亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        硬巖盾構(gòu)隧道彈性密封墊防水性能研究

        2021-02-14 11:12:04李海峰李克金商金華吳圣智朱士豪
        水力發(fā)電 2021年11期
        關(guān)鍵詞:關(guān)鍵部位密封墊張開

        李 建,李海峰,李克金,商金華,吳圣智,朱士豪

        (1.山東高速工程建設(shè)集團(tuán)有限公司,山東 濟南 250014;2.山東建筑大學(xué)土木工程學(xué)院,山東 濟南 250101;3.中鐵十四局集團(tuán)有限公司,山東 濟南 250000;4.濟南軌道交通集團(tuán)有限公司,山東 濟南 250014)

        0 引 言

        隨著我國經(jīng)濟和城市化進(jìn)程的飛速發(fā)展,隧道工程的規(guī)模不斷增加,我國目前是世界上隧道建設(shè)與運營里程最多的國家之一。但是,隨著規(guī)模的增大和運營時間的增長,隧道的病害問題日益凸顯[1]。其中,隧道滲漏水是盾構(gòu)隧道中最為常見的病害。針對盾構(gòu)隧道滲漏水病害,國內(nèi)外學(xué)者開展了一系列研究。邵華等[2]對上海地鐵開展的病害檢測表明,滲漏水、結(jié)構(gòu)損傷、結(jié)構(gòu)變形是隧道的主要病害,滲漏水病害發(fā)生概率為結(jié)構(gòu)損傷病害的3~4倍。董飛等[3]統(tǒng)計分析了北京地鐵7條線路,共計112.7 km的盾構(gòu)隧道區(qū)間,結(jié)果顯示滲漏水病害在全部病害中占比高達(dá)64.95%。龔琛杰等[4]總結(jié)了典型工程的接縫防水設(shè)計結(jié)構(gòu),建立了大直徑水下盾構(gòu)隧道接縫處彈性密封墊的設(shè)計方法。王湛[5]對接縫張開及錯開情況下的密封墊防水失效機理進(jìn)行了研究,分析了接縫張開和錯開情況下的滲漏位置。上述研究探明了盾構(gòu)隧道滲漏水特征及盾構(gòu)隧道接縫防水性能。

        對于硬巖盾構(gòu)隧道,由于存在注漿層,管片及接縫處受力特性明顯不同,需進(jìn)一步研究硬巖盾構(gòu)隧道接縫防水性能。為此,本文依托青島地鐵2號線,采用文獻(xiàn)調(diào)研、理論分析及數(shù)值模擬等方式,研究了接縫處彈性密封墊的防水性能,為硬巖盾構(gòu)隧道接縫防水設(shè)計提供參考。

        1 盾構(gòu)隧道滲漏水特征

        滲漏水是盾構(gòu)隧道建設(shè)及運營期最常見的病害。滲漏水病害按照滲流量可分為濕跡、滲水、滴漏、漏泥砂。滲漏水類型占比見圖1?;诒本⑸虾5鹊貐^(qū)的盾構(gòu)隧道調(diào)研[6-8],滲漏水病害常見的滲漏水位置有接縫滲漏、螺栓孔滲漏、注漿孔滲漏、管片裂縫滲漏等。滲漏水位置占比見圖2。管片接縫處是盾構(gòu)隧道防水最薄弱的部位,該部位采用彈性密封墊防水。影響接縫處彈性密封墊防水性能的關(guān)鍵因素為接縫的張開,盾構(gòu)隧道滲漏水災(zāi)害應(yīng)以控制接縫張開為主。

