地铁隧道单个圆形溶洞地基渐进性破坏模型试验研究

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为了预测圆形隧道施工引起地表以下不同埋深地层沉降特征,首先,通过理论推导不同地层最大沉降位移与沉降槽宽度系数的函数关系;然后,建立包括试验台架、地层模型、圆形隧道开挖模型以及测量地层变形装置的平面应变模型试验系统。通过理论解析和模型试验可知:1)地表以下地层的最大沉降位移与沉降槽宽度系数成反比;2)不同深度地层的沉降位移随着地层埋深的增加而增大,且地表以下地层沉降槽曲线仍然符合正态分布;3)通过对模型试验数据进行回归分析,得到黏土地表以下不同深度地层沉降槽宽度系数的计算公式,从而为预测圆形隧道施工地表以下不同深度地层竖向位移提供了一种可靠的计算方法。

边坡变形破坏离心机模型试验研究——边坡变形破坏离心机模型试验研究

西安地裂缝是一种特殊的城市地质灾害,地铁隧道穿越地裂缝带时必须分段设特殊变形缝。以西安地铁隧道正交穿越地裂缝带为工程背景,采用几何比1:5的大比例尺模型试验,研究分段设缝柔性接头隧道穿越地裂缝带的适应性。试验结果表明:地裂缝活动环境下隧道设置特殊变形缝的柔性接头避免了衬砌结构应力集中,对结构起到保护作用,分段柔性接头隧道具有较强的适应地裂缝大变形的能力。设置与地裂缝倾角一致的斜变形缝对围岩压力与位移有一定影响,而对衬砌结构安全性影响较小。正交条件下斜变形缝能消耗20%以上的地裂缝位移量,在地裂缝影响区隧道可通过多段设变形缝串联的方式最大限度地消除地裂缝大变形对隧道的影响。接头处顶底部止水带基本完好,而两侧止水带因地裂缝垂直位移作用出现撕裂现象,防水设计应重点考虑接头两侧壁的防水。研究结果可为地裂缝活动环境下地铁隧道结构与防水设计提供重要参考。

为纠正土建偏差,消除侵限,调线调坡是地铁隧道主体结构完成后,铺轨之前的一项十分必要的工作。首先要进行断面测量、建筑限界检查,然后通过调整设计线位和坡度,减小隧道侵限值,满足限界要求。以圆形隧道为例,介绍调线调坡设计的全过程,并总结调线调坡的方法和设计要点。

文章以深圳地铁7号线盾构小净距隧道为依托,开展了净距小于1倍洞径小净距隧道净距影响模型试验,分析了净距变化时新建隧道对既有隧道的影响规律,可为盾构小净距隧道施工提供一定参考。

通过刚性桩复合地基群桩(桩数3×3)模型试验,对不同垫层厚度刚性桩复合地基的变形特性、不同桩位桩体和桩间土的受力特性进行测试,并对桩土应力比和荷载分担比等反映桩土共同工作性能的指标进行分析,得出了刚性桩复合地基的承载特性和变形规律。结论可为刚性桩复合地基的优化设计提供依据。

地铁隧道发生的过量不均匀纵向沉降对隧道结构内力、变形、接头防水、以及隧道正常运营的影响不容忽视。离心模型试验是一种被广泛采用的土工试验方法,通过离心试验对某地铁越江隧道的地基沉降进行模拟,并对结果进行分析,得出几点结论和建议,以期能对地铁隧道沉降的预估提供一点参考依据。

采用相似材料模型试验方法,对软岩隧道在以竖直地应力为主和水平地应力为主两种情况下围岩压力分布规律进行了研究.研究结果表明,隧道围岩应力升高区在隧道周围1倍洞径之内,应力集中系数约为1.2~1.5.因围岩应力重分布而出现塑性区,高应力向深部转移.隧道施作衬砌后,随着洞周围岩应力进一步释放,塑性区继续扩张,应力升高区也进一步向围岩深部发展,洞周的应力集中现象有所减小.隧道边墙中部、拱肩、拱顶是比较关键的部位,应加强支护.

