盾构输水隧洞双层复合衬砌的联合受力分析

针对城市修建的地下盾构双层衬砌输水隧洞,由于隧洞围岩承载能力低、管片与二衬混凝土间可能存在初始间隙,在高内水压力作用下衬砌混凝土承受的应力过大,导致衬砌易出现拉裂和渗漏。本文通过有限元方法,对盾构双层衬砌输水隧洞进行模拟计算分析。结果表明:若管片、二衬之间不存在间隙,则大大降低二衬混凝土的拉应力及管片的压应力,使两者的受力趋于均匀,确保了管片和二衬混凝土组成的双层衬砌结构的联合受力作用。结果可为双层复合衬砌结构进一步优化提供依据。     

岩石围岩盾构钢筋混凝土内衬高内压输水隧洞受力简化分析方法

长距离输水工程在穿越城市群时,往往需要深埋以规避地表及浅层地下的各类建(构)筑物。这种情况下盾构隧洞成为极具优势的选择方案。当这种深埋隧洞的围岩具有较好承载能力时,可以采用钢混凝土内衬与盾构组成复合衬砌,与围岩一起共同承担管道内的高内水压力。而这种隧道结构的内衬往往会发生开裂,进而改变其受力特征,此时内衬、盾构管片与围岩如何共同受力成为了工程设计的重点和难点,对此目前还没有成熟的计算方法和规程。针对钢筋混凝土受内水压开裂后的受力变形特点,提出了钢筋混凝土内衬开裂后刚度减少的等效刚度计算方法,计算在内水压力作用下复合衬砌与围岩共同作用的受力特点。结果表明:当围岩弹性模量达到2 GPa时,这种结构可以具有较好的承载能力;当围岩弹性模量达到5 GPa时,可以承担1 MPa以上的内水压力,围岩具有较好的利用价值。研究结果为盾构钢筋混凝土内衬高压输水隧洞联合受力提供了简化的计算方法。     

输水盾构隧洞内衬自密实混凝土施工技术

针对输水盾构隧洞复合衬砌中自密实混凝土井内高落差垂直运输、洞内长距离水平运输、密闭环形结构入仓、浇筑等施工难题,选用合适的自密实混凝土运输方法和入仓方式,通过模拟试验确定内衬钢管(内模)上的自密实混凝土浇筑孔间距,根据复合衬砌结构特性及自密实混凝土施工性能进行计算分析,合理确定浇筑段长度、分层厚度、入仓速度等浇筑工艺及质量控制措施。在珠三角水资源配置工程深圳分干线(试验项目)上应用,自密实混凝土运输过程骨料不分离、浇筑过程内衬钢管不上浮、未侧移,钻孔取芯结果表明,自密实混凝土的脱空高度(自密实混凝土与拱顶外衬管片之间的空隙)满足设计要求,在回填注浆后密闭环形内衬空间填充饱满,复合衬砌自密实混凝土质量良好,可供同类工程施工参考。     

盾构输水隧洞灌浆式预应力衬砌结构有限元分析

北京市南水北调配套工程东干渠工程输水隧洞施工工法为盾构法,为了提高其抗渗和抗裂特性,并优化内外衬的协同变形,衬砌结构采用了灌浆式混凝土预应力衬砌。研究了隧洞衬砌结构设计参数及工作机理,采用二维有限元计算方法,分析了预应力注浆压力和连接螺栓型号的影响。结果表明:内外衬之间的预应力式注浆可以提高二衬混凝土承受内水压力的能力,预应力注浆压力不宜大于0.3 MPa,否则将影响管片的结构和防水安全;连接螺栓刚度变化对管片和二衬混凝土环向应力的影响很小,结合管片张开对防水、防渗的影响,连接螺栓型号采用M20以上型号均可;随着预应力注浆压力的增加,二衬混凝土受力状态得到明显改善,由全断面受拉构件变成受弯构件,拉应力区明显减小,内外衬协同受力状态得到优化。     

输水盾构隧道纵缝压弯力学性能分析研究

三门核电站二期取排水隧道工程拟采用盾构法修建,拟建隧道存在标准段和特殊段,特殊段采用钢与混凝土复合管片,其与钢筋混凝土管片接头有较大的差别,为了了解两种接头压弯力学性能,有助于方案设计和计算参数取值,开展了接头足尺试验,得到了接头的刚度、强度等参数,以及接头刚度随荷载的变化规律.最后,对比分析了不同接头的力学性能,主要...     

