盾构隧道管片接缝三元乙丙橡胶密封垫力学性能影响因素敏感度分析

为研究盾构隧道管片接缝三元乙丙橡胶密封垫力学性能的影响因素,首先,以实际工程为背景,采用自主设计的试验系统进行试验,并以此验证数值模型的可靠性; 然后,利用数值模型,采用正交分析方法,对密封垫断面参数(开孔形状、断面开槽数量、断面开孔率)、密封垫橡胶材料硬度、密封垫拼装姿态(张开量、错位量)进行六因素三水平的密封垫力学性能影响因素的敏感度分析; 最后,结合力学性能研究与防水性能预测需求,提出以闭合压缩力、密封垫接触应力分布作为分析指标。研究结果表明: 1)针对密封垫装配时所需的闭合压缩力,其影响因素主次顺序为张开量、断面开孔率、橡胶硬度、开槽数量、开孔形状、其他因素以及错位量; 2)密封垫接触应力分布的影响因素主次顺序为开孔形状、断面开孔率、错位量、其他因素、张开量、橡胶硬度、开槽数量。根据研究结果选取对密封垫力学性能影响较为显著的因素进行单因素分析,然后根据分析结果及橡胶垫密封垫防水性能预测方法, 提出背景工程管片接缝密封垫的优化方案。     

错台对盾构管片纵缝压弯力学性态的影响

管片错台是盾构隧道的常见病害,严重危害了隧道的安全及耐久性,但关于错台对管片结构力学性能的影响研究还不充分,其发生机制尚不明确。采用足尺试验和数值模拟研究了错台对管片纵缝抗弯性能的影响。首先,针对错台管片接缝试件进行正负弯矩下的足尺压弯试验,建立并验证了考虑混凝土损伤的三维精细化错台接缝数值模型,综合试验数据和数值结果,总结了错台纵缝的破坏过程和破坏特征;然后,开展不同错台量工况下隧道纵缝的数值模拟计算,分析了不同错台量对管片接缝力学性态的影响。结果表明：错台管片接缝的破坏过程可分为5个阶段,阶段间的4个特征点分别为螺栓开始受力、管片明显损伤、管片顶部闭合和接缝破坏。错台对正弯矩接缝力学性能影响较小,但对负弯矩接缝抗弯能力影响明显,极限负弯矩承载力下降11.7%,第1阶段刚度下降22.8%,并且两者均随错台量的增加而线性减小。相对于无错台工况,错台接缝会引起螺栓对螺栓孔混凝土过度挤压,使其出现严重压溃,且负弯矩下管片内侧受力不对称导致受压损伤加剧,会提前形成因开裂导致的渗漏水通道。因此,在隧道运营阶段,应根据错台量正确预估接缝的承载力,并考虑错台可能引起的局部混凝土压溃等混凝土病害及二...     

高水压盾构隧道管片接缝防水可靠性试验研究

盾构隧道管片衬砌防水至关重要,而在东亚地区大部分盾构隧道都采用单层衬砌,由于没有内衬,则弹性密封垫的可靠性变得更为关键.作者以南京市纬三路过江隧道工程为依托,研制了全新的高水压、全自动三向加载防水性能试验系统,并运用工程实际1∶1的弹性密封垫和混凝土试件,进行了多组密封垫装配力及一字缝、T字缝防水性能试验,从而研究优化出了性能、结构优异的三元乙丙橡胶弹性密封垫断面形式.试验结果表明,密封垫装配力与其防水性能存在很大程度上的相关性;密封垫的硬度、沟槽填充率在不同程度上对密封垫防水性能有直接影响.     

膨胀土大型渗透试验研究

膨胀土大型的渗透试验用渗透箱进行,研究了在渗透过程中土体体积含水量、总吸力、相对湿度和表面竖向位移的变化,并根据试验结果得到了体积含水量与吸力的关系。研究结果表明:体积含水量和相对湿度均随着渗透时间的增加而增大,其变化过程与所处位置有关;土体吸力随着渗透时间的增加而减小;降雨入渗可能造成路堤破坏;土体表面竖向位移逐渐增加,在中心位置处达到最大值;土体体积含水量与吸力在半对数坐标下大致呈线性关系。     

机械化配套在秦岭公路隧道2号竖井施工中的应用

叫针对秦岭公路隧道2号竖井井筒深、岩石硬、直径大、交通不便以及工期紧等特点,提出了进行机械化配套对快速安全施工的重要性;采用合理的机械化设备配套方案和维修制度,做到了打眼配套、出矸配套、喷射混凝土配套,取得了连续数月掘进尺超过50m的好成绩。实践表明：机械化配套的应用具有良好的经济和社会效益。     

