內容簡介
鐵路和公路中隧道是穿越丘陵山區的有效工程措施,而滑坡引起的隧道災害在隧道修建和運營過程中時有發生。隧道模型試驗以其形象、直觀、真實的特性成為研究襯砌變形與受力特性的重要手段,能夠真實地反映圍岩和隧道襯砌的相互作用關係。本書系統地介紹了傍山隧道的研究現狀與研究內容、傍山隧道模型試驗方案設計、基於側向變形條件下傍山隧道的模型試驗測試與分析、基於坡頂載入條件下傍山隧道的模型試驗測試與分析、數值模擬驗證、襯砌承載特性評價,並總結了傍山隧道模型試驗的研究結論與襯砌承載特性。
本書可作為土木、公路、鐵道、水利、市政、防災與減災和工程地質等相關專業的本科高年級學生、研究生與工程技術人員在隧道工程設計與災害評價方面的參考書。
目錄
第1章緒論
1 1研究背景與意義
1 2研究現狀
1 2 1邊坡穩定性研究現狀
1 2 2隧道穩定性研究現狀
1 2 3隧道-滑坡相互作用的研究進展
1 2 4黃土泥岩二元地質中傍山隧道模型試驗研究課題
1 3主要研究內容
第2章傍山隧道模型試驗設計
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岩的參數
2 4側向變形條件下傍山隧道模型試驗設計
2 4 1試驗方案設計
2 4 2模型試驗的量測方案
2 5坡頂載入條件下傍山隧道模型試驗設計
2 5 1試驗方案設計
2 5 2模型試驗的量測方案
2 6模型試驗測試系統
2 6 1靜態應變儀
2 6 2電阻式應變片
2 6 3拉杆式直線位移傳感器
2 6 4電阻式微型土壓力計
2 6 5邊坡位移示蹤點
2 7傍山隧道模型試驗操作
2 7 1傍山隧道模型中應變片的粘貼工作
2 7 2傍山隧道模型與模型箱邊壁減阻處理
2 7 3側向變形條件下傍山隧道的模型試驗操作
2 7 4坡頂載入條件下傍山隧道的模型試驗操作
第3章側向變形條件下傍山隧道模型試驗測試與分析
3 1隧道位於黃土中的傍山隧道模型試驗(工況1-1)
3 1 1試驗現象
3 1 2測試數據分析
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試驗現象
3 2 2測試數據分析
3 3隧道位於黃土泥岩交界面的傍山隧道模型試驗(工況2-1)
3 3 1試驗現象
3 3 2測試數據分析
3 4潛在滑動面貫穿黃土泥岩交界處隧道的傍山隧道模型試驗
(工況2-2)
3 4 1試驗現象
傍山隧道模型試驗研究及其承載特性評價
3 4 2測試數據分析
3 5側向變形條件下傍山隧道模型試驗中襯砌應力及彎矩分析
3 5 1隧道襯砌模型應力轉換分析
3 5 2隧道襯砌彎矩分析
3 6側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隧道襯砌與圍岩之間脫空破壞模式分析
第4章坡頂載入條件下傍山隧道模型試驗測試與分析
4 1隧道位於黃土泥岩交界處的傍山隧道模型試驗(工況3-1)
4 1 1試驗現象
4 1 2邊坡水平位移及坡內土壓力分析
4 1 3隧道襯砌的受力分析
4 2潛在滑動面位於隧道上方的傍山隧道模型試驗(工況3-2)
4 2 1試驗現象
4 2 2邊坡水平位移及坡內土壓力分析
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試驗現象
4 3 2邊坡水平位移及坡內土壓力分析
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試驗現象
4 4 2邊坡水平位移及坡內土壓力分析
4 4 3隧道襯砌的受力分析
4 5不同滑動麵條件下傍山隧道模型試驗中的開裂與位移分析
4 6不同滑動麵條件下隧道襯砌應力與彎矩分析
4 6 1不同滑動麵條件下隧道襯砌的受力特性分析
4 6 2不同滑動麵條件下隧道襯砌的變形規律分析
4 7不同滑動麵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值模擬與評價
5 1模型材料力學參數
5 2側向變形條件下傍山隧道模型試驗的數值模擬
5 2 14種工況條件下有限元分析模型建立
5 2 2數值分析及其模型試驗驗證對比分析
5 3坡頂載入條件下傍山隧道模型試驗的數值模擬
5 3 14種工況條件下有限元分析模型建立
5 3 2數值分析及其模型試驗驗證對比分析
第6章結論
6 1主要結論
6 1 1側向變形條件下傍山隧道的模型試驗及其承載特性
6 1 2坡頂載入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
前言/序言
鐵路和公路建設是促進西部發展的重要措施,但西部地區存在大量丘陵和邊坡,隧道是穿越丘陵山區的有效工程措施,而滑坡引起的隧道災害在隧道修建和運營過程中時有發生。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構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,在滿足相似原理的條件下,通過隧道模型試驗能夠真實地反映地層圍岩和隧道襯砌的相互作用關係,因此,隧道模型試驗成為揭示襯砌結構受力與變形特性的重要研究手段。
本書系統地開展了隧道模型試驗裝置與試驗方案設計、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狀與主要研究內容;第2章進行了傍山隧道模型試驗設計;第3章開展了側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章開展了坡頂載入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值模擬與評價;第6章介紹了主要結論和研究展望。
在本書的編寫過程中,西安理工大學白維仕、汪過兵、張世斌、王磊等博士研究生參与了部分編寫工作,張瑾、鄒澤林等碩士研究生參与了相關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導、專家及出版社工作人員表示衷心感謝。同時,本書得到陝西省重點研發計劃項目(2020ZDLGY07-03)和中鐵西安勘察設計研究院有限責任公司重點課題(XKY-2022-03)的支持,在此一併表示感謝。
作者2022年9月