输水隧洞初期支护对二次衬砌受力影响的有限元分析

针对当前输水隧洞二次衬砌设计较少考虑初期支护的影响,文章以蒲石河抽水蓄能电站输水隧洞为例,利用基于有限元分析的荷载释放系数分析法,对初期支护对二次衬砌受力影响进行了数值模拟分析,为输水隧洞二次衬砌设计优化提供一定的理论和实践经验借鉴。     

盾构隧道施工地表变形分析的有限元数值模拟

以钱江通道过江隧道工程为背景，利用有限元方法对盾构隧道施工引起的地表变形进行数值模拟分析，与经验公式计算结果比较，验证了有限元数值分析模型的合理性，同时分析了隧道周围土体移动规律和地表沉降规律。     

输水隧洞预应力混凝土衬砌锚具槽优化设计分析

锚具槽是输水隧洞预应力混凝土衬砌中预应力钢筋张拉与锚固的关键部位,其对预应力混凝土衬砌的可靠性具有重要影响。为探究衬砌结构采用预制装配式免拆模板锚具槽后局部受力状态,依托珠江三角洲水资源配置工程,采用有限元方法开展数值模拟分析,将其与常规锚具槽的受力状态进行了对比。模拟结果表明：免拆模板锚具槽可有效避免混凝土衬砌沿锚具槽角部开裂,提高回填混凝土与衬砌结构混凝土的粘结锚固性能。与常规锚具槽对比,预制装配式免拆模板锚具槽减小了槽口尺寸,提高了混凝土衬砌的整体性,具有施工效率高、工程造价低、施工环境好等优点。     

输水隧道在行波激励下的二维地震反应分析

考虑流-固相互作用时的地上或地下结构地震反应运动方程,对输水隧道二维平面应变进行行波作用下的地震响应分析,比较不同地震动的传播速度对输水隧道地震反应的影响.结果表明:与地震动一致输入相比,行波效应将对输水隧道的地震响应产生有利影响,只是影响不大;随着地震动传播速度的下降,其地震响应的有利影响增大,即其地震响应减弱.     

上海某地铁隧道衬砌内力及沉降变形分析

依据上海市地铁15号线某区间岩土勘察所获得的地层资料,采用惯用法对地铁隧道衬砌内力进行计算与分析。针对地铁盾构施工引起的地表沉降问题,本文分别采用Peck公式计算、 FLAC3D软件模拟两种方法对上海地铁15号线某区间盾构隧道施工引起的地面沉降进行了计算与分析,得出了不同地层损失率及不同强度混凝土注浆支护下的地表沉降值,对国内地铁建设具有一定的指导与参考意义。     

某输水钢管外防腐层严重破坏原因分析及修复方案建议

某自来水公司输水钢管在运行8年后外防腐层受到严重破坏,从人为踩踏、光照、藻类繁殖、潮汐变化、阴极保护、自然腐蚀等多方面分析防腐层被损坏原因,并提出修复建议。     

非对称超浅埋大偏压三层衬砌双连拱隧道施工方案优化

为优化双连拱隧道施工方案降低围岩沉降量，以荣乌高速公路黄土岭隧道为依托，采用岩土分析软件ＧＴＳＮＸ模拟黄土岭隧道的施工过程，定量分析了多种复杂情况下双连拱隧道在采用不同施工方案时围岩的应变情况，说明了隧道偏压情况下先开挖偏压较大一侧洞室有利于降低隧道围岩变形量以及三层衬砌中第一次初支较第二次初支对降低围岩变形量的影响更大，得出的优化方案可为今后相关的双连拱隧道施工提供科学依据与技术指导。     

岩土复合地层盾构隧道对地表变形及应力分析的研究

考虑到岩体与土体力学性质的差异,利用复变函数结合随机介质理论建立岩土复合地层隧道开挖的力学解析模型,将理论计算结果与数值模拟、现场实测结果进行对比。结果表明：解析解、数值解与实测值三者的吻合度相对较高,且数值解与理论解的沉降槽宽度保持一致,说明该理论计算方法具有较高的可信度。随后讨论了作用于岩、土层分界面不同竖向荷载、岩层隧道埋深与其半径之比以及岩体泊松比等参数对地表变形及洞周应力的影响。结果表明：随着岩、土层分界面竖向荷载的增加,地表沉降也不断增大,洞周环向压应力在隧道拱腰附近显著增大而拱顶环向拉应力变化相对缓慢;随着深径比h/r的减小,地表沉降逐渐增大,当h/r≥3时,增大深径比对洞周环向应力的影响相对较小;岩体泊松比越大,则地表沉降越小,洞周环向应力分布越均匀。