【摘要】：管片作為盾構(gòu)隧道的主要受力構(gòu)件，在施工和運(yùn)營過程中承擔(dān)著盾構(gòu)機(jī)的頂推力、圍巖壓力、注漿壓力和地下水壓力等，是隧道防水、防火和耐久性等綜合性能的保證。受施工工藝、運(yùn)營荷載及所處運(yùn)營環(huán)境的影響，管片可能出現(xiàn)空洞、裂縫、破損、錯(cuò)臺(tái)、上浮等病害。為保證隧道的安全性，總結(jié)空洞及注漿對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，本文通過理論推導(dǎo)、數(shù)值分析和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等方法，對(duì)病害管片的安全性進(jìn)行驗(yàn)算，并建立地層—結(jié)構(gòu)模型，分別對(duì)管片背后空洞及壁后注漿的四種不同工況進(jìn)行分析，結(jié)合工程實(shí)例，得出如下結(jié)論： 1對(duì)隧道的力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行模擬，得出結(jié)構(gòu)的軸力、彎矩等參數(shù)，并編寫安全系數(shù)計(jì)算程序，計(jì)算管片各截面安全系數(shù)，根據(jù)安全系數(shù)、承載能力和裂縫寬度評(píng)判結(jié)構(gòu)的安全性。而后采用solid65單元對(duì)管片裂縫的開展規(guī)律進(jìn)行了研究，研究表明：當(dāng)荷載大小處于2.5倍設(shè)計(jì)荷載和4倍設(shè)計(jì)荷載之間時(shí)，裂縫數(shù)量與荷載的關(guān)系接近S曲線。 2對(duì)不同工況的空洞進(jìn)行模擬，分析空洞對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的影響，得出：對(duì)于相同尺寸不同位置的空洞，當(dāng)其位于隧道中部附近時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)影響最大；對(duì)于相同位置不同尺寸的空洞，當(dāng)空洞尺寸大于0.5*0.5m時(shí)，安全系數(shù)低于規(guī)范要求，且此后安全系數(shù)降低較快，當(dāng)空洞大于1.5*1.5m時(shí)，結(jié)構(gòu)破壞。 3基于修正的達(dá)西定律推導(dǎo)了粘性土中漿液的半球面擴(kuò)散公式，結(jié)合數(shù)值模擬，得出：對(duì)于相同壓力不同部位的注漿，管片頂部與底部的注漿對(duì)管片力學(xué)形態(tài)影響較大；對(duì)于相同位置不同壓力的注漿，隨著注漿壓力的減小，軸力、彎矩和管片上浮位移量均減小，當(dāng)注漿壓力為0.3MPa時(shí)，管片的軸力、彎矩與設(shè)計(jì)工況相當(dāng)，僅控制截面發(fā)生小角度的旋轉(zhuǎn)。 4通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)成果與模擬結(jié)果的對(duì)比分析得出：地表位移的模擬結(jié)果與工程實(shí)際相差較大，而管片位移與模擬結(jié)果一致，僅量值存在較小差異。而后改變模擬方法，獲得較好效果。
【圖文】：

[12]。③起吊工藝。不適當(dāng)?shù)钠鸬醴椒〞?huì)引起早期強(qiáng)度偏低的管片開裂。圖2.1、2.2所示為某管片廠采用的管片起吊方式。以上兩種起吊方式都會(huì)在起吊點(diǎn)處產(chǎn)生應(yīng)力集中，單點(diǎn)起吊應(yīng)力集中尤為嚴(yán)重。用真空吸盤進(jìn)行水平起吊，用帆布帶進(jìn)行豎直起吊，可在一定程度上降低應(yīng)力集中。圖2.1 四點(diǎn)起吊 圖2.2 單點(diǎn)起吊（3）配筋和構(gòu)造設(shè)計(jì)針對(duì)螺栓孔和吊裝孔工廠吊裝過程中的應(yīng)力集中，還可以在構(gòu)造上采取措施予以加強(qiáng)，對(duì)手孔和螺栓孔就進(jìn)行多道設(shè)防。2、施工過程的影響管片的裂縫和破損主要是受力過大或受力不均造成的。盾構(gòu)隧道施工過程中，，管片承受著千斤頂頂力、襯砌背后的漿液壓力等多種外力的綜合作用，管片受力較為復(fù)雜。通過現(xiàn)場(chǎng)觀察了解，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為造成管片開裂的主要原因可能有如下幾種。（1）盾構(gòu)機(jī)千斤頂總推力較大作用于管片上的力是造成管片開裂的最基本因素

點(diǎn)起吊應(yīng)力集中尤為嚴(yán)重。用真空吸盤進(jìn)行水平起吊，用帆布帶進(jìn)行豎直起吊，可在一定程度上降低應(yīng)力集中。圖2.1 四點(diǎn)起吊 圖2.2 單點(diǎn)起吊（3）配筋和構(gòu)造設(shè)計(jì)針對(duì)螺栓孔和吊裝孔工廠吊裝過程中的應(yīng)力集中，還可以在構(gòu)造上采取措施予以加強(qiáng)，對(duì)手孔和螺栓孔就進(jìn)行多道設(shè)防。2、施工過程的影響管片的裂縫和破損主要是受力過大或受力不均造成的。盾構(gòu)隧道施工過程中，管片承受著千斤頂頂力、襯砌背后的漿液壓力等多種外力的綜合作用，管片受力較為復(fù)雜。通過現(xiàn)場(chǎng)觀察了解，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為造成管片開裂的主要原因可能有如下幾種。（1）盾構(gòu)機(jī)千斤頂總推力較大作用于管片上的力是造成管片開裂的最基本因素，其中盾構(gòu)推進(jìn)過程中總推力過大是致使管片開裂的最直接原因[51]。盾構(gòu)機(jī)在砂層或粘土層中施工時(shí)，土體進(jìn)人土倉后，易積壓形成“泥餅”
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U455.43

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2562823