,雷长征. 防灾减灾工程学报. 2015(06)
[3]软弱破碎围岩隧道超前支护确定方法[J]. 台启民,张顶立,房倩,齐俊,李奥,黄俊. 岩石力学与工程学报. 2016(01)
[4]某运营地铁盾构隧道管片开裂影响因素分析[J]. 张新金. 建筑监督检测与造价. 2015(02)
[5]21-6-9高强不锈钢管数控弯曲回弹对材料参数的敏感性[J]. 方军,鲁世强,王克鲁,唐金星,姚正军. 西安交通大学学报. 2015(03)
[6]矿山法隧道道床隆起病害治理施工方法[J]. 许文. 地下工程与隧道. 2014(03)
[7]地铁隧道结构病害原因分析及修复方法[J]. 赵旭. 山西建筑. 2014(09)
[8]不同配筋率对钢筋混凝土三点弯曲梁断裂韧度的影响[J]. 范向前,胡少伟,陆俊. 水电能源科学. 2013(12)
[9]隧道穿过断层破碎带施工病害处置措施浅析[J]. 袁云海. 地下空间与工程学报. 2013(S1)
[10]地铁北京西站改造大规模病害治理技术[J]. 荆永波. 铁道建筑技术. 2013(07)
博士论文
[1]衬砌背后空洞对隧道结构体系安全性的影响机理研究[D]. 应国刚.北京交通大学 2016
[2]隧道衬砌结构健康诊断及技术状况评定研究[D]. 张素磊.北京交通大学 2012
[3]软土地区运营地铁盾构隧道结构变形及健康诊断方法研究[D]. 叶耀东.同济大学 2007
[4]公路隧道健康状态诊断方法及系统的研究[D]. 罗鑫.同济大学 2007
硕士论文
[1]既有隧道衬砌安全性模糊评估方法及治理对策研究[D]. 张帆.山东大学 2016
[2]盾构隧道管片病害安全评估及背后空洞注浆影响规律研究[D]. 刘炽.长安大学 2014
[3]运营期地铁隧道常见结构病害成因及治理方法研究[D]. 张学文.南京大学 2014
[4]公路隧道渗漏水病害检测及评价体系研究[D]. 李鑫.西南交通大学 2014
[5]引大入秦工程盘道岭隧道病害成因及其整治技术研究[D]. 尹庭杰.兰州交通大学 2014
[6]列车振动荷载对地下隧道结构安全性影响分析[D]. 田燕.青岛理工大学 2013
[7]自适应神经—模糊推理系统在隧道结构安全评估中的应用[D]. 孙文江.浙江大学 2013
[8]运营地铁盾构隧道衬砌结构安全评估体系研究[D]. 杨春山.广东工业大学 2012
[9]混凝土断裂性能及其影响因素的试验研究[D]. 王宝媛.大连理工大学 2010
[10]混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂起裂准则的试验研究[D]. 李军.大连理工大学 2009
本文编号：2956115
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：189 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１中国己开通地铁的城市及里程（不含运营里程小于３０ｋｍ的城市）??在结构自身因素和工程地质条件影响下，地铁运营隧道衬砌结构通常??
