衬砌背后空洞对隧道结构安全性影响及其防治措施研究

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2、冬∶。sERTATIoN∷”—∷∷P∷硗芟缶⒋∷∵及其∷防∷治措∷施研究学佼∷类别j工程硕士学科专业∷o建筑与土木工程年级i2012级研究生‘李晓斌指导教师:杨其新教授李晓飞教高2016年12月Ⅱˉ乩.泅豳豳崆由豳呷臼狃坠幽豳蜂嵫毓∴氵¨¨i~¨国内图书分类号：U457.4密级：公开国际图书分类号：624西南交通大学研究生学位论文衬砌背后空洞对隧道结构安全性影响及其防治措施研究年级2012姓名李晓斌申请学位级别工程硕士专业建筑与土木工程指导老师杨其新教授李晓飞教高二零一六年十二月西南交通大学硕士研究生学位论文第2页ClassifiedIndex:

3、U457.4U.D.C:624SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONTHEINFLUENCEOFVOIDSBEHINDTUNNELLININGONTHESAFATYOFTUNNELSTRUCTUREANDPREVENTIVEMEASURESGrade:2012Candidate:XiaobinLiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineringAdministrutionSpecialty:ArchitecturalandCivilEnginerin

4、gSupervisor:QixinYangQiaoFeiLiDec,2016西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1.保`密口,在年解密后适用本授权书;2.不保密J使用本授权书。’(请在以上方框内打“V’)η丶日期`人冫∫口ll°ν∫∷.

5、.∷Ⅷ西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)

6、声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下:1、中国大量已修建的隧道都是带着病害在运营,在隧道病害形成的诸多诱导因素中,衬砌背后空洞是隧道结构病害的主要成因之一。如果不系统的研究衬砌背后空洞对衬砌结构受力、变形和安全性的影响,空洞病害可能造成衬砌开裂破坏、渗漏水和钢筋腐蚀加快等二次病害问题,降低衬砌结构的承载力和使用寿命,造成经济损失和不良社会影响。为保证衬砌结构的安全运营,有必要系统研究衬砌背后空洞对衬砌结构安全性影响,掌握隧道衬砌背后空洞形成的原因和空洞的存在对衬砌结构受力的不良影响。因此,本文具有一定的借鉴意义。2、采用ANsVs分析软件,考虑不同空

7、洞大小、不同位置空洞、不同围岩级别、不同衬砌厚度、单空洞和多空洞的情况。空洞病害使衬砌结构向着受力不利的方向发展。随着运营时间的增长,空洞导致衬砌开裂、渗漏水、偏压等其他二次病害。采取相应的行之有效的预防处治措施是非常有必要。因此本文提出了在初支背后空洞和二衬背后空洞的预防措施,并对空洞病害建立了风险分级系统,对不同的空洞提出不同的治理措施。本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明。本

8、人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要中国是世界隧道工程发展最快的国家，中国已修建投入运营的隧道和正在建设即将投入运营的隧道数量还在不断的增加。随着隧道服役时间的增长，在内外各种因素的作用下，已有大量的隧道因严重病害而进入大修以及很多隧道都是带着病害运营，如衬砌开裂、破损、剥落、渗漏水、翻浆冒泥等，严重影响衬砌结构的使用寿命和行车安全。在隧道病害形成的诸多诱导因素中，衬砌背后空洞是隧道结构病害的主要成因之一，为确保隧道在空洞病害下的结构安全和长久使用，系统研究衬砌背后空洞对衬砌的受力、变形和安全性影响

9、并及时提出行之有效的处治措施是很有必要的。本文首先从衬砌背后空洞的成因出发，分析了衬砌背后空洞病害的特点（多样性、不明确性和发展性），并展开了以衬砌别后空洞的形成机理和衬砌背后空洞对衬砌结构的危害为主要研究内容，重点研究了一下几方面的内容：1、施工中空洞出现的原因；2、设计因素形成的空洞；3、隧道运营期间形成的空洞；4、空洞形成后对隧道结构的病害形式和病害种类。在具体分析衬砌背后空洞对衬砌结构的受力和变形以及安全性的影响中，采用大型有限元分析软件ANSYS建立空洞的有限元分析模型，并着重考虑以下的情况：1、不同位置的空洞（拱顶、拱腰和仰拱）；2、不同的围岩级

10、别和不同的衬砌厚度；3、不同大小的空洞；4、单空洞形