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文檔簡介
1、隧道襯砌裂縫在季節(jié)性凍土隧道中的大量存在,嚴(yán)重影響了隧道襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、適用性、耐久性,且襯砌裂縫的進(jìn)一步發(fā)展同時(shí)會(huì)誘發(fā)其它隧道病害,影響到隧道的安全性。本文以梁家坪2#隧道工程為依托,從現(xiàn)場的試驗(yàn)監(jiān)測出發(fā),通過運(yùn)用大型通用有限元軟件ANSYS,對(duì)季節(jié)性凍土隧道溫度場、應(yīng)力場進(jìn)行計(jì)算和分析。并對(duì)季節(jié)性凍土隧道襯砌開裂機(jī)理進(jìn)行研究分析,為預(yù)防和治理此類病害隧道提供理論參考。主要結(jié)論如下:
(1)由梁家坪2#隧道室內(nèi)實(shí)驗(yàn)可得:圍
2、巖含水量約為10.8%,飽和原狀土樣的含水量則約為12.3%,圍巖飽水自由凍脹率約為1.41%,泥巖自由膨脹率為15%,砂巖自由膨脹率為8%,根據(jù)規(guī)范圍巖屬非膨脹土。
(2)在對(duì)能夠造成襯砌開裂的可能性原因分析的基礎(chǔ)上,排除了由高地應(yīng)力、水壓力、膨脹土壓力、圍巖壓力等因素導(dǎo)致該隧道開裂的可能性。通過對(duì)梁家坪2#隧道進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)監(jiān)測分析,發(fā)現(xiàn)邊墻縱向裂縫的變化規(guī)律符合由圍巖凍脹導(dǎo)致襯砌開裂的變化規(guī)律。因此,初步判斷該隧道襯砌開裂
3、的主要原因是由于圍巖的季節(jié)性凍脹所引起。
(3)通過對(duì)該地區(qū)的氣溫、降雨統(tǒng)計(jì)分析可知,近幾年該地區(qū)夏季雨量比較豐富,冬季氣溫比較低,負(fù)溫持續(xù)時(shí)間達(dá)4個(gè)月左右,最冷月份平均氣溫在-10℃左右。
(4)隧道溫度場數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明圍巖凍結(jié)圈深度為104cm,與實(shí)測100cm基本相符合,且最大凍結(jié)深度發(fā)生的時(shí)間均在次年的1月19日前后。
(5)由凍脹力計(jì)算結(jié)果可知,梁家坪2#隧道在凍脹力作用下隧道邊墻處拉應(yīng)力大于混
4、凝土極限抗拉強(qiáng)度,與實(shí)際病害相符。
(6)通過對(duì)不同圍巖凍結(jié)圈下隧道襯砌配筋設(shè)計(jì)得出,隧道襯砌配筋面積與圍巖凍結(jié)圈深度呈線性關(guān)系。因此對(duì)于在季節(jié)性凍土區(qū)修建隧道應(yīng)考慮凍脹設(shè)防。
(7)通過對(duì)三種不同方案的配筋加固方案設(shè)計(jì),建議采用第三種方案即切槽放鋼筋籠,并在隧道邊墻受拉區(qū)范圍內(nèi)上下各打設(shè)3根Φ25錨桿,以抵抗季節(jié)凍脹力,抑制邊墻向隧道內(nèi)擠出,防止襯砌進(jìn)一步開裂。同時(shí)在隧道襯砌背后進(jìn)行注漿(其注漿范圍為0.6m~0.
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