杨建宏[1]2002年在《隧道二次衬砌厚度概率分布特征与可靠度分析》文中研究表明隧道工程越来越广泛运用到公路和铁路建设中，然而隧道工程由于有大量的隐蔽工程，施工质量如何，使用寿命如何，一直影响着隧道工程的推广。铁路隧道和公路隧道广泛采用的结构计算模式仍是荷载-结构模式，从中可以看到混凝土结构的厚度对结构的安全影响是非常大的，因而厚度的数理统计规律分析也是运用可靠度理论进行设计的重要组成部分。 本文通过激光限界仪和地质雷达综合方法，对新建高速公路隧道初期支护和二次衬砌混凝土内轮廓和厚度进行了检测，对衬砌厚度的分布规律以往的研究中，多以开挖和衬砌的轮廓变化为依据，并未考虑衬砌内轮廓的影响，而采用激光断面轮廓限界仪和地质雷达综合方法能较为准确的反应衬砌厚度的变化规律，并且能够无破损的做大量的检测工作，为总结混凝土厚度的规律有很大作用，并有极大的推广价值。 根据研究发现在钻爆法修筑的隧道中，隧道二次衬砌混凝土结构的衬砌厚度和内轮廓的统计规律符合正态分布。隧道衬砌结构施工中，应在保证可靠性指标和规范要求的前提下，减小标准差和变异系数值，降低工程成本。隧道二次衬砌厚度在拱顶和拱脚的部位的标准差和变异系数较大，在施工中应该考虑调整施工工艺，确保这两个部位的厚度。 隧道二次衬砌混凝土的厚度评定由于缺乏大量的统计数据，仍然采用非概率统计方法判定，建议在取得大量的统计数据后，应采用概率统计方法表达。通过力学模型计算，结构在拱脚与仰拱交接处以及拱顶部位为隧道二次衬砌混凝土结构的薄弱部位，设计和施工时应着重加强。 激光轮廓仪和地质雷方法，不仅适合隧道二次衬砌的厚度检测，而且对隧道初衬厚度检测、隧道施工中的过程检测也是一种行之有效的方法，可以在施工过程中大量推广使用。在经过对大量的检测数据的分析后，隧道二次衬砌厚度的检测要求可采用数理统计方法表达。
宋玉香[2]2015年在《地铁隧道复合式衬砌系统可靠度研究》文中研究指明在地铁隧道支护结构的设计中,存在很多的不确定因素。近些年,应用可靠性理论和推行概率极限状态设计,并制定相应的标准,已经成为必然趋势。针对地铁隧道复合式衬砌结构系统,以随机有限元法为基础,对隧道复合式衬砌结构的系统可靠度进行分析,揭示复合式衬砌结构系统可靠度的影响规律,形成隧道复合式衬砌结构系统可靠度分析理论,为实现隧道复合式衬砌可靠性设计奠定理论基础。根据地铁隧道的特点,分析对比目前常用的地层压力理论,采用岩柱法的基本思想,对于埋置深度小于隧道洞跨的隧洞,以全土柱理论为基础进行计算地层压力,认为作用在隧洞支护上的压力等于上覆岩层的全部重量。对于埋置深度大于隧道洞跨的隧洞,考虑岩柱之间的应力传递,扣除部分岩柱之间摩擦阻力。最终,提出了适用地铁矿山法区间隧道的覆土竖向荷载计算表达式。以地层—结构模型为基础,建立复合式衬砌结构计算模型,并通过隧道开挖前、后的主应力矢量图进行对比,证实隧道开挖后在隧道周边存在压力拱现象,处于压力拱中的围岩把作用于拱上或拱后的荷载顺滑地传递到拱脚和周围稳定围岩中,而支护结构仅仅承受压力拱范围内围岩的作用。通过数值模拟分析得到：当隧道埋深较浅时,隧道开挖后在拱顶部位主应力发生了偏转,二次水平应力曲线和二次竖直应力曲线没有交点,即直到地表水平应力一直是最大主应力,没有形成压力拱。随着埋深的增加,隧道开挖后二次水平应力曲线和二次竖直应力曲线出现了交点,即洞顶部位发生了二次应力偏转,形成了稳定的压力拱,由无交点到有一个交点的埋深即为压力拱的临界埋深,交点处的埋深即为压力拱的计算边界。同时,研究了压力拱的临界埋深和计算边界随隧道跨度、埋深以及围岩围岩物理力学参数的变化规律,压力拱临界埋深与计算边界均随着跨度的增大而增大；随着围岩级别的增大,即围岩稳定性逐渐变弱,两者亦均增大。