隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,高速鐵路隧道與高速公路隧道的建設(shè)數(shù)量和里程不斷增加,隧道工程逐漸向富水地層、破碎圍巖的復(fù)雜不良地質(zhì)環(huán)境下發(fā)展。大量隧道在施工期和運營期都出現(xiàn)了不同程度的滲漏水問題,隧道滲漏水影響隧道使用壽命及隧道質(zhì)量,侵蝕襯砌混凝土使其強度降低,出現(xiàn)開裂、剝落等現(xiàn)象,大大降低了隧道結(jié)構(gòu)的承載能力及穩(wěn)定性。通過案例調(diào)研,總結(jié)襯砌滲漏水的危害、類型等,對滲漏水的成因進行分析。針對滲漏水的成因,從材料和結(jié)構(gòu)兩個方面提出了滲漏水的治理思路,通過材料性能測試,發(fā)現(xiàn)乙烯基防水材料性能優(yōu)良,能克服傳統(tǒng)防水板的弊端,為滲漏水治理提供了材料基礎(chǔ)。由于乙烯基防水層具有強粘合性,能與初支混凝土基面緊密貼合,改變了傳統(tǒng)襯砌結(jié)構(gòu)中初支、防水層和二襯相互隔離的狀態(tài),能實現(xiàn)與初支二襯的緊密貼合。提出了初支+強粘合性防水層+二襯的一體化襯砌結(jié)構(gòu)形式,該結(jié)構(gòu)能夠改善襯砌結(jié)構(gòu)受力狀態(tài),使初支二襯發(fā)揮協(xié)同承載作用,使初支二襯變形協(xié)調(diào),提高襯砌結(jié)構(gòu)承載能力。通過數(shù)值模擬和模型試驗相結(jié)合的方法,探究一體化襯砌結(jié)構(gòu)的受力變形規(guī)律和水壓力分布規(guī)律等,為后續(xù)乙烯基防水層在工程現(xiàn)場的應(yīng)用和襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計提供指導(dǎo)和借鑒。本文依托濱萊高速姚家峪隧道,采用室內(nèi)實驗、數(shù)值模擬、模型試驗、現(xiàn)場試驗相結(jié)合的方法,探究了乙烯基防水材料的性能,研究了新型一體化襯砌結(jié)構(gòu)的受力變形特征、襯砌水壓力分布規(guī)律、襯砌結(jié)構(gòu)的漸進性破壞特征等,為隧道襯砌滲漏水病害防治提供了一種解決措施,主要工作及研究成果如下:(1)分析了隧道滲襯砌漏水病害的成因和類型,提出了襯砌滲漏水的防治思路。通過材料性能測試,選擇性能優(yōu)良防水材料,測試了防水材料的不透水性、粘結(jié)強度、拉伸強度及斷裂伸長率等。同時采用防水板和新型防水層制作兩種不同類型的復(fù)合型試件,測試兩種類型試件的抗壓強度和抗剪強度,選定乙烯基防水材料作為新型防水材料。(2)基于乙烯基防水層強粘合性,能與初支二襯混凝土基面緊密貼合,提出了初支+強粘合性防水層+二襯的一體化襯砌結(jié)構(gòu)形式。采用FLAC3D建立數(shù)值模型,研究變水頭高度下的襯砌水壓力變化規(guī)律。對比分析傳統(tǒng)襯砌結(jié)構(gòu)和新型一體化襯砌結(jié)構(gòu)的變形特征,初步探索了襯砌厚度變化對隧道襯砌結(jié)構(gòu)變形的影響。(3)基于相似理論,選取姚家峪隧道富水圍巖段為工程依托,開展富水隧道襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)特性模型試驗研究。通過均勻液壓加載系統(tǒng)和水壓加載系統(tǒng),實現(xiàn)地應(yīng)力和水壓力的分級加載,分析了隧道在采用全封堵及排水兩種情況時,變水頭高度下襯砌結(jié)構(gòu)水壓力變化規(guī)律,研究了一體化襯砌結(jié)構(gòu)的受力特征,襯砌結(jié)構(gòu)的漸進性破壞特征等。(4)在工程現(xiàn)場開展了乙烯基防水材料應(yīng)用現(xiàn)場試驗,動態(tài)分析評價了該防水材料的防水性能。乙烯基防水層施工快捷方便,具有良好的工程適用性;為隧道襯砌滲漏水防治提供了一種新的解決思路和工程借鑒。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U455.91
【部分圖文】：

２．１隧道襯砌滲漏水病害??２．１．１隧道襯砌滲漏水類型??隧道滲漏水類型多種多樣，工程中常見分類有如下幾種［２（），６９］??（１）按照滲漏水的表觀現(xiàn)象分為：濕漬、明水、水滴、漏水等。??（２）按照滲漏水發(fā)生位置及流量分為：拱頂滲水、滴水、漏水成線和成股噴??射四種形式，邊墻和仰拱（底板）有滲水、淌水兩種形式。??（３）根據(jù)隧道內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)表面水流形狀分為：點滲漏、線滲漏和面滲漏。??（４）根據(jù)水源補給情況分為地下水補給和地表水補給兩種，地下水補給水源??穩(wěn)定，流量隨四季變化較小，地表水補給流量隨季節(jié)變化而變化，同一位置可能??兼具兩種補給水源［７〇］。??

基于以上分析，對于材料方面，應(yīng)尋找一種新型防水材料替代傳統(tǒng)防水板，??滿足隧道防水要求，克服傳統(tǒng)防水板的弊端，并能一定程度減小襯砌裂損病害的??產(chǎn)生。對于襯砌結(jié)構(gòu)方面，應(yīng)建立一種基于新型防水層的初支＋防水層＋二襯的一??體化襯砌結(jié)構(gòu)，減少襯砌后的空洞產(chǎn)生，使初支二襯共同發(fā)揮承載作用，提高襯??砌結(jié)構(gòu)整體承載能力，從而達到襯砌滲漏水病害防治的目的。??為有效防治隧道襯砌滲漏水，尋找合適的防水材料替代傳統(tǒng)的防水板，對多??種防水材料的性能進行測試，通過對該材料進行粘結(jié)強度測試、拉伸強度和斷裂??伸長率測試、不透水性測試、以及復(fù)合型試件參數(shù)測試等，最后確定乙烯基防水??材料作為新型防水材料。乙烯基防水材料采用以乙烯基醋酸鹽共聚物為單體，過??硫酸鈉為誘發(fā)劑，聚合形成高分子噴涂式防水卷材，通過專用噴射機，計量輸出??噴液，以誘發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)，在初噴混凝土表面噴射凝聚形成具有一定強度和??韌度的防水層，實現(xiàn)阻水防水功能。??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??該材料具有良好的延展性，在襯砌產(chǎn)生寬裂縫及較大變形時能不被拉斷，保證其防水功能；該材料通過專用噴射機噴射到初支混凝土表面，能適混凝土基面；施工便捷，易于搭接，避免了傳統(tǒng)防水板焊接不牢固的弊端；該材料能與初支二襯緊密粘結(jié)，避免了二襯混凝土澆筑過程中產(chǎn)生空洞的不存在防水層的松鋪度問題；該材料與水泥砂漿等注漿材料有良好的親和此一旦發(fā)生滲漏水，可以通過注漿等方式進行治理，重新形成致密的防水．：．?？
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本文編號：2880277