        圖1 滲漏水類型

        圖2 滲漏水位置

        2 不同張開量下彈性密封墊防水性能

        接縫處彈性密封墊防水性能與接縫張開量有關(guān)。本文通過數(shù)值模擬,分析接縫張開量與彈性密封墊的防水性能關(guān)系。

        2.1 依托工程概況

        青島地鐵2號線采用雙護(hù)盾TBM進(jìn)行施工,隧道埋深15~25 m,隧道穿越區(qū)以花崗巖為主,地下水以裂隙水為主[9]。隧道采用厚0.3 m、幅寬1.5 m、外徑6 m的管片作為支護(hù)結(jié)構(gòu),錯縫拼裝,塊間采用2根M27的螺栓連接,環(huán)間為10根M27的螺栓均勻布置。隧道管片結(jié)構(gòu)見圖3。管片接縫采用三元乙丙橡膠密封墊壓縮擠密防水,彈性密封墊長33 mm,厚16 mm,嵌入管片內(nèi)部7 mm,最大壓縮量為6 mm。彈性密封墊設(shè)計見圖4。

        圖3 隧道管片結(jié)構(gòu)

        圖4 彈性密封墊設(shè)計(單位:mm)

        2.2 彈性密封墊防水性能分析

        采用ANSYS分析不同接縫張開量下彈性密封墊防水性能。彈性密封墊可視為各向同性不可壓縮的超彈性材料,采用Mooney-Rivlin模型,應(yīng)變勢能W函數(shù)為

        W=C10(J1-3)+C1(J2-3)

        (1)

        式中,J1、J2為應(yīng)變張量的第一不變量和第二不變量;C1、C10為Rivlid系數(shù)。

        采用超彈性單元HYPER56用于彈性密封墊的模擬,采用CONTA172和TARGE169模擬單元接觸,彈性密封墊空洞內(nèi)設(shè)置柔-柔接觸,四周設(shè)置剛-柔接觸單元。模型將彈性密封墊一側(cè)簡化為剛體,彈性密封墊下部設(shè)置豎向與水平向約束,上部設(shè)置水平向約束。通過上部剛體施加豎向位移模擬接縫的張開及擠密。計算模型見圖5。

        圖5 計算模型

        彈性密封墊上的接觸壓力反映了彈性密封墊的防水性能,研究分析了不同張開量下彈性密封墊的接觸壓力,圖6為張開量為4 mm和7 mm時接觸壓力分布。從圖6可知,張開量越大,彈性密封墊上的接觸壓力越小,彈性密封墊防水能力越小。彈性密封墊上接觸壓力分布不均勻,圖7給出了彈性密封墊滲流路徑。由滲流路徑可以看出,彈性密封墊存在3個關(guān)鍵部位:彈性密封墊與彈性密封墊的接觸部位(關(guān)鍵部位1)、彈性密封墊兩側(cè)與管片之間的接觸部位(關(guān)鍵部位2)、彈性密封墊下側(cè)與管片之間的接觸部位(關(guān)鍵部位3),決定了彈性密封墊的防水能力。

        圖6 接觸壓力分布(單位:Pa)

        圖7 滲水路徑與關(guān)鍵部位示意

        不同張開量下3個關(guān)鍵部位的平均接觸壓力見圖8。從圖8可以看出,關(guān)鍵部位1、3接觸壓力隨張開量增大逐步降低,關(guān)鍵部位2則先降低再增加后降低。總體上,接縫張開量越大,接觸壓力越低。關(guān)鍵部位3的接觸壓力最大,其次是關(guān)鍵部位1,關(guān)鍵部位2接觸壓力最小。地下水滲流路徑主要有2條:通過關(guān)鍵部位1流至隧道內(nèi)側(cè)和通過關(guān)鍵部位2、3流至隧道內(nèi)側(cè)??紤]隧道滲漏路徑,關(guān)鍵部位1、3是影響隧道接縫防水的最主要部位,而關(guān)鍵部位1防水性能低于關(guān)鍵部位3,是防水的薄弱部位。因此,應(yīng)以關(guān)鍵部位1的接觸壓力作為評價接縫防水能力的指標(biāo)。

        圖8 接縫張開量與接觸壓力分布

        隨著接縫張開量的增大,隧道接縫防水能力經(jīng)歷了快速降低、緩慢降低和快速失效3個階段。以關(guān)鍵部位1擬合得出接縫張開量σ與接縫防水能力P的對應(yīng)關(guān)系為

