《鐵路隧道襯砌脫空的裂損機理及其失穩前兆研究》是依託石家莊鐵道大學，由高陽擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鐵路隧道襯砌脫空的裂損機理及其失穩前兆研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：高陽
- 依託單位：石家莊鐵道大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國正在運營的鐵路隧道中，襯砌背後脫空及其誘發的襯砌裂損、滲漏水甚至掉塊普遍存在，嚴重影響行車安全。襯砌內部的裂損擴展必然會引起自身動力特性的變化，而由自然或者人工震源誘發的結構常時微動又可以反映大型結構的固有動力特性，這便提供了一種基於常時微動監測的襯砌穩定性評價的新方法。本課題以襯砌裂損傷機理及其振動特性為基礎，採用相似模型試驗和擴展離散元裂隙模擬技術，研究圍岩壓力和列車振動荷載共同引起的脫空襯砌的裂損特徵及裂損機理，分析脫空尺寸與位置、襯砌厚度等因素對裂損的影響，提出襯砌脫空的致害性依據；在此基礎上，分析襯砌形狀、混凝土和岩體力學參數對襯砌振動特性的影響，建立裂隙擴展誘發襯砌失穩與振動特徵參數的關係；提出和完善隧道襯砌的常時微動監測體系，形成基於常時微動監測的隧道失穩前兆分析的新理論。該研究成果對於保障鐵路隧道的運營安全具有重要意義。
結題摘要
我國正在運營的鐵路隧道中，襯砌背後脫空及其誘發的襯砌裂損、滲漏水甚至掉塊普遍存在，嚴重影響行車安全。襯砌內部的裂損擴展必然會引起自身動力特性的變化，而由自然或者人工震源誘發的結構常時微動又可以反映大型結構的固有動力特性，這便提供了一種基於常時微動監測的襯砌穩定性評價的新方法。本課題以襯砌裂損傷機理及其振動特性為基礎，採用相似模型試驗和擴展離散元裂隙模擬技術，研究脫空襯砌的裂損特徵及裂損機理，分析脫空尺寸與位置、襯砌厚度等因素對裂損的影響；在此基礎上，分析襯砌形狀、混凝土等對襯砌振動特性的影響，建立裂隙擴展誘發襯砌失穩與振動特徵參數的關係；提出和完善隧道襯砌的常時微動監測體系，形成基於常時微動監測的隧道失穩前兆分析的新理論，對於保障鐵路隧道的運營安全具有重要意義。取得如下研究結論：1、在地層荷載和列車動載共同作用下，在脫空長度較小時，襯砌破壞發生在脫空範圍的中心，隨著脫空長度的逐步增大，襯砌破壞發生在脫空範圍的兩端；在相同脫空尺寸的情況下，拱腰脫空處的動應力較拱頂處更高；脫空長度對襯砌破壞影響最大，其次是脫空弧長，而脫空深度影響最小。2、在荷載作用下，結構破壞呈現線性變形、拱腰拱底開裂、貫穿破壞三個階段。同時，對應自振頻率隨著結構開裂破壞，也出現兩次顯著降低，分別對應開裂和貫穿破壞。3、襯砌脫空（範圍、深度、位置和數量）、岩石-混凝土界面剛度、襯砌剛度都會對襯砌自振頻率產生影響，引起低階自振頻率的降低。隨著脫空範圍和數量的增多，同時會產生新的模態。4、通過開展隧道常時微動現場監測，進一步驗證襯砌脫空可以誘發常時微動低階自振頻率的降低和振動模態的增多。
