高铁暗挖隧道接缝防水密封性能数值模拟分析

以某隧道工程为例,采用大型有限元软件ABAQUS对弹性橡胶防水密封垫的防水失效机理进行了数值模拟分析,然后分别建立Mooney Rivlin模型、有限元模型与弹性橡胶防水密封垫接触应力松弛时变模型,基于此,分析开缝和错缝防水密封垫的防水破坏机理。通过研究发现,当接缝张开时,渗漏主要发生在密封垫之间的接触面上,而当错缝位移增大时,则由密封垫接触面渗漏变为密封垫与混凝土管片沟槽的接触面渗漏。     

不同压缩状态下密封垫的防水性能研究

以国内某城市地铁盾构隧道弹性密封垫断面设计为背景,从弹性密封垫的防水机理出发,采用有限元软件模拟密封垫在实际管片沟槽中的工作状态,分析得出不同压缩量情况下密封垫接触平面之间接触应力的分布及随压缩量的变化情况。基于接触应力与密封垫防水性能的关系,得到密封垫防水性能随压缩量的变化规律,为密封垫最终的断面优化提供依据。     

防控盾构隧道渗漏灾变的管片密封垫尺寸优化

增加密封垫防水性能可有效减少管片接缝渗漏现象的发生,进而提高隧道渗漏防控可靠度。优化密封垫截面尺寸可明显提高密封垫防水性能,因此,针对密封垫截面外轮廓尺寸取值对密封垫防水性能的影响进行数值模拟。采用ABAQUS内嵌网格求解变换技术解决数值模拟计算收敛困难的问题,结合已有研究成果验证该技术的可行性。通过对比分析计算结果得到密封垫接触应力和闭合压力随压缩度的变化规律,为提高密封垫防水性能提供新思路。     

地铁盾构隧道管片接缝复合型密封垫防水研究

针对盾构管片接缝密封垫单一型与复合型密封垫断面,利用非线性有限元软件ABAQUS对盾构隧道密封垫防水进行数值模拟研究,分别对单一型密封垫和复合型密封垫在不同张开量条件下的防水性能进行量化分析,并通过复合型密封垫遇水膨胀橡胶块的膨胀作用进行分析。研究表明:(1)随着接缝张开量不断增大,复合密封垫的防水性能逐渐由密封垫压缩产生的接触应力转化为遇水膨胀橡胶的膨胀作用产生的膨胀应力,对比单一型密封垫,其具有二次防水效果;(2)增大复合密封垫遇水膨胀橡胶块厚度与宽度有利于提高密封垫二次防水性能,其防水性能在允许张开量范围内和允许张开量范围外分别增长39%和117%左右,同时考虑应力松弛因素,需要对遇水膨胀橡胶块几何截面进行合理取值。     

盾构密封垫材质选型试验研究

以成都地铁1号线盾构隧道管片密封垫材质选型为背景．对非膨胀型与复合型两类密封垫的特性进行了对比，通过水密性试验、应力松弛和蠕变试验研究了两类密封垫的防水性能。根据试验结果，推荐成都地铁1号线盾构隧道采用单一非膨胀型密封垫。     

盾构管片弹性密封垫断面设计与优化

以国内某城市地铁盾构隧道弹性密封垫断面设计为背景,从弹性密封垫的防水机理出发,考虑实际工况并结合管片拼装的需要,分析并提出盾构隧道管片弹性密封垫断面的主要设计参数.基于对国内外多个已建盾构隧道弹性密封垫的分析,初步拟定出适合该隧道的弹性密封垫断面形式.通过有限元数值模拟,得到不同压缩量下弹性密封垫的变形特性、接触面压应力分布、压缩所需顶推力等,据此对盾构隧道管片接缝弹性密封垫断面进行调整和优化,并最终得到满足各项设计要求的弹性密封垫断面形式.     

盾构隧道管片拼装错缝对密封垫防水性能的影响研究

盾构隧道管片接缝处易发生渗漏,是隧道防水设计的关键环节之一,而弹性密封垫防水是接缝防水的重点内容。弹性密封垫的防水性能除了与断面特性有关之外,也会受到管片拼装状态的影响。结合隧道管片接缝的防水设计,利用有限元分析对弹性密封垫的压缩过程进行数值模拟,研究了管片拼装错缝对密封垫防水性能的影响,供实际工程参考。     

盾构管片弹性密封垫断面优化分析

结合琼州海峡隧道可行性研究的中线设计方案,本文利用有限元分析软件ABAQUS对6种不同断面设计形式的盾构管片密封垫进行了分析比较。分析不同断面形式密封垫的应力分布情况以及接触应力的大小,得出密封垫接触应力的分布规律;不仅为琼州海峡隧道的实施提供了密封垫设计依据,而且不同断面形式密封垫的优化比较也对管片接头防水设计提供了借鉴。     

盾构隧道防水密封垫硬度对管片拼装的影响研究

某城市地铁越江盾构隧道采用双道弹性密封垫防水设计.通过对两批次不同硬度的成品密封垫进行应力应变压缩试验,得出其内外道防水密封垫的闭合压缩力,在此基础上,根据不同拼装工况,分析管片处于不同接缝位置时闭合需要施加的扭矩,并对计算结果进行讨论,提出了施工时的应对措施及注意事项.     

隧道管片接缝密封垫防水机理及试验研究

随着盾构隧道的水压升高,加强接缝处的防水是隧道建设的关键。针对隧道管片接缝处密封垫的受力和变形特征进行分析,建立了密封垫防水的力学模型并对密封垫在侧面水压作用下的表面接触压应力进行了理论推导。根据表面接触压应力的组成,对挤压密封阻力和自密封阻力进行了量化,分析得出密封垫的防水性能除受到密封垫自身的接触面积、弹性模量和厚度的影响外,还受到螺栓的有效横截面积、弹性模量和有效夹紧长度等因素的影响。结合工程实例,以一种常用盾构隧道管片的密封垫为研究对象,进行了耐水压力试验和装配力试验。通过对试验现象的解读和数据分析,为下一步隧道管片接缝密封垫的设计和生产以及盾构施工提供参考。