海底水下盾構法隧道襯砌結構的性能衰退演化機理

《海底水下盾構法隧道襯砌結構的性能衰退演化機理》是依託西南交通大學，由封坤擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：海底水下盾構法隧道襯砌結構的性能衰退演化機理
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：封坤
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

隨著國民經濟的發展和沿海地區經濟建設步伐的加快，跨越海峽和海灣的交通需求與日俱增，海底隧道必將成為我國今後跨越海灣、海峽等水域阻隔的重要手段，渤海灣跨海工程、杭州灣海灣工程、瓊州海峽跨海工程等世界級大型海底隧道的建設即將開展。本項研究採用資料調研、理論分析、數值仿真和電化學腐蝕試驗、室內模型實驗相結合的方法，研究不同環境條件下海底盾構隧道管片混凝土腐蝕劣化特徵與性能、不同腐蝕劣化程度下管片接頭的力學性能，以及不同腐蝕劣化程度、不同荷載條件、不同拼裝方式下海底盾構隧道管片結構的受力與形變特徵，旨在探明海底侵蝕環境與荷載環境聯合作用下管片襯砌結構力學性能的衰退、演化規律，揭示高水壓條件下管片結構腐蝕、開裂、失穩直至災變潰損的發生髮展過程中受力性能的變異機制與閾值，並基於此對海底盾構隧道管片結構體系的設計與性能評價提出建議和指標，以保障海底盾構隧道襯砌結構的長期安全性。

結題摘要

本項目以海底水下盾構隧道管片襯砌結構為主要研究對象，採用資料調研、理論分析、數值仿真和電化學腐蝕試驗、室內模型實驗相結合的方法，針對結構受力性能的衰退演化過程與機理開展了系統研究。調研了跨江越海水下盾構隧道耐久性特徵，確立了盾構隧道耐久性主要影響因素；開展了鋼筋混凝土室內加速鏽蝕及力學載入試驗，揭示了鋼筋鏽蝕引起海底水下盾構隧道材料的劣化機理與劣化過程。根據室內加速鏽蝕試驗結果建立了基於彈性模量衰減模型的混凝土時效損傷變數，推導了混凝土材料損傷演化模型。採用數值分析及理論分析等研究手段，分析了腐蝕劣化管片接頭的抗彎性能，揭示了腐蝕劣化隧道襯砌結構耐久性能及承載能力退化規律，分析了管片接頭及自身缺陷等腐蝕劣化對管片襯砌結構力學性能的影響，構建了盾構隧道管片襯砌結構性能劣化計算模型。通過考慮腐蝕劣化效應的管片襯砌結構相似模型試驗，研究了侵蝕環境與荷載環境聯合作用下管片襯砌結構力學性能的衰退演化規律，探明了不同腐蝕劣化區域、不同荷載條件、不同拼裝方式下海底盾構隧道管片結構的受力與形變特徵，揭示了腐蝕劣化管片結構開裂、失穩破壞發生髮展過程中受力性能的變異過程與閾值。