高速鐵路隧道服役行為及安全風險控制研究

《高速鐵路隧道服役行為及安全風險控制研究》是依託西南交通大學，由仇文革擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：高速鐵路隧道服役行為及安全風險控制研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：仇文革
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

我國高鐵運營里程已達11028km，其中隧道1843km，並在今後3~5年還會有較大的增長。管好用好隧道事關高鐵運營安全與質量。然而，我國地域遼闊，地質、氣象條件複雜多變，導致隧道百年服役期記憶體在一定的安全風險。本項目擬結合現場調查、模型試驗、數值計算、理論分析等手段和方法，建立隧道結構損傷現象與原因的因果關係庫，預測各類損傷可能會導致的風險事件，確定結構和附屬設施劣化曲線/規律、環境類型與圍岩變異作用等級，重點以偶然極端荷載和圍岩長期變異累積效應為切入點，求解安全係數經年衰變曲線，並以安全係數最小指標作為風險控制閾值，確定維修時機，同時研發裂損襯砌快速微創修繕技術，解決隧道服役期行為演變規律與結構安全的偶然性風險事件識別方法、結構安全係數經年衰變曲線的求解方法和裂損襯砌快速微創修繕原理等關鍵科學問題，為高速鐵路隧道運營安全評估與維修提供理論支撐和技術保障。

結題摘要

本項目通過對滬昆鐵路、寶成鐵路、成昆鐵路、成渝鐵路、達成鐵路、渝利鐵路等鐵路線隧道的劣化形式、數量及病害程度的統計與分析，建立了高速鐵路隧道損傷現象與原因的典型高風險事件核對表，得到了高速鐵路隧道的風險識別表。分析了隧道全壽命期基本力學模型，提出了精細化建模和位移載入法的有限元求解方法。利用地面雷射雷達技術檢測隧道幾何要素，自動建立襯砌表面數字高程模型並可提取任意位置的橫斷面，為隧道損傷識別服務。研發了一系列軟體，對高速鐵路隧道進行風險識別及評估。通過室內模型試驗和數值計算對既有裂損隧道襯砌在地震等偶然荷載作用下的回響機理進行了研究。建立了圍岩及襯砌材料長期力學參數演變規律，提出了一種可以計算同種材料參數不同步折減、多種材料不同步折減的安全係數計算方法，通過數值模擬，求解隧道結構體系安全係數經年演化曲線。進行了裂隙岩體隧道地下水、圍岩與結構相互作用機理研究，通過試驗與數值分析得出了單一裂隙、交叉裂隙滲透係數和裂隙岩體隧道水壓力分布規律，分析了地下水作用下襯砌結構的力學特性。對高速鐵路隧道底部結構服役期風險與安全評估開展了一系列研究。開展了高速鐵路車輛-軌道-隧道一體化耦合模型的計算分析，並構建了鐵路隧道底部構件動力累積損傷試驗系統並進行了相關試驗。針對高鐵隧道運營特點，提出加固原則、理念，研發了板式短錨、新型錨網結構、鋼筋碎石籠3種裂損襯砌快速微創修繕技術，通過數值模擬和室內模型試驗對其力學機理進行了研究。本項目研究成果可為高速鐵路隧道運營安全評估與維修提供理論支撐和技術保障。