基于机械臂的隧道波纹钢支护结构装配控制技术探究

为研究隧道新型波纹钢初期支护快速装配施工技术,基于隧道施工常用工业机械臂分析实现搬运装配等特定功能的控制方 法和二次开发手段。主要研究和结论如下: 1)从机械臂的计算机集成控制角度出发,提出实现工业机械臂二次开发功能(如智能 装配或搬运)的研究思路。研究中选用ABB 机器人RobotStudio 离线编程平台,完成机械臂运动算法的预编程。机械臂与计算机之 间采用PC SDK 方式进行通信,交换运动目标点等数据。在计算机端联合开发设计C#程序模块,实现网络集成控制及用户交互的 功能。2)为验证控制方案的合理性,在RobotStudio 中导入波纹钢3D 模型并搭建机械臂装配虚拟仿真试验平台,设置工作站I/ O 信 号逻辑。3)利用二次开发软件控制波纹钢搬运装配运动的仿真试验运行成功,验证了基于机械臂的波纹钢装配集成控制技术的可 行性,虚拟试验仿真数据可以为实际应用提供可靠的参考,并为未来波纹钢支护结构装配施工智能化的相关研究提供基础成果。     

基于岩土控制变形工法的公路隧道施工变形分析——以野猪山隧道为例

宁波野猪山公路隧道右线出口段埋深浅、围岩差,采用岩土控制变形工法施工。该工法在我国公路隧道施工中几乎未有使用。本文通过数值模拟和现场监测数据对比分析,得出:1)隧道地表沉降的开挖空间效应约为0.6倍跨径,并据敏感程度划分为沉降敏感区、敏感过渡区、稳定区3个区域;2)隧道拱顶沉降约60%发生在掌子面到达监测断面前,开挖空间效应稍大于单倍跨径;3)隧道掌子面挤出变形呈外凸抛物面形态,建议施工中纤维锚杆的搭接长度设为6 m,并据挤出变形发展速率划分为快速发展、稳定发展、基本稳定3个阶段。     

上海市高水压深层排水盾构隧道管片接缝密封垫形式试验研究

为使接缝处弹性密封垫在张开8 mm、错位10 mm的情况下仍能满足1.2 MPa高水压长期防水性能设计要求以及保证盾构拼装能力,对采用双道耐高水压密封垫的上海市深层排水盾构隧道工程接缝防水密封垫断面形式进行设计。对不同断面密封垫进行防水性能以及闭合压缩力数值模拟,通过对比分析、不断优化,得到防水和力学性能较优的密封垫断面形式,并进行管片接缝防水性能试验和闭合压缩力试验。试验结果表明:采用推荐断面形式的密封垫在邵尔A硬度为67度时,在精确装配下和接缝张开8mm、错位10 mm的情况下均满足1.2 MPa的长期防水能力要求,且适应盾构的拼装能力。     

公路隧道概率极限状态设计方法

随着结构设计方法的发展,将可靠度理论应用于公路隧道工程设计是当今的发展趋势.介绍了可靠度理论在隧道工程中的现状,指出公路隧道可靠度研究中关于不同跨度的荷载、围岩抗力系数等的统计特征的研究较少,使得公路隧道概率极限状态设计存在困难.鉴于此,重点分析了公路隧道可靠度分析方法,提出了实现公路隧道概率极限状态设计的思路.探讨了...     

带接头盒矩形盾构接头正向抗弯三维有限元分析

大弯矩小轴力的内力工况对大断面矩形盾构管片接头的构造设计提出了挑战。接头盒作为一种接头预埋件,其合理设计以及与混凝土共同受力机理值得研究。在梁-弹簧模型中接头抗弯转动弹簧刚度值具有明显的非线性,目前主要依靠足尺管片接头力学试验获取。鉴于数值模拟容易开展,同时基于某大断面盾构管片接头足尺抗弯力学试验数据,文章采用ABAQUS大型有限元软件建立了带有接头盒矩形盾构管片纵缝接头的三维精细化计算模型。针对这类带有接头盒的大断面盾构管片接头,重点考查在正弯矩工况下接头构造设计的合理性,研究轴力对接头正向抗弯性能的影响,分析接头的破坏形态。结果表明,正弯矩工况下接头的弯矩-转角全过程曲线可以简化为三折线模型;在一定范围内,轴力的施加可有效推迟管片接头进入塑性以及破坏阶段,而对各阶段抗弯刚度的数值影响并不明显。