岩溶地区长大深埋运营隧道病害评估与防治对策研究

摘要

近年来,我国基础设施建设取得了迅猛发展,高速公路建设总里程不断增大。随着我国公路建设项目的不断增多,隧道建设也取得了丰硕的成就,但建设也显现出一些问题,一些隧道刚竣工即出现大量的衬砌病害问题。这些病害的出现一方面与隧道工程的模糊性和复杂性有关,另一方面也与隧道的施工技术和质量控制有关系。论文以西南地区某高速公路隧道的设计和检测资料为基础,对隧道衬砌厚度病害、空洞病害及衬砌裂缝进行研究分析,主要研究内容和成果如下:
　　①对隧道进行了现场调研和检测工作,详细分析了隧道的检测和设计资料,对隧道病害进行统计分类。
　　②运用ANSYS软件分析了衬砌厚度病害在III级、IV级和V级围岩中对结构稳定性的影响,得出衬砌厚度与结构安全系数、弯矩、轴力和剪力的关系,认为衬砌结构的安全系数、弯矩、轴力、剪力在II~V级围岩中的变化规律基本一致,衬砌结构较危险截面位于衬砌的拱顶、拱腰和边墙墙脚部位。
　　③通过数值计算分析衬砌背后空洞病害在III级和IV级围岩中对结构稳定性的影响,得出衬砌结构最大拉应力与空洞宽度、空洞高度及空洞面积的变化规律,认为空洞尺寸的变化在III级围岩中导致的衬砌结构上的最大拉应力的增幅大于 IV级围岩,空洞宽度改变对衬砌结构最大拉应力的影响较空洞高度改变的影响大。
　　④通过对隧道衬砌裂缝的评估方法进行分析,提出了便于现场检测判别的衬砌单条裂缝的评定方法和整座隧道衬砌裂缝“最不利原则”综合评定法。
　　⑤从隧道施工的角度分析了衬砌厚度病害、空洞病害的产生原因,从围岩变形和衬砌本身缺陷分析了衬砌裂缝的成因,认为隧道衬砌厚度病害和空洞病害与隧道施工过程质量控制有密切的关系,衬砌结构存在缺陷时结构的弯张作用与剪切作用常导致结构发生受拉裂缝和错台裂缝。并据此提出了隧道病害相应的预防和处治措施。