滑坡变形破坏机理和整治工程的模型试验研究——为分析某滑坡的变形破坏机理以及整治效果，选取了不同的模型材料来模拟相应的岩类，以相似比1：200建立了滑坡的模型。通过地质力学模型试验，模拟并研究了不同工况下滑坡体位移、抗滑桩和锚杆的受力状态随试验步...

基于模型试验的均质边坡破坏机理研究——为研究均质边坡产生滑移破坏的诱发因素，在典型边坡预应力锚固效果模型试验的准备试验中，采用相似材料，进行了3组对比试验：边坡垫层厚度取坡高1/3和无垫层；边坡坡高为定值时，1级边坡和5级边坡；旋转后坡面加载、坡顶...

以新疆伊犁一矿为工程背景,通过相似模拟试验研究了厚砾石层斜井围岩破坏机理,分析了围岩压力和位移变化规律.研究表明,在斜井开挖过程中,井筒围岩塌方破坏从拱顶开始,并逐渐向上发展;无水砾石层井筒围岩从浅到深,随着压力差的增大,对应部位围岩失稳的可能性也越大;井筒开挖过程中,围岩应力总体呈下降趋势变化,围岩破坏过程中,拱顶和两帮垂直、水平应力均呈减小趋势变化;拱顶围岩位移变化量大于侧帮位移量,底板位移量最小.研究结果为优化支护方式提供了实验依据.

采用室内相似模型试验方法对广州地铁沿线岩溶地质进行了试验模拟,研究不同位置、不同大小的溶洞和土洞对隧道衬砌结构特定点应变和衬砌结构稳定性及隧道周围土压力三者产生的影响。研究结果表明:衬砌结构正下方的岩洞会减小衬砌周围的土压力,也会减小衬砌结构上各特定点的应变;衬砌结构右侧的土洞会大大减小衬砌结构的强度。

地铁区间隧道事故通风系统模型试验的研究——介绍了配置喷口的地铁区间隧道事故通风系统模型试验方案，详细说明了该试验系统的设计，试验方案的制订。对不同类型喷口的通风系统性能进行了试验，提出在相同的风量和风压下，椭圆喷口的通风功能和防灾能力最强，...

以西安地铁二号线穿越地裂缝的区间隧道为对象,通过几何相似比尺50:1的物理模型试验,开展了地裂缝活动条件下地铁隧道骑缝(变形缝与地裂缝一致)正交穿越地裂缝时衬砌结构与围岩相互作用机制的试验研究。结果表明,在地裂缝发生各级错动位移条件下,不同围岩应力场的围岩土压力、衬砌结构应力及其不均匀沉降位移变化规律相似;上下盘内的衬砌结构之间具有明显的错断位移,下盘内衬砌结构的沉降量越小,上盘内衬砌结构的沉降量越大,均呈渐变趋势;上盘内衬砌结构应力、围岩土压力随地裂缝错动位移的增加而减小,下盘衬砌结构应力和围岩土压力随地裂缝错动位移的增加而增大,围岩土压力和衬砌结构应力的增量峰值均发生在地裂缝附近。模型试验研究研究结果对于分析地裂缝活动区间地铁隧道工程的运营及维护具有重要的理论与实际意义。

天然地基与加固地基条件下拱坝模型破坏试验研究——位于云南澜沧江上的小湾水电站拱坝为目前世界同类型坝中最高的一座。坝址具备修建高拱坝的优越地形条件，但其地质条件复杂，左右坝肩抗力体内存在部分地质缺陷，直接影响到拱坝与地基系统的正常运行和整体稳定...

以新疆伊犁一矿为工程背景,设计了物理模型试验,建立了渗水条件下厚砾石层斜井围岩破坏机理模型试验方法.实现了渐进加载作用下渗流状态时井筒围岩塌方破坏过程的试验模拟,并结合模型试验结果对渗流状态下井筒围岩破坏过程及破坏过程中围岩应力和围岩位移变化规律进行了分析.研究结果表明,渗流条件下,非耦合支护厚砾石层巷道顶板离层现象明显,围岩顶板下沉量大于两帮围岩位移量,支架上承受的荷载明显增加;同时由于围岩的自承力明显减少,强度明显较低,支架受力就会变得很大,支架容易失稳;不同级渗流条件下,渐进加载时顶板土压力变化最为明显也最大,两帮的土压力次之.