根据多元非线性回归分析的理论,将围岩级别、隧道跨度两个影响因素考虑到压力拱临界埋深和计算边界计算公式中,从而得到了关于压力拱临界埋深和压力拱计算边界的计算公式。通过对比分析现阶段复合式衬砌内力分析的荷载结构模型和地层结构模型的优缺点,提出一种荷载作用于地层边界的复合式衬砌计算模型。与荷载结构模型不同,荷载结构法是用弹簧支撑来模拟围岩和支护结构之间的关系,将被动抗力直接作用在支护结构上,荷载作用于地层边界模型考虑了围压和支护结构的相互作用,地层压力经围岩传递重分布后再作用在支护结构上,使得荷载作用于地层边界模型所得到的内力小,受力规律也与实际情况更为相似,能符合复合式衬砌的基本思想。运用Monte carlo随机有限法对地铁区间隧道复合式衬砌断面进行随机有限元分析,可以得到：在对地铁隧道支护结构进行作用效应概率统计特征分析时,选择抽样5万次抽样对随机变量进行模拟。从复合衬砌作用效应的直方图可以看出,初期支护和二次衬砌的作用效应基本上都呈现出正态分布的形态,因此在对复合衬砌进行可靠度分析过程中认为作用效应是正态分布；同时,分析了基本随机变量对作用效应统计特征的影响程度,采用荷载结构模型时,地层荷载的参数如摩擦角、粘聚力是影响初期支护和二次衬砌作用效应的最主要因素,其次是材料的弹性模量和结构的厚度。而采用荷载作用于地层边界模型时,衬砌的弹性模量和结构的厚度成为影响作用效应的主要因素。根据地铁隧道复合式衬砌的特点,对地铁隧道钢筋混凝土支护结构的极限状态方程进行了推导,详细划分了各种情况下对应的功能函数；采用荷载结构模型和荷载作用于地层边界模型,对地铁隧道复合式衬砌结构初期支护和二次衬砌的可靠度进行分析,得出采用荷载作用于地层边界模型时由于考虑荷载经围岩传递重分布后再作用在支护结构上,使得初期支护和二次衬砌“控制截面”的可靠度都有所增加。地铁隧道复合式衬砌结构系统可靠度是复合式衬砌断面整体安全性的重要度量,在对复合式衬砌进行可靠度分析时存在复合式衬砌主要失效模式难以识别、系统失效概率难以计算等。结合摄动随机有限元法和弹性模量缩减法,将随机弹性模量缩减法应用到地铁隧道复合式衬砌结构系统可靠度分析中,根据弯曲失效的情况,考虑支护结构弯矩图的形状,把支护结构划分为若干个子系统,以子系统中可靠指标最小的截面作为整个子系统的控制截面,以可靠指标为控制参数来判别迭代过程的收敛性,简单、高效的计算复合式衬砌结构的系统可靠度。采用荷载结构模型和荷载作用于地层边界模型,考虑二次衬砌单独承受荷载和与初期支护共同作用的情况下,基于随机弹性模量缩减法对地铁隧道复合式衬砌结构初期支护和二次衬砌的系统可靠度进行分析,得出初期支护和二次衬砌结构的系统可靠度比“控制截面”情况下有所提高。
万明富[3]2009年在《超大跨公路隧道开挖力学行为研究》文中指出快速发展的国民经济需要更高等级的公路与之相适应,这就可能出现单洞四车道超大跨公路隧道。而随着跨度增加,隧道工程的难度和风险也急剧增大。现行规范只能指导叁车道及以下跨度隧道的设计与施工,对于超大跨隧道仍处于探索阶段。因此针对超大跨公路隧道开展系统研究,具有重要的理论价值与现实意义。本文采用数值模拟、室内模型试验、现场监测和可靠度理论等手段,依托韩家岭隧道现场实践,围绕超大跨公路隧道施工方案及稳定性开展了相关研究工作。对超大跨公路隧道断面型式进行比选,得出较为合理的隧道衬砌断面;据不同跨度公路隧道的数值模拟分析,得出超大跨隧道与常规断面隧道力学行为的区别;针对超大跨隧道不同施工方案的研究对比,给出较合理的施工方案。依据不同施工方案和循环进尺,对超大跨公路隧道进行叁维数值模拟,揭示了围岩、支护衬砌结构在施工过程中力学行为的时间、空间效应,建立起开挖迹面与围岩稳定性的关系,给出了既保证安全,又经济快捷的有效开挖措施。