地鐵盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)受力特征模型試驗(yàn)研究

1、地鐵盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)受力特征模型試驗(yàn)研究                        【摘  要】  以南京地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道為研究背景，通過(guò)大比例模型試驗(yàn)，對(duì)盾構(gòu)隧道管片三種拼裝方式的受力特征進(jìn)行了深入研究。研究結(jié)果表明，拼裝方式對(duì)管片受力特征有很大的影響，并提出了合理的管片拼裝方式?！娟P(guān)鍵詞】  盾構(gòu)隧道模型試驗(yàn) 

2、 管片拼裝  通縫錯(cuò)縫1前言      盾構(gòu)法隧道襯砌結(jié)構(gòu)是由若干弧形的管片拼裝成環(huán)，然后每環(huán)之間逐一連接而成的，管片與管片、環(huán)與環(huán)之間通過(guò)螺栓或其他方式連接。管片的拼裝力式有通縫和錯(cuò)縫兩種。所有襯砌環(huán)的縱縫呈一直線的情況稱之為通縫拼裝；相鄰兩環(huán)間縱縫相互錯(cuò)開的情況稱之為錯(cuò)縫拼裝。不同的拼裝方式必將對(duì)管片的受力特征有重大的影響。為探明在南京地區(qū)特定的地質(zhì)條件下，不同管片拼裝方式對(duì)管片受力特征的影響以及合理的管片拼裝方式等問(wèn)題，作者以南京地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道為研究背景，進(jìn)行了考慮隧道與土體相互作用性的大比例尺模型試驗(yàn)研究。2試驗(yàn)概況2.1試

3、驗(yàn)原型      隧道采用單層裝配式鋼筋混凝土管片襯砌，隧道內(nèi)徑5 500mm，管片厚350mm，寬1 200mm。襯砌環(huán)分為6塊，下部三塊標(biāo)準(zhǔn)塊的圓心角為675度，兩鄰接塊的圓心角為680度，割頂塊的圓心角為115度?？v向接頭16處，按225度等角度布置。分塊圖見圖1。圖1  原型管片襯砌分塊圖22相似材料      試驗(yàn)以幾何相似比Cl=12和容重相似比Cr1為基礎(chǔ)相似比，其他物理力學(xué)參數(shù)根據(jù)相似理論推圍巖均采用特定比例的重晶石粉、石英砂、松香和凡士林的熱融混合物模擬。這些混合材料

4、在化學(xué)反應(yīng)結(jié)束后，基本不受溫度和濕度的影響，以高壓方法加壓成型，圍巖模型和原型物理力學(xué)參數(shù)見1表管片混凝土采用水膏比為1：150的特種石膏材料，通過(guò)預(yù)制加工現(xiàn)場(chǎng)安裝的方法模擬，力學(xué)指標(biāo)以石膏終凝時(shí)的實(shí)驗(yàn)值為準(zhǔn)，管片混凝土原型與模型的力學(xué)參數(shù)見表2；管片混凝土環(huán)向主筋的相似材料采用直徑12miil的鐵質(zhì)材料通過(guò)原型與模型的等效抗彎日渡EA模擬。    表1  圍巖模型和原型物理力學(xué)參數(shù)      全部試驗(yàn)在專門制作的臺(tái)架式鋼板試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒蹆?nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒塾脙山M180工字鋼對(duì)模型槽前后進(jìn)行約束，其尺寸為28m

5、xl2mx02m，試體尺寸為0517mx0517mx0200m，試驗(yàn)裝置見圖2。試驗(yàn)時(shí)，將預(yù)先拼裝好的模型管片埋人橫向?qū)挾葹?8m的地層相似材料中，管片的上部覆土深度為20Cm，下部深度為95cm，然后在相似材料的上面加上底部寬度為20cm的承載梁。在承載梁的上面用加載系統(tǒng)分級(jí)加載。加載至管片結(jié)構(gòu)完全破壞。                               25  試驗(yàn)系列    根據(jù)試驗(yàn)要求和試驗(yàn)的具體條件，在相同條件下按三