隧道结构缺陷柔性充填技术研究

摘要

近些年随着交通运输业的快速发展，各类大型的高速公路隧道工程也在不断涌现。公路隧道的开挖断面较大，高跨比较小，围岩应力较高，施工难度大，尤其是当隧道处于围岩条件较差或邻近水源的地层时，隧道建设面临的难题将更多。如何对施作完成的支护结构遗留下的缺陷，进行切实有效的补救和处理就是隧道建设亟待解决的问题之一。
　　隧道支护结构的缺陷中，喷射混凝土缺陷及二衬结构顶部缺陷是比较常见的两种。喷射混凝土缺陷是由于隧道发生超挖，喷射混凝土在该位置喷射厚度达到规范要求后，在该封闭环内喷射混凝土仍呈现凹凸不平整的状态，该不平整状态是一种缺陷，会导致支护结构受力不均，防水板破坏等后果。二衬结构拱顶位置缺陷是由于浇筑完成的混凝土在其本身的收缩作用、自重等因素影响下，造成二衬结构在拱顶位置混凝土不足。本文将针对上述两种缺陷开展研究，研究内容如下:
　　1、研发低密度、高延展性、流动度大、自密性强的泡沫混凝土材料，并测定其相关力学参数，作为二衬结构拱顶位置缺陷及喷射混凝土缺陷的充填材料。
　　2、提出柔性泡沫混凝土材料充填隧道二衬结构顶部缺陷的新技术，并利用ABAQUS软件模拟分析二衬结构顶部缺陷采用泡沫混凝土充填前及充填后的支护效果，并与完整的二衬结构支护效果进行对比，验证该技术的安全性和可靠性。
　　3、提出柔性泡沫混凝土材料充填喷射混凝土缺陷的新技术，保证防水板铺设面光滑平整，改善支护结构的不均匀受力状态。模拟分析充填后支护结构的支护效果，包括围岩的变形量、围岩的应力分布状态、充填层的变形量、充填层的应力分布状态、初期支护及二衬结构的受力状态，验证该技术的工程实用价值。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 隧道建设发展现状

1．2．2 隧道支护及结构缺陷研究现状

1．2．3 泡沫混凝土材料研究现状

1．3 论文主要研究内容与技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 柔性材料泡沫混凝土室内实验研究

2．1 原材料基本性能与仪器设备

2．1．1 水泥

2．1．2 粉煤灰

2．1．3 发泡剂

2．1．4 仪器设备

2．2 制备工艺

2．3 性能测试方法

2．3．1 浆体流值测定

2．3．2 浆体稳定性测定

2．3．3 抗压强度测定

2．3．4 含水率测定

2．3．5 静弹性模量测定

2．4 力学性能研究

2．4．1 抗压强度

2．4．2 静弹性模量

2．5 本章小节

第三章 二衬结构顶部缺陷柔性充填技术研究

3．1 引言

3．2 工程概况

3．3 建立模型

3．4 二衬缺陷充填计算结果分析

3．4．1 缺陷充填前后围岩变形分析

3．4．2 缺陷充填前后围岩应力分析

3．4．3 缺陷充填前后二衬结构应力分析

3．4．4 缺陷充填前后二衬结构变形分析

3．4．5 不连续缺陷充填前后围岩变形量分析

3．4．6 不连续缺陷充填前后二衬结构应力分析

3．5 初支与二衬间全充填计算结果分析

3．5．1 全充填围岩变形量分析

3．5．2 全充填二衬结构应力分析

3．5．3 六种工况下测点沉降值分析

3．6 本章小结

第四章 喷射混凝土缺陷柔性充填技术研究

4．1 工程概况

4．2 计算断面

4．3 建立模型

4．4 Ⅳ级围岩计算结果分析

4．4．1 围岩变形分析

4．4．2 围岩受力分析

4．4．3 充填层变形分析

4．4．4 充填层受力分析

4．4．5 初支受力分析

4．4．6 衬砌受力分析

4．5 Ⅴ级围岩计算结果分析

4．5．1 围岩变形分析

4．5．2 围岩受力分析

4．5．3 充填层变形分析

4．5．4 充填层受力分析

4．5．5 初支受力分析

4．5．6 衬砌受力分析

4．6 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

硕士期间参与的主要科研项目

硕士期间所获科研成果