海水侵蚀条件下注浆加固体力学性能劣化规律及耐久性

发布时间：2020-05-06 21:43

【摘要】：随着国家海洋战略及城市发展的需求,一大批跨海隧道和近海隧道即将投入建设,经常遭遇断层、第四系等不良地质,注浆是最常用的处治方法。与山岭隧道不同,不良地质注浆加固体长期面临海水侵蚀的不利影响,成为隧道百年工程安全的重大威胁。因此,开展海水侵蚀条件下注浆加固体力学性能劣化规律及耐久性研究,保障海底/近海隧道长期服役安全极具理论和实践价值。本文针对海水侵蚀条件下软弱富水砂层注浆加固圈,综合运用室内试验、模拟试验、理论分析、数值模拟等手段,对其力学性能的劣化及耐久性展开研究,获得了一定年限内注浆加固圈的力学性能劣化规律,建立了运营隧道工程寿命周期内注浆加固圈的耐久性预测模型。研究结果对于保障运营海底/近海隧道的服役安全具有一定的积极意义。(1)海水氯离子扩散规律研究。测定了海水和浆液的基本参数,开展渗透注浆模拟试验,分别采用普通海水(20℃)及5倍浓度海水(30℃)养护,获得了氯离子浓度分布规律,验证了加速试验的合理性;(2)开展加速试验,对不同试块开展加固体单轴压缩试验、点荷载试验、直接剪切试验、渗透系数测定试验、加固体微观试验等,获得了加固体一定年限内强度、粘聚力-内摩擦角、渗透系数及微观形貌变化情况;并建立加固体厚度折减方程,研究了一定年限内加固圈的厚度等效折减;(3)结合损伤力学基本原理,通过变形模量衰减规律,引入动态损伤因子,获得随时间变化的动态损伤因子曲线,建立加固体损伤演变方程及损伤数学模型。结合摩尔-库伦准则,建立了加固体损伤破坏准则,为注浆加固圈损伤演变模型提供理论依据;(4)依托青岛地铁13号线某运营近海隧道半断面帷幕注浆区间。通过现场或室内试验测试获取注浆后加固圈及地层相关力学参数,分别依据注浆加固圈厚度折减方程建立模型,对加固圈及衬砌的渗透压变化规律进行分析,以实现9000d(接近25年)内的注浆加固圈渗透压变化规律的预测;依据注浆加固圈损伤演变方程建立模型,在实际地层应力作用下,对注浆加固圈及衬砌的应力、变形量变化规律进行分析,实现对28800d(接近80年)内的注浆加固圈及衬砌应力、变形量的变化预测。
【图文】：

跨越海域天堑、打通关键节点是解决今后东部跨海交通难题的重中之重，逡逑而修建海底隧道是公认的最主要解决方案之一。与航运及桥梁交通方式相比，海底隧逡逑道具有“不影响航运，不受恶劣天气影响，全天候运营，，战备安全性强”等较为显著逡逑的优势。下图丨．１为国内比较典型的处于在建、规划、论证阶段的海底隧道。逡逑

逦山东大学硕士学位论文逦逡逑海隧道正在如火如荼的开展。截止２０１８年１２月广州地铁在建线路１３条，运营线路逡逑１４条；深圳地铁在建线路１３段，运营线路８条；上海地铁在建线路４条，运营线路逡逑１６条；青岛地铁在建线路６条，运营线路４条；厦门地铁在建线路４条，运营线路１逡逑条；天津地铁在建线路６段，运营线路６条；福州地铁在建线路６段，运营线路１条；逡逑宁波地铁运营线路１条；东莞地铁运营线路１条。未来也将有更多的沿海城市对城市逡逑轨道进行规划建设。这些线路中大多数处于近海海域，不可避免的面临着海水侵蚀的逡逑响。逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U457.3

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本文编号：2651901