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隧道襯砌結(jié)構(gòu)健康診斷是一項亟需開展的課題。本文在廣泛查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻資料的基礎(chǔ)上,通過理論分析、數(shù)值計算、室內(nèi)相似模型試驗和現(xiàn)場檢測相結(jié)合的技術(shù)手段對隧道襯砌結(jié)構(gòu)病害主成因、運營隧道常見質(zhì)量缺陷和常見病害的一般規(guī)律、襯砌背后空洞和襯砌裂縫對隧道結(jié)構(gòu)安全性的影響規(guī)律以及隧道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評定等幾項內(nèi)容進行了深入研究。 主要研究工作和研究結(jié)論如下： (1)針對目前隧道工程界對隧道質(zhì)量缺陷與隧道病害概念混淆的現(xiàn)狀,建立了隧道質(zhì)量缺陷和隧道病害的基本概念,并分析了兩者的區(qū)別與聯(lián)系。 (2)根據(jù)隧道襯砌結(jié)構(gòu)病害及成因的調(diào)查資料,提出了基于對應(yīng)分析模型的隧道襯砌結(jié)構(gòu)病害主成因挖掘方法,為隧道襯砌結(jié)構(gòu)病害主成因的分析提供了一種新的研究方法；實例分析的結(jié)果表明,導(dǎo)致隧道襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害的主成因為襯砌背后空洞、襯砌厚度不足、圍巖處理不當(dāng)和塑性地壓4個因素。 (3)對寧波地區(qū)國省道隧道的現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析,獲取了運營隧道襯砌強度和碳化深度、襯砌厚度、襯砌背后空洞特征以及襯砌裂縫特征等常見隧道質(zhì)量缺陷和隧道病害的一般規(guī)律。 (4)基于理論分析、數(shù)值計算和室內(nèi)模型試驗等研究方法對襯砌背后空洞的致害性機理進行了系統(tǒng)研究,具體研究成果如下：①基于平面彈性復(fù)變函數(shù)的基本理論推導(dǎo)了考慮襯砌背后空洞影響的圍巖應(yīng)力及位移的理論計算公式；②通過數(shù)值計算研究了不同側(cè)壓力系數(shù)條件下不同位置和不同范圍襯砌背后空洞對隧道襯砌結(jié)構(gòu)安全性的影響規(guī)律；③通過室內(nèi)相似模型試驗?zāi)M了素混凝土襯砌結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)背后存在不同位置、不同范圍空洞時隧道襯砌結(jié)構(gòu)的變形特征、受力特點和破壞模式,獲取的試驗結(jié)果可為隧道現(xiàn)場檢測與維修加固工作提供借鑒。 (5)基于小波變換、灰色理論和突變理論建立了針對隧道襯砌裂縫監(jiān)測數(shù)據(jù)的襯砌裂縫穩(wěn)定性判據(jù)和一般分析流程,為隧道襯砌裂縫現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)的科學(xué)分析提供了一種新的方法；基于混凝土斷裂力學(xué)建立了隧道襯砌結(jié)構(gòu)已有裂縫的穩(wěn)定性判據(jù)和一般分析流程,并通過工程實例驗證了兩種方法研究隧道襯砌結(jié)構(gòu)裂縫穩(wěn)定性的有效性。(6)針對目前隧道工程界已有的隧道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評定方法存在的不足,本文給出了“隧道健康度”的科學(xué)內(nèi)涵,并通過隧道健康度函數(shù)建立了隧道現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)和評定結(jié)果之間的量化關(guān)系,提出了一種基于現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)的隧道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況分段式量化評定方法。