        P=-0.044σ+0.657 0<σ≤2

        P=-0.015σ+0.599 2<σ≤6

        P=-0.089σ+1.092 6<σ≤11

        (2)

        3 硬巖盾構(gòu)隧道防水性能

        3.1 接縫張開量計算方法

        分析接縫處彈性密封墊防水性能首先要確定接縫處張開量。管片塊間接縫張開量計算分為3種情況:

        (1)混凝土受壓區(qū)高度x<0。接縫處于受拉狀態(tài),螺栓將承擔(dān)全部拉力,接縫張開量σ包括2部分:管片繞螺栓轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的張開量和螺栓受拉產(chǎn)生的張開量,即

        (3)

        式中,h為管片厚度;θ為接縫張開角度;N為接縫拉力值;E為螺栓的變形模量;La為螺栓的錨固長度。

        (2)混凝土受壓區(qū)高度0

        σ=(h-x)θ

        (4)

        (3)混凝土受壓區(qū)高度x>h/2。混凝土部分接觸或完全接觸,螺栓受壓,張開量計算與式(4)一致。接縫轉(zhuǎn)動位置為混凝土與螺栓計算得出的中性軸處,見圖9。接縫張開角度θ可由接縫處彎矩M與其抗彎剛度kθ求得,即

        圖9 接縫張開

        σ=(h-x)θ

        (5)

        3.2 硬巖盾構(gòu)隧道接縫防水性能

        3.2.1 計算模型及參數(shù)

        接縫張開量分析需確定接縫處受力狀態(tài),采用殼-彈簧模型分析管片及接縫受力狀態(tài)。計算模型見圖10。接縫采用抗彎彈簧模擬,抗彎彈簧剛度與接縫處受力有關(guān),根據(jù)文獻(xiàn)[10]成果,拱頂處抗彎彈簧剛度取50 MN·m/rad,邊墻處抗彎彈簧剛度取30 MN·m/rad。管片承受荷載按淺埋隧道荷載計算方法確定。

        圖10 計算模型

        硬巖盾構(gòu)隧道管片壁后存在注漿層,注漿層與圍巖共同約束管片變形,對此在進(jìn)行管片受力分析時需考慮注漿層的作用[11],注漿層與圍巖耦合抗力系數(shù)kR計算公式為

        (6)

        (7)

        式中,kr圍巖彈性抗力系數(shù);C1、C2、C3、C4為系數(shù);Eh為注漿層的彈性模量;vh為注漿層的泊松比;b為注漿層厚度;R為管片輪廓半徑。注漿層彈性模量為1 GPa,厚度0.2 m,管片外半徑3 m,計算得出的耦合抗力系數(shù)kR。計算結(jié)果見表1。

        表1 抗力系數(shù)計算結(jié)果 MPa/m

        3.2.2 接縫防水性能分析

        通過數(shù)值模擬得出了管片受力特征。IV級圍巖管片彎矩分布見圖11。提取接縫處彎矩,進(jìn)一步計算接縫張開量,并根據(jù)接縫張開量結(jié)合式(2)計算分析接縫處防水性能。

        圖11 圍巖為IV級時管片的彎矩(單位:N·m)

        螺栓錨固長度為15 cm時,計算結(jié)果見表2。從表2可以看出,管片接縫張開量較小,滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,接縫處防水能力均超過0.6 MPa。管片接縫抗彎剛度越大,張開量越小,接縫抗彎剛度與結(jié)構(gòu)彎矩、軸力有關(guān)。因此,減小隧道張開量應(yīng)首先控制管片受力。