对超大跨公路隧道的不同开挖方案进行室内模型试验,模拟了无支护状态下隧道开挖的围岩变形效应,得到各种工法的围岩位移变化规律和最终破坏模式,提出了有效的开挖及支护措施,并验证了数值分析的结论。开展了超大跨公路隧道现场监控量测研究,验证了设计提出的支护衬砌参数、施工开挖方案的正确性;验证了Ⅲ类围岩段锚杆长度的合理性,得出了锚杆轴向应变分布规律、锚杆最大应变位置和最大应力值。对现场隧道施工具有较大参考价值。隧道营运期间的安全性应当受到关注,考虑到各种因素的随机性,开展了超大跨公路隧道衬砌结构的可靠度分析,给出了各种不确定性因素对各截面内力值的相对重要性;揭示了影响隧道结构安全的最重要因素;计算分析了现场隧道结构的可靠指标。本文研究涵盖了超大跨公路隧道开挖力学行为的诸多方面,包括:结构方案比选、开挖力学行为模拟、开挖迹面对稳定性的影响、室内模型试验、现场监测和可靠度分析等,工作较系统且全面,可为超大跨隧道设计与现场施工提供可靠的技术保证,对类似超大跨隧道工程也有借鉴意义。
姜鹏[4]2007年在《隧道结构叁维数值分析和可靠度计算》文中指出随着我国西部建设的高速发展和山区高速公路建设的需要，隧道工程特别是山区高速公路隧道工程将会日益增多，隧道支护结构的设计采用传统的隧道支护结构设计方法难以充分兼顾支护结构断面的合理性和支护结构承载力与稳定性的可靠性。本文用可靠度来度量结构的可靠性能，使工程设计更趋科学、合理，更能反映问题的本质。本论文首先对湖南邵(阳)—怀(化)高速公路雪峰山隧道区初始地应力场特征进行了研究，在综合分析隧道区地应力场的现场水压致裂法测试成果、室内Kaiser效应测试成果、叁孔交汇孔径变形法测试成果的基础上，通过非线性有限元仿真模拟隧道区初始地应力场的分布状态，得出的结果与实测地应力量值基本一致：隧道所在平面上的最大主应力值为16.7MPa～33.2MPa，最小主应力为0.1MPa～5.4MPa。主应力量值均具有随埋深的增大而升高的规律，但受控于岩体的力学性能与结构特征，在硬软相间部位或断层带附近，出现应力分异现象。最大主应力的最大值并不在隧道埋深最大的部位，而是略偏东，表明地质构造对主应力的分布具有较大影响，隧道区构造应力场较高。通过对隧道区初始地应力场的研究，了解了隧道施工中围岩和支护结构中的应力变化规律，为高地应力下灾害的预测与治理提供更多的依据，并为隧道结构的叁维数值模拟和可靠度计算提供了较精确的边界条件。通过对雪峰山隧道区工程地质条件的研究，包括区域地质与区域稳定性、地形地貌条件、地层岩性及工程地质岩组、地质构造及其应力场演化、水文地质条件等方面，结合现场对拱顶下沉、洞周收敛、地表下沉、围岩内部变形及支护后围岩变形等情况的监测，利用FLAC~(3D)进行隧道的叁维非线性数值分析，来考察隧道结构的空间效应所引起的变形和稳定性状况的变化，确定支护结构对于位移量控制的作用，为施工中采用合理的支护提供依据。同时，构造功能函数及各参变量分布形态，采用响应面法及蒙特卡罗法对雪峰山隧道结构进行确定性分析和可靠度研究。通过对雪峰山隧道结构的叁维数值模拟及可靠度计算对比分析，以及隧道位移的监测结果，对隧道结构的稳定性进行分析，为隧道的设计者提供一些有益的意见建议，并对以后的地下工程提供借鉴，为设计和施工的可靠性提供科学根据。通过对典型区段叁维非线性数值模拟研究、可靠度分析及对现有监测资料的整理分析对比，获得了较为满意的结果：雪峰山隧道的开挖基本上没有大变形发生，整个隧道的稳定性比较好。对几类围岩段所选取典型断面进行数值模拟和监测的结果都说明目前雪峰山隧道采用的支护方式是合理的，能够保证隧道围岩不发生大的位移，从而保证隧道的整体稳定性，可靠度分析中可以看出β值拱脚最大，拱腰次之，拱顶最小，与三维数值模拟结果基本一致。发生小规模塌方地段，围岩与衬砌的变形很大，原有的初始设计不能够维持围岩整体的稳定性，后采用了超前小导管注浆、变更支护参数和开挖模式的支护措施和施工方法，形成了比较稳定的承载拱，能够保证隧道围岩不发生大的位移，从而保证隧道的整体稳定性。本文所提供的可靠度分析方法可行且基本上反映了隧道结构的实际稳定状态，本次模拟分析考虑的参数及分布特征基本能满足要求，实例证明该方法效率高，实用性强，用于地下结构的可靠性分析是可行的，在类似大型复杂结构的可靠度模拟中具有推广价值。
