《複雜滲漏條件下軟土盾構隧道結構性態演化規律及控制》是依託同濟大學，由張冬梅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：複雜滲漏條件下軟土盾構隧道結構性態演化規律及控制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張冬梅
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
建造在富水軟土地層中的盾構隧道，滲漏水是誘發隧道長期沉降和變形，進而影響其結構安全的關鍵因素之一。由於軟土盾構隧道注漿層和隧道滲漏非均勻性的影響，使隧道周圍地層不同區域孔隙水壓力發展規律、土層變形機理存在差異，在隧道和土層共同作用下，隧道結構性態發展規律也更加複雜。目前研究一般將其簡化為隧道和土層均勻滲流條件下的固結問題，忽略了注漿層和隧道滲漏非均勻性複雜滲漏條件的影響，不能合理反映隧道結構性態的發展。因此，綜合考慮注漿層和隧道滲漏非均勻性的複雜滲漏條件的影響，以滲漏水對隧道結構安全影響為目標，首先通過試驗揭示注漿層對盾構隧道滲漏水發展的影響規律；提出隧道-注漿層-地層耦合條件下隧道滲漏模擬方法，揭示複雜滲漏條件下隧道變形的發展規律；提出隧道結構性態評價指標，研究隧道變形對隧道結構性態的影響，揭示隧道結構性態演化規律，提出隧道結構性態控制標準和控制方法。為運營盾構隧道結構安全提供依據。
結題摘要
盾構隧道結構性能隨著運營時間不斷演化，而滲漏水作為影響隧道長期結構性態演化的重要因素之一，越來越引起人們的重視。隧道所處環境複雜，周圍為土體-注漿層-襯砌三重介質，但是，目前研究沒有充分考慮隧道周圍的介質特點。本項目從室內試驗、理論解析和數值模擬等多角度開展複雜滲漏條件下盾構隧道長期受力性能的演化研究。研究成果對評價和維護運營盾構隧道結構安全提供了技術支撐。 具體的研究內容和研究成果如下：（1）注漿體滲透性能試驗研究。通過室內實驗得到了不同漿液在不同固結壓力和齡期下的滲透係數。（2）建立了隧道均勻滲漏條件下考慮注漿層影響的盾構隧道滲流場解析解，可以用於預測均勻滲水時隧道周圍的孔隙水壓力分布、地層沉降及隧道的沉降、受力和變形等長期性態。提出了能完整反映注漿層和襯砌滲透系特性影響的參數RPg，並能依據RPg進行滲水影響預測。（3）通過數值模擬揭示了局部滲水時地層及隧道橫向長期性態的發展及注漿層的影響。滲水位置越靠下，滲水引起的地表沉降越小，而隧道沉降、內力及變形均越大，單側滲水還引起隧道的側移，滲水位置越靠下，隧道側向位移越大，對隧道結構越不利。（4）揭示了滲透係數不均勻性對隧道結構性能的影響。滲水時，地層滲透係數各向異性對隧道縱向受力和變形越有利，最大豎向和水平變形曲率和彎矩越小，但是，地層滲透係數各向異性導致隧道橫斷面水平向拉伸和豎向壓縮顯著增大，對隧道結構非常不利。（5）基於隧道結構受力特點，建立了隧道直徑變化和混凝土受力、螺栓受力以及接頭張開量之間的關係，提出了以隧道直徑變化作為評價隧道橫向結構性態的判定指標。（6）揭示了隧道橫向變形注漿控制機理，注漿初期，注漿對隧道的影響以管片轉動為主，該階段隧道接頭張開量減小顯著，而隧道收斂減小則相對緩慢；隨注漿量的增加，注漿引起的管片運動以剛體平動位移為主，該階段隧道橫向收斂顯著減小，但注漿引起的接頭錯台量和隧道側向位移則不斷增加。
