以西双版纳新建公路上跨既有玉磨铁路南联山隧道工程为依托,基于有限元软件ANSYS建立隧道结构三维力学模型,模拟公路路基施工前、施工中和运营期的各种工况,分析隧道结构位移、应力、内力和安全系数等变化规律;采用监控量测验证计算分析的准确性.结果 表明:新建公路路基施工引起隧道结构最大附加位移0.3mm,最大附加拉应力0.3 MPa,最大附加压应力0.8 MPa,最大附加内力88.5 kN,最小安全系数3.73;新建公路施工及运营期隧道结构位移、应力、内力和安全系数均满足规范要求.

为降低隧道内渗漏水风险、保障运营期间隧道安全,依托上元门越江隧道工程防水设计方案,利用ABAQUS有限元软件建立了密封垫-管片沟槽三维精细化模型,研究了高水压盾构隧道管片T型缝处不同张开量下不同截面形式密封垫的防水特性.结果表明:T型缝处两个L型密封垫角部刚度较大,管片压缩后密封垫与角部接触部分变形较大;环缝和纵缝交点附近的平均接触应力最大,随着与交点的距离逐渐增大,接缝上平均接触应力急剧减小,在距交点10～25 mm范围内存在有应力谷;纵缝上靠近密封垫角部的应力谷位置是T型缝处最容易发生渗漏水的部位;同一张开量下,圆形开孔密封垫防水能力优于三角形开孔密封垫与无开放孔密封垫,建议在高水压盾构隧道管片T型缝处选用圆形开孔密封垫.

渝昆高铁长度大于20 km的特长隧道有两座,且两座隧道相距较近,文章对该两座隧道采用合修及分修方案分别进行了研究,对影响范围的站前、站后工程,从工程规模、工程建设、运营安全、工程投资等方面进行了系统研究比较,为渝昆高铁勘察设计阶段线路方案的确定提供了有利的支撑,对其他铁路项目建设具有较高的指导性意义.

随着高速铁路隧道开通运营里程的增加,部分隧道由于受外力、地下水环境变化、施工工艺等因素影响,产生结构劣化,影响了运营安全.隧道病害整治措施的选择具有局限性,应尽量避免大拆大改,利用原结构进行加固、补强.本文通过对铁路运营隧道的冷缝病害分析,对套衬设计方案及施工技术进行研究,总结能够用于类似工程的相关措施,以有效降低运营条件下的施工风险,确保后期运营安全.

隧道设计较少考虑分修单线隧道间地下水渗流的关联性、不平衡性和系统性,而复杂地质条件下长大分修隧道防排水系统及水量平衡控制对降低隧道水害概率、确保隧道施工及运营安全至关重要.本文结合成都—兰州铁路平安隧道分修双洞建设,对隧址区地质特征、水量来源、地下水分布特点等进行分析,结合隧道的辅助坑道设置,建立了适宜的防排水系统.基于连通器原理提出对隧道左右侧沟及左右线隧道进行水量平衡的设计理念,给出了三种水量平衡控制方案.

研究目的:随着我国高速铁路发展,无砟轨道得到大量应用,近十年来部分隧道局部段落出现底鼓,其中一些隧道采取措施后变形得以控制,但有个别隧道采取措施后变形仍在持续,因此有必要对隧道底鼓变形规律、基底荷载及整治措施进行研究.研究结论:(1)《铁路隧道设计规范》中的荷载模式不适用于缓倾层状围岩底鼓段,本文提出了仰拱受力的力学模型;(2)仰拱底鼓量随着围岩变差而增大;随着仰拱跨度增加,呈现出非线性增大,跨度越大,增加的速率越快;随着隧底荷载增加,总体呈现出线性增加;随着衬砌厚度增加,呈现出减小趋势,厚度越大减小幅度越小;随着矢跨比增大而减小,矢跨比越大减小幅度越小,合理矢跨比为1/8～1/4;(3)当隧道底鼓段隧底荷载难以确定时,可通过隧底结构变形进行荷载反演;(4)预防或防治隧道底鼓,应从降低二衬仰拱结构承受荷载及提高承载能力两方面考虑,可采取加强衬砌隧底排水、适当加大矢跨比、加强仰拱结构、加强填充刚度等措施;(5)本研究成果可为分析隧道底鼓变形规律、研究基底荷载、确定整治措施提供理论依据.

为解决地形偏压与岩层产状不对称条件下的软弱围岩浅埋偏压隧道对隧道结构造成的不利影响,文章以西南某隧道为依托,通过对病害段的调查、勘察及监测数据,分析其病害机理是隧道开挖形成的围岩松动圈在降雨下渗后拱部自重荷载所致.基于病害机理及原因的分析,对病害段采取了清方减载、注浆加固改良围岩及地表水的引排等措施,成功应用于该工点.

针对成兰铁路云屯堡隧道建设过程中因地质原因产生的隧道内紧急救援站方案优化需求,分别从土建规模、工程投资、施工风险、疏散排烟、运营维护5个方面对3个优化方案进行经济技术比选,同时,进一步探索研究单洞合修洞内救援站设置模式.通过研究对比,得出以下结论:1)特长隧道紧急救援站段设置多处小断面通道可能比设置1处大断面综合通道节约投资;2)救援站地段应适当加大结构间距,以避免群洞效应;3)救援站整体土建规模较小时也可能存在较高的施工风险;4)救援站内土建工程方案调整会影响机电设备配套及运营成本;5)竖井式联络烟道宜按90°直弯头设计以便施工及运营维护.

研究目的:隧道近距下穿既有铁路路基或隧道段时,常采用洞内超前大管棚支护,而目前多采用工程类比法确定其支护参数,因此有必要对大管棚支护变形规律及设计参数进行研究.研究结论:(1)管棚结构变形由管棚弯曲变形和支承结构压缩变形组成,变形计算公式为s=αql4/EI+q/βk(2)除未支护段外,其余段长度变化对管棚变形影响相对较小,未支护段增长,变形显著增大,且刚度越小增加幅度越大;管棚变形随着荷载的增加呈线性增长;管棚变形随着刚度增大而减小,且未支护段越长减小幅度越大,当管棚刚度较小时,刚度增大则变形显著减小,当刚度达到临界值后,增大刚度则变形减小不明显;(3)应综合考虑穿越段变形控制要求、工程投资、施工难度,合理选择管棚直径和长度;(4)本研究成果可为隧道超前管棚变形规律分析、工程设计提供理论依据.

云桂铁路小寨隧道横洞工区DK412+495~+745段穿越泥盆系下统坡脚组泥质砂岩夹页岩，且受断层影响，岩体松散破碎，岩质软弱，施工过程中多次发生严重的支护变形、开裂等工程病害。通过三维数值模拟与现场监控对比的方式对该段隧道开挖后的围岩塑性区变化及预测沉降进行分析，查明了隧道支护变形原因及导致支护变形的关键施工环节。然后以“先放后抗”的支护理念为指导思想，以充分利用围岩自稳能力、增加钢架强度、提高钢架接头连接强度以及加强工序转换时的变形控制措施为主要手段，成功解决了该隧道在软弱破碎围岩中隧道开挖时的支护变形问题。