唐亮[5]2008年在《隧道病害调查分析及衬砌结构的风险分析与控制研究》文中研究说明隧道衬砌结构的风险分析和可靠性研究是十分重要而又迫切需要解决的问题,其目的就是要解决隧道衬砌结构系统的风险评估和可靠性预测问题,本课题的研究具有较大的经济效益和社会效益,不但对提高我国隧道的设计水平和工程建设有重要的意义,而且有重要的学术价值。本文进行的工作和取得的成果如下:1.将我国常见的隧道病害分为水害、衬砌结构病害、衬砌腐蚀、有害气体危害、冻害、道床病害、地震灾害、火灾等几类,并且详细分析了各类病害的成因。然后在此基础上分析了影响隧道衬砌结构耐久性的主要因素及其影响规律。2.分析了隧道衬砌结构的主要破坏类型以及影响衬砌结构的风险因素,提出了衬砌结构风险的评价与接受准则。在故障树理论的基础上,建立了运营期隧道衬砌结构的故障树风险分析模型,并且根据各基本事件的逻辑关系进行了故障树的计算,根据基本事件的不同特点和概率计算方法将其分为四类分别加以考虑,从而可以通过基本事件的概率来计算顶事件的概率。同时文中讨论了风险因素重要度的评估方法。3.为了量化评估衬砌结构的风险,对于条件事件,提出了基于可靠度理论的衬砌结构失效概率计算理论方法,给出了利用ANSYS有限元软件中PDS技术对其发生概率进行量化数值计算的流程。并且结合具体的隧道工程,采用蒙特卡罗-有限元法进行了衬砌结构失效概率的分析,根据分析结果对衬砌结构的可靠性做出了分析。4.根据盾构法隧道衬砌结构的组成和受力特点,分析了其破坏的基本类型和主要风险因素,并且采用故障树理论,在已有研究的基础上完善了衬砌结构建设期风险估计的系统模型,建立了衬砌结构系统运营期风险估计的模型。结合某跨江隧道的具体工程实际,对隧道衬砌结构建设期和运营期的风险进行了评估。同时通过风险因素重要度的分析,研究了各风险因素对衬砌结构系统的影响程度的大小。5.根据衬砌结构建设期和运营期的风险因素的重要度分析,主要从隧道衬砌老化的预防和整治、衬砌裂损的预防和整治、隧道震害的预防和整治、隧道水害的预防和整治四个方面研究了隧道衬砌结构的风险控制措施。并且结合金丽温高速公路隧道介绍了复合式衬砌防、排水系统。同时指出,选择防护方法时,应根据工程特点、防护要求、和社会经济条件进行对比选择。本论文得到高等学校博士学科点专项科研基金项目“现代混凝土结构早期开裂敏感性与微裂缝演化规律对服役性能影响研究”(批准号:20070335087)和国家高科技研究发展计划(863计划)“综合环境下大型土木工程基础设施耐久性试验技术”(项目编号:2006AA042415)的资助。
薛陶[6]2010年在《渗流场与应力场耦合对隧道围岩和衬砌的影响分析》文中提出本文以韶赣高速公路白山与回龙山隧道为工程背景，研究了隧道围岩渗流场与应力场耦合的机理及数学模型，通过对围岩参数反分析理论和方法的研究应用，采用遗传算法，结合韶赣高速公路施工过程中的水压力监测数据，对隧址区的围岩渗透系数进行了反分析计算，通过建立有限元分析模型，分别计算了韶赣高速公路优化设计断面以及隧道标准设计断面的受力性能，通过大型有限元分析软件ABAQUS的用户子程序，建立了渗流场与应力场耦合的本构关系子程序，分析了两种断面在双场耦合条件和固结耦合关系下隧道围岩以及衬砌的力学特性，最后通过计算隧道衬砌各断面的安全系数，对优化设计断面与标准设计断面在承受各种工况时的安全性进行了评估分析，通过可靠度理论，利用改进的一次二阶矩法计算了隧道各种设计断面的可靠度，得到了相应的计算分析结果如下：（1）优化设计断面无论在安全性方面还是可靠性方面都优于隧道标准断面形式，尤其在承受水压力荷载下，优化断面将大幅度的提高隧道在不利受力区域的可靠度和安全系数，同时隧道其他部位的可靠度和安全系数也有明显的提高和改善。