盾构隧道预应力管片的两维有限元数值模拟与分析

针对预应力混凝土管片这一新型的盾构隧道衬砌结构进行了模型试验研究,介绍了利用有限元方法进行模拟计算的过程,采用不同的接头力学模型对其整环试验进行了两维模拟,在与试验结果分析比较的基础上,得出合适的模型参数,为预应力管片用于设计和施工奠定了基础。     

近间距平行泥水盾构隧道推进方案三维数值模拟

为确定某近间距大直径泥水平衡式盾构隧道工程推进方案,运用数值模拟分析手段,对该隧道工程盾构同向推进和异向推进两种施工方案进行三维动态施工模拟,对比分析了不同推进方案所引起的地表沉降、深部土体位移和隧道附近土体受力.数值结果表明.同向推进方案比异向推进方案能更有效地减小对地表沉降和隧道附近土体扰动及紧邻隧道的影响.     

岩土介质非线性弹性本构关系位移反分析

针对基坑开挖过程中土体的非线性弹性变形，本文采用邓肯-张模型进行反演计算，用非线性弹性有限元法模拟基坑的开挖过程。在此基础上发展了考虑施工过程的非线性弹性位移的优化反分析技术，该技术采用全局优化的遗传算法，根据地下连续墙位移量测值反演土体中相对敏感的参数K、c，所得结果较为理想。     

扩底抗拔桩极限承载力半经验半理论计算方法与试验验证

文章考虑了土体力学特性,以及桩身材料性质、桩长与桩径(含扩底直径)、桩顶埋深、桩顶卸载与加载、群桩效应等诸多因素的影响,结合工程经验给出了计算扩底抗拔桩极限承载力的半经验半理论方法;根据扩底抗拔桩破坏面位置不同,将扩底抗拔桩破坏模式分为三类(即破坏面延伸至地表的整体剪切破坏、破坏面介于地表与扩孔段之间的局部剪切破坏与破坏面位于扩孔段附近的冲剪破坏),推导出了整体剪切破坏模式的极限平衡状态方程;并依据扩底抗拔桩轴对称条件与土体抗拉强度小的力学特征,给出了求解整体破坏面的微分筒数值解法;利用经验法估算了局部剪切破坏、冲剪破坏模式下的端阻力,进而给出了任意土层中扩底抗拔桩承载力计算步骤与方法;最后,结合一足尺试验的计算分析与承载力测试比较,验证了计算方法的可靠性与精确度。     

受压状态下盾构隧道接缝密封垫老化性能研究

随着盾构隧道技术的发展,对接缝密封垫长期防水能力的可靠性要求不断提高。为探索温度作用对盾构隧道管片接缝三元乙丙橡胶(EPDM)密封垫力学性能的影响规律,研究盾构隧道管片接缝EPDM密封垫的长期力学性能,开展受压状态EPDM密封垫100℃以上高温老化试验,对高温老化后的密封垫进行力学性能试验与微观试验。研究发现：受压状态下高温老化后的密封垫,其接触应力显著降低,截面孔洞变小,最大的不可恢复变形量超过了压缩量的50%。而无压缩状态下老化的密封垫接触应力损失不大,在部分情况下甚至有所增强,其截面高度与孔洞没有明显变化。说明压缩力会促使高温老化后密封垫产生更大的永久变形,加快其接触应力的衰减。为更真实地表征温度对接缝密封垫的劣化机制,试验应采用受压状态下密封垫,并将温度控制在100℃以内。受压状态下老化的密封垫,其接触应力随着老化时长、老化温度的增长而减小。错台对接触应力的影响随着老化时长、老化温度的增大而减小。老化后EPDM的热氧稳定性、分子结构变化不大,微观表面产生了坑洞与裂缝,说明密封垫老化后橡胶表面劣化是接触应力衰减的诱因。与橡胶化学性能的老化相比,橡胶永久变形引起的密封垫截面变化对防...     

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。     

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.     

火灾高温后盾构隧道管片-加固体界面粘结性能试验研究

用复合腔体加固体加固隧道结构是一种新型的加固方法,为了掌握火灾高温后复合腔体加固盾构隧道后界面的粘结性能,开展了50~400℃高温处理后粘结剂力学性能试验和混凝土立方体试件-复合腔体界面双面剪切试验。试验结果表明:1)在较低温度条件下,温度升高能优化粘结剂的力学性能;在较高温度下,粘结剂的力学性能随着温度的升高而降低,粘结剂的力学性能在150℃温度条件下最优,在超过300℃温度条件下,力学性能几乎失效。2)高温后混凝土-复合腔体界面破坏形式分为A,B,C3种类型,混凝土-复合腔体界面的剪切刚度随着温度的升高而降低;混凝土-复合腔体界面粘结性能的最佳工作温度TP在50℃左右,完全失效温度Tf为300~400℃,在较低温度(15℃和50℃)、较高温度(100℃和200℃)和高温(250℃~Tf)条件下,影响混凝土-复合腔体界面粘结性能的主要因素分别是混凝土的剪切强度、碳纤维布-钢管界面的粘结性能和混凝土-粘结剂界面的粘结性能。     

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。     

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。