以洪酉路6号棚洞为研究对象,建立模型进行试验。通过模拟不同边坡坡率和不同回填体材料的相互组合情况来监测棚洞结构的内力变化及其对边坡的支撑作用,用量测仪器监控棚洞结构主要受力部位的变化。模拟分析公路隧道中棚洞结构、边坡围岩和回填体3者之间的影响关系,从而指出在由棚洞结构、边坡围岩和回填体组成的系统中,并非所有坡率相同和回填材料相同的情况下,棚洞结构受力岩质边坡都优于土质边坡;还指出了棚洞施工回填体材料和边坡坡率变化组合的优化方案,对出现高边坡时的棚洞设计和施工具有很好的参考价值和指导意义。

为了探究不同形式的桩网复合地基加固软土的效果,设计了3组复合地基进行室内模型试验。第1组为pvc管材加固软土地基,第2组为桩承式复合地基,第3组为pvc管材与砂桩复合地基。在模型箱钢板内侧壁涂上黄油,并覆以塑料薄膜来减小边界效应;在pvc管材和土工编织网(格栅)上粘贴应变片,来测试pvc桩体应力及加筋拉力;在桩间土、砂桩顶部安装土压力盒,在路面的中心、路肩处安装百分表来测定相应的变形。试验结果表明:1)对于路面、路肩的沉降及二者的差异沉降,第3组沉降值最大,第2组沉降值最小;2)pvc桩与土应力比中,第2组应力比与其它2组比较则大得多;3)格栅应变变化规律较紊乱,在相应测点的格栅应变则是第2组最大。3组试验的结果说明在软土路段,在条件允许时,宜采用桩承式路堤来加固,加固效果更好。

以某高速公路某隧道为依托,在优选岩溶填充物、围岩和衬砌材料的相似材料的基础上,开展了几何相似比为1∶40的在役岩溶公路隧道室内相似模型试验,详细分析了对围岩土压力的分布规律和发展趋势,揭示了隧道岩溶处治后的隧道围岩和衬砌力学行为。试验结果表明:1重晶石粉、石膏粉、水泥按1∶12∶2的配比为胶结料,砂胶比3∶1,砂胶混合料水灰比1∶8,能较好的模拟ⅴ级围岩;2在上覆岩层自重荷载作用下,以低于隧道围岩弹性模量的材料填充岩溶后,会导致填充材料产生比围岩更大的压缩变形,从而引起围岩土压力重分布和地表不均匀沉降;3当岩溶处在衬砌拱肩、拱腰和拱脚时,经处治后的岩溶仍对衬砌产生偏压的不利作用,需要引起高度重视。

本文通过上海典型地质条件下的盾构隧道结构的相似模型试验量测的模型结构纵向位移分布和纵向的地基土反力(土压力)的分布与结构原型相应理论结果的对比分析,表明尽管理论值比试验值大,但两者的规律相同,通过适当调整局部均布荷载作用下弹性地基梁解析解完全可以满足纵向设计需要,为局部均布荷载作用下软土盾构隧道结构在设计阶段就考虑避免和减小地铁隧道结构运营阶段出现纵缝过量变形所致的渗水、漏水、纵向开裂等既增加运营维护费用又影响地铁安全的问题奠定了基础。

模型试验方法分析大断面隧道衬砌结构的受力特性是一种比较实用的方法.以单拱四车道隧道为依托,按弹性阶段相似原则进行偏压条件下单孔大断面隧道衬砌破坏的室内模型试验,研究不同围岩条件下,隧道衬砌的破坏机制.试验通过千斤顶加载的方式,模拟偏压条件下,不同围岩级别条件下的隧道衬砌的破坏行为,得到隧道模型的围岩及衬砌之间的接触压力,锚杆、衬砌的应力和位移分布.此外,综合模型试验和数值模拟的结果,分析了大断面隧道受到上部偏压荷载作用时,在衬砌内方面的发展规律及特点.