本書系統(tǒng)地介紹途徑U隧道模型試驗方案設(shè)計、基于側(cè)向變形條件下傍山隧道的模型試驗測試與分析、基于坡頂加載條件下傍山隧道的模型試驗測試與分析,評價了傍山隧道襯砌的承載特性。
鐵路和公路建設(shè)是促進(jìn)西部發(fā)展的重要措施,但西部地區(qū)存在大量丘陵和邊坡,隧道是穿越丘陵山區(qū)的有效工程措施,而滑坡引起的隧道災(zāi)害在隧道修建和運(yùn)營過程中時有發(fā)生。因此,研究近鄰滑坡的傍山隧道的承載特性顯得尤為重要。
模型試驗以其形象、直觀、真實的特性成為研究地下結(jié)構(gòu)變形與受力特性的重要手段,隧道模型是真實物理實體的再現(xiàn),在滿足相似原理的條件下,通過隧道模型試驗?zāi)軌蛘鎸嵉胤从车貙訃鷰r和隧道襯砌的相互作用關(guān)系,因此,隧道模型試驗成為揭示襯砌結(jié)構(gòu)受力與變形特性的重要研究手段。
本書系統(tǒng)地開展了隧道模型試驗裝置與試驗方案設(shè)計、傍山隧道模型試驗測試分析與評價等研究。全書分為6章,第1章介紹了傍山隧道的研究現(xiàn)狀與主要研究內(nèi)容;第2章進(jìn)行了傍山隧道模型試驗設(shè)計;第3章開展了側(cè)向變形條件下傍山隧道的模型試驗測試分析與承載特性評價;第4章開展了坡頂加載條件下傍山隧道的模型試驗測試分析與承載特性評價;第5章介紹了傍山隧道模型試驗數(shù)值模擬與評價;第6章介紹了主要結(jié)論和研究展望。
在本書的編寫過程中,西安理工大學(xué)白維仕、汪過兵、張世斌、王磊等博士研究生參與了部分編寫工作,張瑾、鄒澤林等碩士研究生參與了相關(guān)試驗測試與分析研究工作。在此,對在本書編寫過程中給予熱情幫助的各位領(lǐng)導(dǎo)、專家及出版社工作人員表示衷心感謝。同時,本書得到陜西省重點(diǎn)研發(fā)計劃項目(2020ZDLGY07-03)和中鐵西安勘察設(shè)計研究院有限責(zé)任公司重點(diǎn)課題(XKY-2022-03)的支持,在此一并表示感謝。
作者2022年9月
第1章緒論
1.1研究背景與意義
1.2研究現(xiàn)狀
1.2.1邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀
1.2.2隧道穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀
1.2.3隧道-滑坡相互作用的研究進(jìn)展
1.2.4黃土泥巖二元地質(zhì)中傍山隧道模型試驗研究課題
1.3主要研究內(nèi)容
第2章傍山隧道模型試驗設(shè)計
2.1傍山隧道工程背景
2.2隧道模型試驗裝置
2.3模型試驗中黃土與泥巖的參數(shù)
2.4側(cè)向變形條件下傍山隧道模型試驗設(shè)計
2.4.1試驗方案設(shè)計
2.4.2模型試驗的量測方案
2.5坡頂加載條件下傍山隧道模型試驗設(shè)計
2.5.1試驗方案設(shè)計
2.5.2模型試驗的量測方案
2.6模型試驗測試系統(tǒng)
2.6.1靜態(tài)應(yīng)變儀
2.6.2電阻式應(yīng)變片
2.6.3拉桿式直線位移傳感器
2.6.4電阻式微型土壓力計
2.6.5邊坡位移示蹤點(diǎn)
2.7傍山隧道模型試驗操作
2.7.1傍山隧道模型中應(yīng)變片的粘貼工作
2.7.2傍山隧道模型與模型箱邊壁減阻處理
2.7.3側(cè)向變形條件下傍山隧道的模型試驗操作
2.7.4坡頂加載條件下傍山隧道的模型試驗操作
第3章側(cè)向變形條件下傍山隧道模型試驗測試與分析
3.1隧道位于黃土中的傍山隧道模型試驗(工況1-1)
3.1.1試驗現(xiàn)象
3.1.2測試數(shù)據(jù)分析
3.2潛在滑動面貫穿黃土中隧道的傍山隧道模型試驗(工況1-2)
3.2.1試驗現(xiàn)象
3.2.2測試數(shù)據(jù)分析
3.3隧道位于黃土泥巖交界面的傍山隧道模型試驗(工況2-1)
3.3.1試驗現(xiàn)象
3.3.2測試數(shù)據(jù)分析
3.4潛在滑動面貫穿黃土泥巖交界處隧道的傍山隧道模型試驗
(工況2-2)
3.4.1試驗現(xiàn)象
傍山隧道模型試驗研究及其承載特性評價
3.4.2測試數(shù)據(jù)分析
3.5側(cè)向變形條件下傍山隧道模型試驗中襯砌應(yīng)力及彎矩分析
3.5.1隧道襯砌模型應(yīng)力轉(zhuǎn)換分析
3.5.2隧道襯砌彎矩分析
3.6側(cè)向變形條件下傍山隧道襯砌的承載特性分析
3.6.1隧道襯砌彎矩對比分析
3.6.2隧道襯砌與圍巖之間脫空破壞模式分析
第4章坡頂加載條件下傍山隧道模型試驗測試與分析
4.1隧道位于黃土泥巖交界處的傍山隧道模型試驗(工況3-1)
4.1.1試驗現(xiàn)象
4.1.2邊坡水平位移及坡內(nèi)土壓力分析
4.1.3隧道襯砌的受力分析
4.2潛在滑動面位于隧道上方的傍山隧道模型試驗(工況3-2)
4.2.1試驗現(xiàn)象
4.2.2邊坡水平位移及坡內(nèi)土壓力分析
4.2.3隧道襯砌的受力分析
4.3潛在滑動面貫穿隧道上拱部的傍山隧道模型試驗(工況3-3)
4.3.1試驗現(xiàn)象
4.3.2邊坡水平位移及坡內(nèi)土壓力分析
4.3.3隧道襯砌的受力分析
4.4潛在滑動面整體貫穿隧道的傍山隧道模型試驗(工況3-4)
4.4.1試驗現(xiàn)象
4.4.2邊坡水平位移及坡內(nèi)土壓力分析
4.4.3隧道襯砌的受力分析
4.5不同滑動面條件下傍山隧道模型試驗中的開裂與位移分析
4.6不同滑動面條件下隧道襯砌應(yīng)力與彎矩分析
4.6.1不同滑動面條件下隧道襯砌的受力特性分析
4.6.2不同滑動面條件下隧道襯砌的變形規(guī)律分析
4.7不同滑動面條件下隧道襯砌承載特性評價
第5章傍山隧道模型試驗數(shù)值模擬與評價
5.1模型材料力學(xué)參數(shù)
5.2側(cè)向變形條件下傍山隧道模型試驗的數(shù)值模擬
5.2.14種工況條件下有限元分析模型建立
5.2.2數(shù)值分析及其模型試驗驗證對比分析
5.3坡頂加載條件下傍山隧道模型試驗的數(shù)值模擬
5.3.14種工況條件下有限元分析模型建立
5.3.2數(shù)值分析及其模型試驗驗證對比分析
第6章結(jié)論
6.1主要結(jié)論
6.1.1側(cè)向變形條件下傍山隧道的模型試驗及其承載特性
6.1.2坡頂加載條件下傍山隧道的模型試驗及其承載特性
6.2研究展望
參考文獻(xiàn)