目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 目的及意義 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 黃土本構(gòu)關(guān)系及其在襯砌結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用 3
1.2.2 隧道襯砌試驗設(shè)備研發(fā) 5
1.2.3 黃土隧道圍巖惡化對襯砌結(jié)構(gòu)的影響研究 8
1.2.4 隧道襯砌結(jié)構(gòu)裂縫研究 9
1.2.5 健康評價體系研究 11
1.2.6 隧道裂縫修補方法及材料研究 12
1.2.7 地聚合物膠凝材料及性能研究 15
1.3 本書主要內(nèi)容 18
第2章 結(jié)構(gòu)性鄧肯-張本構(gòu)模型及其二次開發(fā) 20
2.1 概述 20
2.2 黃土的結(jié)構(gòu)性參數(shù)及公式擬合 20
2.2.1 三軸剪切條件下黃土結(jié)構(gòu)性參數(shù)msε 20
2.2.2 三軸剪切條件下黃土結(jié)構(gòu)性參數(shù)msε的公式擬合 22
2.2.3 三軸剪切條件下黃土結(jié)構(gòu)性參數(shù)msε計算軟件設(shè)計 27
2.3 靜荷作用下非飽和黃土的結(jié)構(gòu)性鄧肯-張本構(gòu)模型 29
2.3.1 結(jié)構(gòu)性鄧肯-張本構(gòu)模型的推導(dǎo) 30
2.3.2 黃土結(jié)構(gòu)性鄧肯-張本構(gòu)模型的二次開發(fā) 32
2.3.3 ANSYS中黃土結(jié)構(gòu)性鄧肯-張本構(gòu)模型的驗證 40
2.4 小結(jié) 42
第3章 圍巖浸水惡化后黃土隧道襯砌受力數(shù)值計算 43
3.1 概述 43
3.2 黃土隧道圍巖浸水及襯砌結(jié)構(gòu)劣化的客觀存在 43
3.3 黃土裂縫浸水?dāng)U散范圍 45
3.4 建立有限元模型 46
3.4.1 本構(gòu)關(guān)系與單元選擇 47
3.4.2 邊界條件和模型參數(shù) 47
3.4.3 計算工況的確定 48
3.5 二次襯砌表面接觸壓力結(jié)果分析 50
3.5.1 兩側(cè)拱腳圍巖浸水 50
3.5.2 兩側(cè)拱腰圍巖浸水 52
3.5.3 一側(cè)（右側(cè)）拱腳圍巖浸水 55
3.5.4 一側(cè)（右側(cè)）拱腰圍巖浸水 56
3.5.5 一側(cè)（右側(cè)）拱腳圍巖與另一側(cè)（左側(cè)）拱腰圍巖浸水 58
3.6 小結(jié) 59
第4章 隧道襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)性能測試平臺的研發(fā)與試驗設(shè)計 61
4.1 概述 61
4.2 隧道襯砌力學(xué)性能測試平臺的設(shè)計 61
4.2.1 驅(qū)動系統(tǒng) 62
4.2.2 加載系統(tǒng) 63
4.2.3 控制系統(tǒng) 64
4.3 試驗測試平臺安全性驗算 66
4.4 測試平臺的操作流程 71
4.5 試驗測試平臺可靠性驗證 73
4.6 黃土圍巖浸水惡化下隧道襯砌模型試驗設(shè)計 75
4.6.1 相似理論及量綱分析 75
4.6.2 試驗相似條件及相似常數(shù) 78
4.6.3 襯砌相似材料試驗 80
4.7 模型襯砌制作 84
4.8 試驗測試內(nèi)容及元件布設(shè) 89
4.8.1 量測內(nèi)容與目的 89
4.8.2 測試元件布設(shè) 89
4.9 加載工況 90
4.9.1 開始加載至未浸水階段加載 90
4.9.2 不同浸水工況下加載 91
4.9.3 浸水5m至模型失穩(wěn)階段加載 94
4.10 小結(jié) 95
第5章 黃土圍巖浸水惡化下襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)性能演化特征 96
5.1 概述 96
5.2 不同浸水工況下襯砌應(yīng)變分布規(guī)律 96
5.2.1 未浸水階段 97
5.2.2 不同浸水工況 98
5.3 圍巖浸水過程中襯砌內(nèi)力變化及分布 108
5.3.1 襯砌軸力變化及分布 108
5.3.2 襯砌彎矩變化及分布 118
5.3.3 內(nèi)力變化及分布 128
5.4 小結(jié) 129
第6章 黃土圍巖浸水惡化下襯砌結(jié)構(gòu)性能劣化機理 132
6.1 概述 132
6.2 襯砌變形和裂縫發(fā)展規(guī)律 132
6.2.1 兩側(cè)拱腳圍巖浸水 132
6.2.2 兩側(cè)拱腰圍巖浸水 135
