承水压公路隧道衬砌损伤模型及识别方法研究

基本信息
批准号:51478073
项目类别:面上项目
资助金额:81.00
负责人:翁其能
学科分类:
依托单位:重庆交通大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:吴玲玲,杜国平,姚旭鹏,李丹,秦伟,张丽珺,胡晶
关键词:
公路隧道水压损伤识别衬砌损伤模型
结项摘要

During service life tunnel performance shall be deteriorated or damaged by initial damages, deterioration factors that will result to damage accumulation of the lining concrete and resistance decrease of the lining. In extreme case, these damage accumulations may cause disaster during tunnel service stage. Existed concrete damage theories to surface structure can not be applicable precisely to expressway tunnel under water pressure, and the damage and permeable theories on hydro tunnel are not suitable to Highway Tunnel Lining also for the difference of loads and actions. Another difficult is damage identification to tunnel lining, since the mature theories on surface structure damage identification are not applicable to tunnel lining for its low vibration characteristics. In this project, theory analysis and laboratory & field tests are used to reveal damage mechanism and characteristics of Highway Tunnel Lining under surround rock masses pressure, water pressure, and other deterioration factors, to draw out and establish combining expression of lining substantive damage, hydro-cause damage, pressure-cause damage. Using this combining expression, the promotion deterministic statics parameter damage identification method is studied to tunnel lining damage identification and damage location. These conclusions are benefit to ensure underground structures, tunnel lining under water pressure during service life. These works have significant theoretic and actual value for damage precast and disaster pre-warning of highway tunnel lining in life-time.

重大的隧道工程,在设计使用年限中,结构初期损伤、运营中各项劣化因子的共同作用都将导致结构的损伤积累和抗力衰减,结构抵抗能力下降,极端情况下可能引发灾难性的突发事故。如何保障结构健康运营,结构的损伤理论与损伤识别是最强有力的手段。 已有的适用于地面结构混凝土的损伤理论以及水工隧道水压损伤理论要应用于承水压公路隧道衬砌的损伤分析,还有诸多的不足之处;而基于动力参数的损伤识别方法也不适用于隧道结构。本课题拟通过试验与理论研究方法,揭示承水压隧道衬砌混凝土在围岩压力、水压应力及多种劣化因子作用下的损伤机理,构建衬砌混凝土实体性损伤与水压、水渗透、应力损伤的联合损伤模型;同时,研究适用于隧道结构的确定性静力参数损伤识别理论和定位方法。损伤理论模型和损伤识别理论结合,实现承水压隧道结构的损伤识别,进行损伤定位和损伤量识别。此研究内容对于保障地下结构的安全,做到结构灾难的预报、预警有很好的理论、现实意义

项目摘要

重大的隧道工程,在设计使用年限中,结构初期损伤、运营中各项劣化因子的共同作用都将导致结构的损伤积累和抗力衰减,结构抵抗能力下降,极端情况下可能引发灾难性的突发事故。如何保障结构健康运营,结构的损伤理论与损伤识别是最强有力的手段。 已有的适用于地面结构混凝土的损伤理论以及水工隧道水压损伤理论要应用于承水压公路隧道衬砌的损伤分析,还有诸多的不足之处;而基于动力参数的损伤识别方法也不适用于隧道结构。本项目通过研究首先建立了混凝土整体初始渗透系数及损伤场计算公式和混凝土圆形衬砌渗流-应力-损伤耦合模型,并揭示了混凝土衬砌损伤与渗流及应力之间的影响机制;然后构建了高水压隧道衬砌损伤本构模型,建立了后基于蚁群聚类算法的隧道损伤识别与健康判定方法和基于损伤力学/概率统计方法和有效应力原理的饱和细粒砂岩损伤状态的本构模型,提出了山岭隧道的涌水量计算方法;分析了含2条软弱夹层隧道围岩开挖过程中的破坏机制;最后研发了山岭隧道涌水量调控装置和岩溶隧道突水预警系统及预警方法。本项目的研究内容对于保障地下结构的安全,做到结构灾难的预报、预警有很好的理论、现实意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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