（2）由渗流场和应力场耦合分析结果可知，在隧道施工过程中，随着应力状态的不断改变，其无论孔隙度、渗透系数、损伤量值都是在不断地变化之中的，本文相关计算结果更加符合实际工程情况。
余永康[7]2010年在《深埋软弱围岩隧道支护结构可靠性分析》文中研究说明随着我国国民经济的蓬勃发展,公路客货运输量大幅度增长,高速公路成为中国公路建设的主流。由于隧道工程具有独特的优势而得到了广泛的应用,并取得了良好的社会效益和经济效益。但是由于隧道支护结构所处的环境条件较为复杂,围岩物理力学指标、荷载和结构抵抗能力等都不明确,给隧道支护结构的设计带来一定的盲目性。所以基于概率论与数理统计的结构极限状态设计原理对隧道工程的可靠性进行研究显得十分重要。本文从深埋软弱围岩隧道支护结构的工作机理出发,结合骡坪隧道的监控量测资料,根据可靠度理论相关文献的研究成果选择荷载效应与结构抗力作为随机变量,并建立隧道支护结构功能函数,采用结构可靠度分析的原理研究深埋软弱围岩隧道支护结构的可靠度,主要研究内容如下:①对比当前结构可靠度分析方法中一次二阶矩法、高次高阶矩法、随机有限元法、响应面法和蒙特卡罗法的优缺点,结合深埋软弱围岩隧道支护结构可靠性分析的特点,选择适当的方法进行可靠性分析。②通过骡坪隧道深埋软弱围岩典型断面支护结构的周边收敛和拱顶沉降现场监测,分析类似围岩条件下、采用相同支护参数而导致初期支护变形差异很大的不确定因素。③采用ANSYS软件建模分析,结合公路隧道设计规范和现场监测成果,以预留变形量作为位移控制条件,建立深埋软弱围岩隧道初期支护的结构功能函数;以偏心受压构件的抗压强度计算和抗拉强度计算为基础,建立二次衬砌的结构功能函数。④基于ANSYS软件中的PDS技术,利用APDL分别编制深埋软弱围岩隧道初期支护和二次衬砌可靠度分析程序,并考虑部分随机变量的相关性,采用蒙特卡罗法中拉丁超立方抽样方式对隧道支护结构作用效应、可靠性分析和灵敏度进行分析,计算隧道支护结构的失效概率和可靠指标,并找出引起隧道支护结构失效的主要因素。
鲁文斌[8]2013年在《隧道超欠挖异形结构围岩压力在线监测与评价技术研究》文中提出隧道初期支护在施工阶段出现失效而导致坍塌的事故时有发生,经常造成人员被困甚至伤亡。实际支护结构的几何形态及围岩压力与理论值存在较大偏差,这是造成初期支护在施工期失效坍塌的重要原因。因此,采用实测的几何形态参数和全断面实测围岩压力进行异形支护结构的分析和评价,是识别和预防初期支护施工期失效的重要途径。论文结合江西省交通科技重点项目“异形支护结构围岩压力在线监测与评价技术”(项目编号：2009-21),在实体工程初期支护几何形态和围岩压力实测统计分析的基础上,对异形支护结构的力学特性进行了数值模拟分析,研究开发了全断面围岩压力在线监测系统,以此为手段建立了异形支护结构的施工期可靠性分析和围岩压力安全性预测的方法。主要研究内容及成果如下：(1)通过实体工程的测量和统计分析,分别研究了隧道支护结构环向变异、纵向变异以及实测围岩压力的量值及统计规律。结果表明：支护结构环向几何变异幅度很大,影响因素复杂,随机概率模型及参数不稳定；支护结构纵向几何变异主要取决于施工管理水平,符合正态分布；约束状态下的实测围岩压力规律性差,量值及分布均与理论值存在较大偏差。(2)采用ANSYS有限元软件,对隧道支护结构环向变异和纵向变异的力学效应进行了对比分析,揭示了不同条件下异形支护结构的受力特性。