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隧道襯砌結構健康診斷是一項亟需開展的課題。本文在廣泛查閱國內外相關文獻資料的基礎上,通過理論分析、數(shù)值計算、室內相似模型試驗和現(xiàn)場檢測相結合的技術手段對隧道襯砌結構病害主成因、運營隧道常見質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構安全性的影響規(guī)律以及隧道襯砌結構技術狀況評定等幾項內容進行了深入研究。 主要研究工作和研究結論如下： (1)針對目前隧道工程界對隧道質量缺陷與隧道病害概念混淆的現(xiàn)狀,建立了隧道質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)隧道襯砌結構病害及成因的調查資料,提出了基于對應分析模型的隧道襯砌結構病害主成因挖掘方法,為隧道襯砌結構病害主成因的分析提供了一種新的研究方法；實例分析的結果表明,導致隧道襯砌結構產(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基于平面彈性復變函數(shù)的基本理論推導了考慮襯砌背后空洞影響的圍巖應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構安全性的影響規(guī)律；③通過室內相似模型試驗模擬了素混凝土襯砌結構和鋼筋混凝土襯砌結構背后存在不同位置、不同范圍空洞時隧道襯砌結構的變形特征、受力特點和破壞模式,獲取的試驗結果可為隧道現(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)的科學分析提供了一種新的方法；基于混凝土斷裂力學建立了隧道襯砌結構已有裂縫的穩(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構裂縫穩(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構技術狀況評定方法存在的不足,本文給出了“隧道健康度”的科學內涵,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)和評定結果之間的量化關系,提出了一種基于現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)的隧道襯砌結構技術狀況分段式量化評定方法。