１）拉剪断裂判据??混凝土材料的拉剪断裂判据基于单边缺口四点剪切梁的拉剪复合型??断裂试验（图１－２）。根据试验数据利用退化奇异等参数单元计算缝端应力??强度因子心和／０／，对计算结果进行回归分析，获得拉剪复合型断裂判据??的二维断裂临界曲线。??１Ｆ??＾?Ｖｌｌ??；?ｉｕ?ｚｘ－；?ｓｏ?，，??－｜?ｕ?－?’丨—ｈ?，ａ?｜－?Ｌ?ｆ」??图１－２单边缺口四点剪切梁断裂试验示意图??混凝土材料的复合型二维断裂临界曲线与试件尺寸、混凝土材料特性??以及缝高比有关，不同学者采用的试验条件不同，其所得到的曲线形式也??形式各异。根据已有文献，目前常见的拉剪复合型二维断裂临界曲线多具??有如下的形式：??ＫｉＶ＇．Ｋ，Ｋ，ｃ＋ｇ２．Ｋ；ｃ：０?（１－１）??将构件实际荷载状态下的Ａ和尺／／值代入临界曲线左侧，如果其值小??于０则裂缝不会扩展；反之若其值大于０
缝这一事实，使得结构一旦出现渗漏水，其治理将变得极为困难。??本文在研宄工作中获得了北京地铁１５号线某区间隧道的断面收敛变??形资料。如图２－１所示，该区间位于北京市顺义区，采用盾构法施工，隧??道外径６ｍ并穿越既有河流，在紧邻隧道的东南侧进行桥梁改造的施工。??为了保障地铁１５号线的运营安全，在施工完成后进行了桥梁施工影响范??围内的断面椭圆度检测工作。??￣￣［■?－?Ｉ?Ｉ?ｐ?拟改造桥梁??ｉｌ桥梁段东基ｉｆ??（ａ）平面位置关系?（ｂ）横截面位置关系??图２－１桥梁改造工程与既有地铁１５号线隧道位置关系??对断面椭圆度结果进行统计分析，三段隧道的统计结果见表２－１。根??据相关规范，盾构断面椭圆度限值为结构外径的±６％Ｊ９５］，因此，６ｍ盾构??隧道的椭圆度限值取为３６ｍｍ。用楠圆化断面的长轴与竖直方向的夹角表??示断面变形方向
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于云模型的运营隧道结构健康安全评价[J]. 吴贤国,吴克宝,沈梅芳,张立茂,张伟. 中国安全生产科学技术. 2016(05)
[2]盾构隧道健康监测数据的模糊层次分析综合评价方法[J]. 孙可,张巍,朱守兵,周立,雷长征. 防灾减灾工程学报. 2015(06)
[3]软弱破碎围岩隧道超前支护确定方法[J]. 台启民,张顶立,房倩,齐俊,李奥,黄俊. 岩石力学与工程学报. 2016(01)
[4]某运营地铁盾构隧道管片开裂影响因素分析[J]. 张新金. 建筑监督检测与造价. 2015(02)
[5]21-6-9高强不锈钢管数控弯曲回弹对材料参数的敏感性[J]. 方军,鲁世强,王克鲁,唐金星,姚正军. 西安交通大学学报. 2015(03)
[6]矿山法隧道道床隆起病害治理施工方法[J]. 许文. 地下工程与隧道. 2014(03)
[7]地铁隧道结构病害原因分析及修复方法[J]. 赵旭. 山西建筑. 2014(09)
[8]不同配筋率对钢筋混凝土三点弯曲梁断裂韧度的影响[J]. 范向前,胡少伟,陆俊. 水电能源科学. 2013(12)
[9]隧道穿过断层破碎带施工病害处置措施浅析[J]. 袁云海. 地下空间与工程学报. 2013(S1)
[10]地铁北京西站改造大规模病害治理技术[J]. 荆永波. 铁道建筑技术. 2013(07)
博士论文
[1]衬砌背后空洞对隧道结构体系安全性的影响机理研究[D]. 应国刚.北京交通大学 2016
[2]隧道衬砌结构健康诊断及技术状况评定研究[D]. 张素磊.北京交通大学 2012
[3]软土地区运营地铁盾构隧道结构变形及健康诊断方法研究[D]. 叶耀东.同济大学 2007
[4]公路隧道健康状态诊断方法及系统的研究[D]. 罗鑫.同济大学 2007
硕士论文
[1]既有隧道衬砌安全性模糊评估方法及治理对策研究[D]. 张帆.山东大学 2016
[2]盾构隧道管片病害安全评估及背后空洞注浆影响规律研究[D]. 刘炽.长安大学 2014
[3]运营期地铁隧道常见结构病害成因及治理方法研究[D]. 张学文.南京大学 2014
[4]公路隧道渗漏水病害检测及评价体系研究[D]. 李鑫.西南交通大学 2014
[5]引大入秦工程盘道岭隧道病害成因及其整治技术研究[D]. 尹庭杰.兰州交通大学 2014
[6]列车振动荷载对地下隧道结构安全性影响分析[D]. 田燕.青岛理工大学 2013
[7]自适应神经—模糊推理系统在隧道结构安全评估中的应用[D]. 孙文江.浙江大学 2013
[8]运营地铁盾构隧道衬砌结构安全评估体系研究[D]. 杨春山.广东工业大学 2012
[9]混凝土断裂性能及其影响因素的试验研究[D]. 王宝媛.大连理工大学 2010
[10]混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型断裂起裂准则的试验研究[D]. 李军.大连理工大学 2009
本文编号：2956115
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/2956115.html