重要结论包括：使支护结构拱部变薄、边墙变厚的变异对结构承载有利,反之不利,实践中应控制拱顶至拱肩段的超挖,限制边墙段的欠挖；隧道拱肩段的超欠挖都对支护结构的承载有十分不利的影响,应特别注意控制；对于偏压隧道,大荷载一侧拱顶至拱肩的超挖对承载不利,应注意控制,边墙段(特别是小荷载侧)的适度超挖对结构承载有利。(3)针对用压力盒测量围岩压力的不足,基于山形应变传感器研制了一种分布式压力传感器,构建了隧道全断面围岩压力在线监测系统,首次实现了工程意义上的全断面围岩压力实时监测和评价。该系统的主要性能指标为：压力信息点的环向间距小于20cm；单洞隧道300m施工区段内布设15个监测断面时,巡检周期小于5分钟。(4)基于实测支护结构的几何形态参数和全断面围岩压力,建立了异形支护结构的变截面双铰拱力学模型,推导了截面内力的计算公式,编写了计算程序,实现了异形支护结构全断面围岩压力的快速分析。(5)建立了仅依赖全断面围岩压力随机性的异形支护结构施工期可靠度理论,采用蒙特卡罗随机抽样方法实现了施工期可靠性的快速分析；基于灰色系统理论,建立了全断面各压力信息点的压力预测模型,提出了围岩压力安全性预测的方法。图57幅,表48个,参考文献139篇
杨建国[9]2011年在《公路山岭隧道施工期衬砌及结构系统可靠性研究》文中提出公路隧道结构可靠度,是隧道工程领域内的难点和热点问题,受到国内外学者的广泛关注。工程实践表明：公路山岭隧道的长期可靠性主要取决于施工期支护和衬砌结构的可靠性。施工期结构可靠性的定性分析和可靠度的定量计算方法是公路隧道结构可靠度研究的重要内容。限于理论研究和计算工具的限制,目前这方面的研究相对较少。本文通过概率有限元方法计算结构可靠度,并进行概率灵敏度分析；研究了施工期公路隧道衬砌及结构系统可靠性问题；通过模型试验、现场测试等方法对隧道结构安全性进行了分析；建立了基于熵权的模糊物元评价模型,对隧道衬砌结构可靠性进行全面评价。研究内容主要包含以下几个方面。(1)全面阐述了影响隧道结构可靠度的各种不确定性因素,讨论了各种结构可靠度计算方法。结合传统确定性有限元分析方法,分析了随机场的离散方法和概率有限元可靠度方法。选用连续介质模型作为锚喷支护和衬砌结构可靠度分析的力学模型,提出采用Latin hypercube MC方法与连续介质模型相结合进行公路山岭隧道可靠度分析的思路。并通过工程实例,计算了衬砌结构概率可靠度。(2)提出采用基于现场实测和模拟实验数据的Spearman秩相关系数的灵敏度分析方法计算隧道结构概率灵敏度。利用计算结果分析了影响支护和衬砌结构可靠度的的主要因素、次要因素,并针对公路山岭隧道结构的特点,提出了提高隧道结构可靠度的途经。(3)从叁个不同的层面分析了隧道结构系统的失效模式,绘制了反映系统失效的功能逻辑框图,建立了公路隧道结构系统可靠性模型,研究了提高整个结构系统可靠度的方法。提出采用一阶上下界法、PNET法、MC与RSM相结合等方法计算公路隧道结构系统可靠度。通过实例,对比分析了各种方法的适用性和计算效率等。(4)分析了公路隧道失效概率随时间的变化规律,将设计基准期内可变荷载效应和抗力随机过程进行离散,提出可靠度的近似估算方法。运用随机过程理论对公路隧道结构状态进行分析,建立系统的Markov链,分析了公路隧道结构系统的状态转移过程。从隧道工程建设实践出发,用时间有效度表征可维修加固条件下公路隧道结构系统可靠度水平,使分析结果更加符合工程实际。(5)以天(水)宝(鸡)高速公路麦积山隧道为依托,在隧道施工期开展了较大规模的隧道支护和衬砌结构内力现场测试。从结构安全性角度出发,阐述了锚杆轴力、初期支护围岩压力、格栅拱架钢筋轴力、初期支护和二次衬砌接触压力以及二衬混凝土应变大小、分布及其变化规律,分析了支护和衬砌结构可靠性。