【摘要】：隧道襯砌裂縫是隧道結(jié)構(gòu)最常見(jiàn)的病害之一,裂縫的存在改變了襯砌結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),并對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的安全性造成不利的影響。為此,本文通過(guò)查閱大量隧道襯砌裂縫現(xiàn)狀的資料,采用模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究手段,重點(diǎn)研究了隧道襯砌開(kāi)裂對(duì)結(jié)構(gòu)受力性能的影響,主要的工作內(nèi)容和成果如下:(1)通過(guò)查閱整理文獻(xiàn)資料,對(duì)大量的隧道襯砌裂縫的現(xiàn)狀進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),整理了裂縫類(lèi)型的分布規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,選取縱向裂縫為研究對(duì)象,并針對(duì)仰拱、拱頂、拱腳和邊墻這四個(gè)易出現(xiàn)裂縫的典型位置進(jìn)行了深入研究。(2)揭示了無(wú)裂縫情況下襯砌結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)、變形規(guī)律以及裂損特征。結(jié)果表明:襯砌結(jié)構(gòu)無(wú)裂縫時(shí),襯砌與圍巖間的接觸壓力、襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形基本呈對(duì)稱分布;襯砌邊墻處的接觸壓力最大,仰拱和拱頂?shù)慕佑|壓力相對(duì)較小;仰拱處是襯砌結(jié)構(gòu)最薄弱的地方,最先開(kāi)裂,其次是拱頂和左右拱腳。(3)研究了襯砌存在裂縫時(shí)襯砌與圍巖間接觸壓力的分布規(guī)律。結(jié)果表明:與無(wú)裂縫情況相比,在相同的荷載級(jí)別下,存在裂縫的襯砌結(jié)構(gòu)拱頂和仰拱的接觸壓力有所減小,而邊墻處的接觸壓力則增大。裂縫位于襯砌的不同部位時(shí),裂縫處接觸壓力的變化最顯著,且隨著裂縫數(shù)量的增加,變化越大。(4)分析了襯砌存在裂縫時(shí)襯砌結(jié)構(gòu)受力和變形的變化規(guī)律。結(jié)果表明:與無(wú)裂縫情況相比,襯砌存在裂縫時(shí),襯砌的內(nèi)力重分布,裂縫處及其周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)的結(jié)構(gòu)彎矩顯著減小,并且不同部位的裂縫影響范圍不同。對(duì)于同一位置,隨著裂縫數(shù)量的增多,其影響效果越顯著。另外,襯砌存在裂縫時(shí)整個(gè)襯砌的變形加大,裂縫處的位移變化最明顯。(5)探究了襯砌裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)裂損規(guī)律的影響。結(jié)果表明:裂縫的存在會(huì)對(duì)襯砌各部位開(kāi)裂時(shí)施加的荷載、襯砌應(yīng)力以及裂縫深度產(chǎn)生影響。與無(wú)裂縫情況相比,仰拱存在裂縫時(shí),拱腳外側(cè)的襯砌應(yīng)力變大,加劇了其裂損情況,其他位置變化較小;拱腳存在裂縫時(shí),仰拱內(nèi)側(cè)的襯砌應(yīng)力變大,開(kāi)裂更加嚴(yán)重;邊墻存在裂縫時(shí),同側(cè)拱腳的襯砌應(yīng)力減小,開(kāi)裂滯后。
【圖文】：

隧道襯砌結(jié)構(gòu)都會(huì)不同程度地受到襯砌病害的影響，且隨著使用時(shí)間地不逡逑斷增長(zhǎng)，各類(lèi)型病害的危害程度不斷加大，常見(jiàn)的襯砌病害有襯砌背后空洞、襯逡逑砌裂縫、滲漏水等［５－７］，如圖１－１所示。各個(gè)類(lèi)型的襯砌病害往往是互相影響，同逡逑時(shí)出現(xiàn)的。逡逑■■■■逡逑ＨＥ１邋§逡逑（ａ）縱向裂縫邐（ｂ）縱橫交錯(cuò)裂縫逡逑圖１－１典型隧道結(jié)構(gòu)病害逡逑隧道襯砌病害所造成的結(jié)果最終都表現(xiàn)在隧道二次襯砌上，襯砌背后空洞、逡逑襯砌局部厚度不足以及偏壓都會(huì)導(dǎo)致襯砌承受的荷載超過(guò)其極限承受能力，進(jìn)而逡逑產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)壓潰、錯(cuò)臺(tái)和掉塊現(xiàn)象。隧道襯砌開(kāi)裂后，有可能會(huì)出逡逑現(xiàn)滲漏水等病害。逡逑影響襯砌開(kāi)裂的因素眾多，這也導(dǎo)致了襯砌裂縫類(lèi)型、分布等特征的多樣性，，逡逑而我國(guó)運(yùn)營(yíng)隧道的數(shù)量龐大，襯砌裂縫又普遍存在于隧道結(jié)構(gòu)中，故開(kāi)展襯砌裂逡逑縫對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)安全性影響研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。逡逑１逡逑