        表2 計算結(jié)果

        對青島地鐵2號線雙護(hù)盾TBM隧道徐麥區(qū)間滲漏水情況進(jìn)行了調(diào)研,隧道整體干燥,僅1處接縫出現(xiàn)了滲漏水。造成滲漏水出現(xiàn)的原因為管片拼裝存在較大錯臺,管片應(yīng)力集中,接縫出現(xiàn)了一定的張開,彈性密封墊防水性能降低。拼裝錯臺導(dǎo)致的滲漏水見圖12。對于滲漏部位,地鐵施工方利用管片上的注漿孔進(jìn)行了注漿堵漏。注漿采用水泥-水玻璃雙液漿,注漿范圍為滲漏點處5環(huán)。注漿后,管片壁后漿液形成了隔水層,有效抑制了管片接縫的滲漏。

        圖12 拼裝錯臺導(dǎo)致的滲漏水

        4 結(jié) 語

        本文采用文獻(xiàn)調(diào)研、理論分析、數(shù)值模擬等方法,對青島硬巖盾構(gòu)管片接縫的受力特征及彈性密封墊防水性能進(jìn)行了研究,得出了以下結(jié)論:

        (1)盾構(gòu)隧道滲漏水最常見的災(zāi)害型式為滲水,滲水位置以接縫為主,造成盾構(gòu)隧道滲水的主要原因為接縫張開。

        (2)彈性密封墊相互接觸部位為管片防水最薄弱部位。隨著接縫張開量的增大,隧道彈性密封墊防水性能經(jīng)歷快速降低、緩慢降低和快速失效3個階段,并擬合出了彈性密封墊防水能力與接縫張開量的關(guān)系。

        (3)考慮硬巖盾構(gòu)隧道注漿層對管片的約束作用,得出管片接縫受力特征并探明了接縫處防水性能?,F(xiàn)場調(diào)研及數(shù)值模擬均顯示,青島地鐵管片接縫處防水性能良好。

        猜你喜歡
        關(guān)鍵部位密封墊張開
        炫目視界
        基于有效接觸應(yīng)力的大張開量盾構(gòu)隧道密封墊防水性能分析
        開花
        詩潮(2019年10期)2019-11-19 13:58:55
        VVER核電工程關(guān)鍵部位長周期施工物項的焊接質(zhì)量控制經(jīng)驗反饋
        公路工程施工環(huán)節(jié)關(guān)鍵部位施工技術(shù)研究
        一種電容器專用丁腈橡膠密封墊及其制備方法
        一種絕緣耐油密封墊材料及其制備方法
        一種丁腈橡膠電容器密封墊及其制備方法
        Dynamical Properties of a Diluted Dipolar-Interaction Heisenberg Spin Glass?
        国产真人无遮挡免费视频| 精品麻豆国产色欲色欲色欲www| 日本av一区二区三区在线| 日本韩国男男作爱gaywww| 久久久久久久97| 深夜福利小视频在线观看| 久久亚洲欧洲无码中文| 亚洲欧洲综合有码无码| 国产精品99久久精品女同| 少妇被猛烈进入中文字幕| 高清中文字幕一区二区| 99麻豆久久久国产精品免费| 天天躁日日躁狠狠很躁| 日本a级特黄特黄刺激大片| 手机看片国产日韩| 亚洲精彩视频一区二区| 蜜桃久久综合一区二区| а天堂中文地址在线| 在线天堂www中文| 亚洲中文字幕无码专区| 国产va免费精品高清在线观看| 国产精品性一区二区三区| 人妻系列中文字幕av| 午夜时刻免费入口| a级毛片无码免费真人| 国产精品精品| 日韩av在线不卡一区二区三区| 久久精品一区一区二区乱码| 国产精品一区二区性色| 无码av一区二区大桥久未| 中文字幕无码不卡免费视频| 精品久久综合一区二区| 日本人妻系列一区二区| 国内精品亚洲成av人片| 欧美又粗又长又爽做受| 97精品人妻一区二区三区香蕉| 无码毛片高潮一级一免费| 亚洲传媒av一区二区三区 | 91日韩东京热中文字幕| 黑人巨大精品欧美一区二区| 豆国产95在线 | 亚洲|