采用FBG传感器对隧道二次衬砌混凝土应变进行了现场监测。根据相似理论对围岩与支护之间接触压力和二衬受力进行室内模型试验,得到了衬砌结构内力特征；并通过超载破坏试验,分析了衬砌结构破坏特征及极限承载力。将模型试验和现场实测成果与概率可靠度计算结果进行了对比分析。(6)从非概率可靠性角度出发,根据模糊物元分析原理,提出基于熵权的模糊物元可靠性评价方法。通过全面分析影响隧道衬砌结构可靠性的影响因子,建立了全面、系统的递阶层次结构可靠性评价模型。将AHP法确定的主观权重与熵权法确定的客观权重相结合,最终确定各评价因子权重值。并通过关联度计算,获得隧道衬砌结构所处的状态级别。概率可靠度计算和非概率可靠性分析的有机结合,使公路山岭隧道结构可靠度(性)评价结果更趋合理、全面、系统和科学。
尹术军[10]2008年在《双连拱隧道浅埋地段初期支护参数优化研究》文中研究指明双连拱隧道结构构造比较新颖,具有跨度大和施工工序复杂等特性,亦具有其独特优点。有迹象表明:21世纪,我国隧道将得到蓬勃发展,连拱结构将获得更多应用。然而目前,双连拱隧道研究远未充分,设计和施工主要依靠工程类比法,具有一定盲目性,设计一般很保守。本文以沪蓉国道主干线沈金淌隧道浅埋地段K193+260里程为工程背景,作了一些研究探讨。本文主要章节中的工作和结论包括以下几个方面:(1)第二章较全面介绍了工程背景,包括工程设计、隧道施工和监控量测。为后面模拟计算提供了原始素材和比较对象。(2)第叁章作了浅埋地段开挖和初期支护计算。结合现场监控量测数据,用ANSYS生死单元功能,对开挖和支护各工序简化后所得的4个工况进行了确定性数值模拟计算,得各工况应力、位移情况,把模拟计算结果与监控量测数据进行了比较,验证了模拟计算合理性。结果显示:工况Step4为最危险工况,但仍存在很大优化空间。(3)第四章作了浅埋地段初期支护参数优化。对最危险工况左右洞初期支护参数分两步进行了优化计算:先用零阶方法初步确定初期支护优化参数,使得每m~2初期支护总造价VAL元由原来的345.3元减少到124.20元;后用一阶方法精确确定初期支护优化参数,使得每m~2初期支护总造价VAL元进而减少到123.52元。优化效果很明显,达到了改进设计,合理利用材料,降低工程造价的目的。(4)第五章作了优化方案的可靠度评价。应用随机有限元理论,对初期支护参数最优方案进行了概率有限元分析,得到了优化方案的可靠度为99.3746%,为优化方案实施提供了足够的安全性。
参考文献：
[1]. 隧道二次衬砌厚度概率分布特征与可靠度分析[D]. 杨建宏. 西南交通大学. 2002
[2]. 地铁隧道复合式衬砌系统可靠度研究[D]. 宋玉香. 西南交通大学. 2015
[3]. 超大跨公路隧道开挖力学行为研究[D]. 万明富. 东北大学. 2009
[4]. 隧道结构叁维数值分析和可靠度计算[D]. 姜鹏. 成都理工大学. 2007
[5]. 隧道病害调查分析及衬砌结构的风险分析与控制研究[D]. 唐亮. 浙江大学. 2008
[6]. 渗流场与应力场耦合对隧道围岩和衬砌的影响分析[D]. 薛陶. 华南理工大学. 2010
[7]. 深埋软弱围岩隧道支护结构可靠性分析[D]. 余永康. 重庆大学. 2010
[8]. 隧道超欠挖异形结构围岩压力在线监测与评价技术研究[D]. 鲁文斌. 中南大学. 2013
[9]. 公路山岭隧道施工期衬砌及结构系统可靠性研究[D]. 杨建国. 长安大学. 2011
[10]. 双连拱隧道浅埋地段初期支护参数优化研究[D]. 尹术军. 武汉理工大学. 2008
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