運營隧道健康診斷及剩余壽命評估研究.pdf

1、運營隧道作為鐵路運營線路上的重要基礎(chǔ)設施，其技術(shù)狀態(tài)直接影響著鐵路行車安全。因隧道襯砌先天不足而造成的缺陷，以及因運營逐漸劣化而形成的病害，都在嚴重降低襯砌結(jié)構(gòu)承載力安全儲備，縮短其剩余壽命，進而影響隧道的正常使用。然而，目前對于隧道技術(shù)狀態(tài)，尤其是襯砌結(jié)構(gòu)剩余壽命的評估方面尚缺乏全面深入的研究。本文采用有效的調(diào)查、檢測手段獲取影響運營隧道襯砌結(jié)構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)，運用合理的評估模型，對襯砌結(jié)構(gòu)剩余壽命給出合理評價，為運營隧道的維修養(yǎng)護和

2、新建隧道工程設計提供理論參考。
　　1、運營鐵路隧道襯砌結(jié)構(gòu)安全性檢算方法研究
　　研究了影響運營隧道襯砌結(jié)構(gòu)安全性的隧道荷載類型和取值，襯砌結(jié)構(gòu)尺寸、材料性能，以及結(jié)構(gòu)計算模型等因素，提出以運營隧道實際技術(shù)狀態(tài)為依據(jù)的襯砌結(jié)構(gòu)安全性檢算方法，并通過算例驗證其合理性。與擬建隧道工程計算方法相比，該方法更具有針對性，得出的計算結(jié)果更符合運營隧道的實際情況。
　　2、運營鐵路隧道安全性評定研究
　　在總結(jié)吸收國內(nèi)外研

3、究成果的基礎(chǔ)上，采用實際調(diào)查與理論研究相結(jié)合的萬法，對我國鐵路運營隧道管理的現(xiàn)狀進行分析，基于運營鐵路隧道安全信息表征，歸納總結(jié)出影響隧道安全性的七個主要參數(shù)，并通過相應指標對主要參數(shù)劃分等級，提出定性和定量相結(jié)合的多指標、多參數(shù)運營隧道安全性評定模型和方法。為了獲得較為合理的評價結(jié)果，將隧道襯砌安全性評價指標劃分為三個層次，應用模糊數(shù)學理論，提出了運營鐵路隧道襯砌安全性三級模糊綜合評價方法，并通過工程實例舉例說明該方法的評價過程。計算

4、結(jié)果表明，采用此方法得到的評價結(jié)果與基于經(jīng)驗判斷的評價方法相吻合，證明了此評價方法的可行性和合理性。
　　3、運營隧道襯砌結(jié)構(gòu)剩余壽命評估模型研究
　　以鐵路隧道混凝土整體式襯砌為研究對象，全面分析了影響隧道襯砌結(jié)構(gòu)剩余壽命的諸多因素，包括襯砌與圍巖之間的接觸狀態(tài)、圍巖狀態(tài)劣化、襯砌裂損、滲漏水及凍害、襯砌材料劣化、計算模型等，建立起基于荷載-結(jié)構(gòu)模型的運營隧道襯砌結(jié)構(gòu)剩余壽命評估模型。該模型以襯砌混凝土強度為可變參數(shù)，結(jié)合

5、隧道襯砌結(jié)構(gòu)當前狀況計算襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力，采用破損階段法求出襯砌各截面安全系數(shù)，并以三截面破壞作為襯砌結(jié)構(gòu)剩余壽命終結(jié)的標準，最終確定其剩余壽命。評估模型充分發(fā)揮了隧道襯砌承載力，較好地反映了各主要影響因素，符合運營隧道的實際情況。同時，通過算例分析可知，病害的存在會大大降低襯砌結(jié)構(gòu)承載力安全儲備，縮短其剩余壽命。
　　給出襯砌結(jié)構(gòu)剩余壽命評估流程，重點分析了評估模型主要參數(shù)的獲取方法。襯砌結(jié)構(gòu)幾何尺寸和襯砌與圍巖之間的接觸狀態(tài)可采用

6、隧道限界量測方法結(jié)合地質(zhì)雷達法獲得。襯砌混凝土材料特性，尤其是混凝土強度檢測需要通過大量室內(nèi)試驗、無損檢測來獲得。圍巖狀態(tài)的檢測包括圍巖及襯砌背后回填料的材料特性、圍巖松動高度(圍巖壓力)等的檢測，需要進行室內(nèi)試驗、原位測試和地質(zhì)雷達法檢測確定。襯砌結(jié)構(gòu)裂損、滲漏水及凍害等襯砌病害需進行現(xiàn)場調(diào)查和觀測，病害較嚴重時，需要對襯砌裂損的范圍及發(fā)展情況、水壓力、圍巖凍脹力等進行量測和檢測。
　　4、鐵路隧道襯砌狀態(tài)地質(zhì)雷達檢測模擬試驗研