劉德軍等在統(tǒng)計(jì)大量隧道裂縫情況的基礎(chǔ)上，分析了導(dǎo)致襯砌開(kāi)裂和裂縫逡逑擴(kuò)展的因素，并主要針對(duì)張拉裂縫，研宄了其擴(kuò)展機(jī)理。其研宄方法主要采用擴(kuò)逡逑展有限元法，從圖１－３可以看出，隨著偏壓荷載的增大，首先在內(nèi)側(cè)出現(xiàn)１條裂縫，逡逑最終裂縫擴(kuò)展導(dǎo)致外表面被壓潰。逡逑外＿■裂縫逡逑壓鳙集中狼外表浪凝．土壓~湥咤義賢鈣0灥逡逑？．？？＊｛■？？邋：ｙ＂Ｗ逡逑圖１－３拱腰偏心荷載作用下襯砌裂縫分布及破壞形式［２Ｑ１逡逑白國(guó)權(quán)［２１］以工程為依托，運(yùn)用杠桿原理對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的受力機(jī)理進(jìn)行簡(jiǎn)化分析，逡逑建立平衡方程，并將襯砌開(kāi)裂后，襯砌結(jié)構(gòu)的受力變化劃分為四個(gè)階段。通過(guò)對(duì)逡逑襯砌開(kāi)裂的機(jī)理分析，針對(duì)性地提出了治理措施。逡逑Ｊｕｎｅ等％利用降低等效剛度的方法對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行了數(shù)值分析，并逡逑分析了病害位置與病害影響程度的相互關(guān)系。Ａｋｋｅ邋通過(guò)損傷力學(xué)理論對(duì)隧道裂逡逑縫進(jìn)行了安全性分析，并研宄了襯砌裂縫的發(fā)展對(duì)隧道安全性能的影響。Ｉｒｗｉｎ［２４］逡逑通過(guò)對(duì)鋼筋混凝土襯砌進(jìn)行荷載試驗(yàn)，研宄了襯砌裂縫的分布和擴(kuò)展規(guī)律。Ｇｒｉｆｆｉｔｈ逡逑等［２５］研宄了襯x2裂縫隨時(shí)間的分布和發(fā)展規(guī)律。Ｂｅｒｎａｒｄｉｎｏ等［２６］在建立安全評(píng)價(jià)體逡逑系的基礎(chǔ)上對(duì)襯砌裂縫的擴(kuò)展規(guī)律進(jìn)行了分析。Ｒｉｃｈａｒｄｓｌｓ［２７］對(duì)導(dǎo)致襯砌裂縫產(chǎn)生逡逑的原因進(jìn)行了研宄，并認(rèn)為襯砌材料以及襯砌是否接觸密實(shí)對(duì)襯砌的^u裂情況影逡逑５逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U451.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉學(xué)增;劉文藝;桑運(yùn)龍;古銀城;;偏壓荷載下裂損特征對(duì)隧道襯砌受力影響試驗(yàn)[J];土木工程學(xué)報(bào);2015年10期

2 王亞瓊;劉占良;張素磊;邱軍領(lǐng);謝永利;;在役公路隧道素混凝土襯砌裂縫穩(wěn)定性分析[J];中國(guó)公路學(xué)報(bào);2015年07期

3 童建軍;王明年;梁東;曾佳亮;朱招庚;;海底隧道二次襯砌承載力試驗(yàn)及安全性評(píng)價(jià)[J];地下空間與工程學(xué)報(bào);2015年03期

4 劉德軍;黃宏偉;岳清瑞;薛亞?wèn)|;張明波;許慶;;隧道襯砌張拉裂縫開(kāi)裂機(jī)制及快速修復(fù)方法初探[J];土木工程學(xué)報(bào);2015年S1期

5 江浩;李榮建;閆蕊;劉軍定;張媛;;隧道模型試驗(yàn)中幾何比尺相似程度的差異性及影響比較[J];巖土力學(xué);2015年S1期

6 陳強(qiáng);唐羽;張小江;徐林生;甯家成;;隧道襯砌裂損承載力有限元分析[J];公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版);2015年04期

7 洪開(kāi)榮;;我國(guó)隧道及地下工程發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J];隧道建設(shè);2015年02期

8 張成平;韓凱航;張頂立;李賀;蔡義;;城市軟弱圍巖隧道塌方特征及演化規(guī)律試驗(yàn)研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2014年12期

9 李皓暉;虞曉衛(wèi);張旺興;李濤;余莉;;軟巖隧道襯砌開(kāi)裂機(jī)理分析及預(yù)防措施[J];施工技術(shù);2014年18期

10 俞文生;桑運(yùn)龍;;分離式套拱加固帶裂縫襯砌的變形規(guī)律試驗(yàn)研究[J];現(xiàn)代隧道技術(shù);2014年04期

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1 孫洋;大斷裂帶片巖區(qū)公路隧道二襯開(kāi)裂機(jī)理及安全評(píng)價(jià)[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué);2015年

2 王戍平;破碎圍巖隧道的模擬試驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2004年

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1 胡方小;襯砌裂縫對(duì)隧道穩(wěn)定性的影響與整治技術(shù)研究[D];華東交通大學(xué);2017年

2 鄭欣;隧道裂損襯砌殘余承載性能試驗(yàn)研究[D];重慶交通大學(xué);2016年

3 蔡爽;公路隧道開(kāi)裂襯砌的力學(xué)模型與承載機(jī)理研究[D];重慶交通大學(xué);2016年

4 趙剛;黃土公路隧道帶裂縫襯砌安全性評(píng)價(jià)[D];長(zhǎng)安大學(xué);2016年

5 鄭陽(yáng)焱;公路隧道襯砌裂損機(jī)理及結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)研究[D];中南大學(xué);2014年

6 張義紅;基于有限元法的病害隧道結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)[D];蘭州交通大學(xué);2013年

7 左印波;具有斜裂縫鋼筋混凝土梁抗剪承載力的試驗(yàn)研究以及數(shù)值分析[D];東北大學(xué);2011年

8 侯建斌;公路隧道病害治理研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2609484