Skewed pressure characteristics induced by step-by-step excavation of a double-arch tunnel based on infrared thermography

Abstract

Original scientific paper In order to obtain the skewed pressure characteristics, the physical model tests, adopting two kinds of excavation sequences of the bench method and the expanding method, were conducted under the different confining pressures for observation thermal radiation characteristics of the skewed pressure induced by step-by-step excavation for a double-arch tunnel. Firstly, under uniaxial compression test, the cylindrical specimen presented the cooling effect, the correlations between the axial stress of the cylindrical specimen and its surface thermal radiation temperature displayed negative nonlinear correlation in the pre-peak curve and linear correlation in the post-peak curve, respectively. Secondly, for the physical model tests, the stress-temperature-time curves showed obvious two-phase trend as first moderate decline and then rapid decline stages, and the latter was slower than the former for an excavation step after all excavations being completed. The results showed that for two different excavation sequences, the failure positions on the vault of the double-arch tunnel due to being unloaded are diametrically opposed. Then the corresponding relationships between the skewed pressure induced by double-arch tunnel excavation and the temperature field of the infrared thermal radiation were revealed, which can provide a reference for the reasonable excavation and security support of the double-arch tunnel. Keywords: double-arch tunnel; excavation; infrared radiation; physical model; skewed pressure Značajke asimetričnog tlaka induciranog postupnim iskapanjem tunela s dvostrukim svodom na osnovu infracrvene termografijeIzvorni znanstveni članak U svrhu dobivanja značajki asimetričnog tlaka provedena su ispitivanja fizičkog modela, primjenom dviju vrsta nizova iskopavanja metode etaže i metode širenja, kod tlaka različitog ograničenja za promatranje značajki toplinskog zračenja asimetričnog tlaka induciranog postupnim iskapanjem tunela s dvostrukim svodom. Najprije, kod jednoosnog ispitivanja na pritisak, cilindrični uzorak je predstavljao učinak hlađenja, a korelacije između aksijalnog naprezanja cilindričnog uzorka i njegove temperature zračenja na površini pokazale su negativnu nelinearnu korelaciju u krivulji prije vršnog naprezanja i linearnu korelaciju krivulje nakon vršnog naprezanja. Zatim, za ispitivanje fizičkog modela, krivulje naprezanje-temperatura-vrijeme pokazivale su očiti dvofazni trend kao najprije umjereni otklon, a zatim stadije rapidnog otklona, koji su bili slabiji od prethodnih za jedan korak iskapanja nakon završetka svih iskapanja. Rezultati su pokazali da su za dva različita slijeda iskapanja, mjesta kvara na svodu tunela nastala zbog rasterečenja, dijametralno suprotna. Tada su otkriveni i odgovarajući odnosi između asimetričnog tlaka nastalog iskapanjem tunela s dva svoda i temperaturnog polja infracrvenog toplinskog zračenja, što može biti preporuka za razumno iskopavanje i veću sigurnost tunela s dva svoda.Ključne riječi: asimetrični tlak; fizički model; infracr...