6.2.3 一側(cè)（右側(cè)）拱腳圍巖浸水 138
6.2.4 一側(cè)（右側(cè)）拱腰圍巖浸水 141
6.2.5 一側(cè)（右側(cè)）拱腳圍巖與另一側(cè)（左側(cè)）拱腰圍巖浸水 144
6.3 圍巖浸水條件下襯砌裂縫分布特征 147
6.3.1 橫斷面裂縫類型分布規(guī)律 147
6.3.2 裂縫形態(tài)分布規(guī)律 149
6.3.3 開裂部位分布規(guī)律 150
6.3.4 縱向貫穿長度分布規(guī)律 150
6.3.5 開裂深度分布規(guī)律 152
6.3.6 貫通類型分布規(guī)律 154
6.3.7 內(nèi)外側(cè)分布規(guī)律 155
6.3.8 壓板相對位置分布規(guī)律 156
6.4 襯砌結(jié)構(gòu)能量變化分析 158
6.4.1 襯砌開裂對整體結(jié)構(gòu)卸能范圍分析 158
6.4.2 襯砌開裂對局部結(jié)構(gòu)卸能范圍分析 161
6.5 帶裂縫襯砌可承擔(dān)荷載比 167
6.6 圍巖浸水襯砌劣化后襯砌重點加固位置及加固目標 169
6.6.1 裂縫分布特征判斷圍巖浸水類型 169
6.6.2 圍巖浸水惡化下襯砌劣化后襯砌重點加固位置及加固目標 169
6.7 小結(jié) 171
第7章 圍巖浸水惡化下黃土公路隧道結(jié)構(gòu)健康綜合評價體系 174
7.1 概述 174
7.2 評價體系構(gòu)建總體思路 174
7.3 評價等級的確定 175
7.4 安全隸屬度函數(shù)構(gòu)建 176
7.4.1 現(xiàn)行分級評定標準缺陷 176
7.4.2 安全等級隸屬度 176
7.4.3 建立安全等級隸屬函數(shù) 177
7.5 評價體系各構(gòu)建要素分級 178
7.5.1 裂縫（內(nèi)因）分級 178
7.5.2 圍巖（外因）分級 186
7.5.3 耦合程度分級 186
7.5.4 耦合關(guān)系分級及調(diào)整標準 188
7.6 綜合評價體系評定原則及評價流程 189
7.6.1 綜合評價體系評定原則 189
7.6.2 隧道評定區(qū)段評定單元劃分 191
7.6.3 各評定單元健康等級評定 191
7.6.4 隧道襯砌結(jié)構(gòu)整體健康等級評定 192
7.6.5 評價流程 192
7.7 襯砌結(jié)構(gòu)健康綜合評價體系可靠性驗證 193
7.7.1 檢驗工況選取 193
7.7.2 檢驗工況評價過程演示及評定結(jié)果 193
7.7.3 其余檢驗工況評定結(jié)果 195
7.7.4 檢驗工況評定結(jié)果分析 200
7.8 小結(jié) 201
第8章 隧道結(jié)構(gòu)裂縫修補材料的配合比及性能研究 203
8.1 概述 203
8.2 試驗原材料 203
8.3 地聚合物膠凝材料的配合比 204
8.3.1 地聚合物膠凝材料的影響因素 204
8.3.2 配合比對抗折強度的影響 205
8.3.3 配合比對抗壓強度的影響 210
8.3.4 配合比對黏結(jié)強度的影響 213
8.3.5 最佳配合比的確定 216
8.4 地聚合物膠凝材料的性能試驗 217
8.4.1 地聚合物膠凝材料的抗壓強度試驗 217
8.4.2 地聚合物膠凝材料的抗折強度試驗 219
8.4.3 地聚合物膠凝材料的凝結(jié)時間試驗 220
8.4.4 地聚合物膠凝材料的X射線衍射試驗 222
8.4.5 地聚合物膠凝材料的SEM試驗 223
8.5 小結(jié) 224
第9章 試驗平臺研制與試驗設(shè)計 226
9.1 概述 226
9.2 隧道襯砌裂縫診治平臺簡介 226
9.3 平臺應(yīng)力公式的推導(dǎo) 230
9.3.1 力學(xué)公式 230
9.3.2 力學(xué)計算 231
9.4 試件的制作和修補材料的調(diào)配 232
9.4.1 混凝土試件的制作 232
9.4.2 修補材料的調(diào)配 233
9.5 平臺應(yīng)用 234
9.6 小結(jié) 235
第10章 隧道襯砌裂縫修補模型試驗及工藝流程 237
10.1 概述 237
10.2 無張拉應(yīng)力狀態(tài)下裂縫修補試驗及結(jié)果分析 237
10.3 張拉應(yīng)力狀態(tài)下裂縫修補試驗及結(jié)果分析 240
10.4 帶水狀態(tài)下裂縫修補試驗及結(jié)果分析 242
10.4.1 帶水狀態(tài)下裂縫修補試驗 242
10.4.2 地聚合物防水性能試驗 245
10.5 地聚合物膠凝材料修補工藝流程 246
10.5.1 無滲漏水隧道裂縫的修補工藝 247
10.5.2 滲漏水隧道裂縫的修補工藝 248
10.6 小結(jié) 248
參考文獻 250