侵蝕環(huán)境作用下盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)性能衰退演變機(jī)理研究.pdf

1、目前，隨著中國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及城市化進(jìn)程快速推進(jìn)，長大交通隧道、城市地鐵、城市綜合管廊等大型盾構(gòu)隧道工程不斷涌現(xiàn)，中國已然成為盾構(gòu)隧道建設(shè)規(guī)模最大、技術(shù)難度最復(fù)雜、發(fā)展速度最快的國家。可以預(yù)見，在中國盾構(gòu)隧道工程大量修建的背景下，關(guān)于運(yùn)營期盾構(gòu)隧道服役安全性能及耐久性能將成為工程科技研究者關(guān)注的重點(diǎn)，也將成為盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)性能研究領(lǐng)域的重要方向，研究侵蝕環(huán)境下盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)性能衰退演變機(jī)理，對今后大型及復(fù)雜盾構(gòu)隧道的設(shè)計(jì)、施工及其長期服

2、役性能具有重要理論價(jià)值和實(shí)際意義。
　　論文在國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）課題“復(fù)雜環(huán)境作用下地下結(jié)構(gòu)的長期安全性及其預(yù)測方法”、中國工程院重點(diǎn)咨詢項(xiàng)目課題“大型水下隧道結(jié)構(gòu)安全保障技術(shù)及對策”等國家重大研究課題資助下，采用理論分析、加速腐蝕劣化試驗(yàn)、相似模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬等多種方法，從環(huán)境、材料、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)四個(gè)層次，對侵蝕環(huán)境作用下盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)性能衰退演變機(jī)理進(jìn)行了全面的、系統(tǒng)的研究，研究成果為確保侵蝕環(huán)境作用下盾構(gòu)隧

3、道襯砌結(jié)構(gòu)在全壽命周期內(nèi)的安全服役性能具有重要指導(dǎo)作用。論文主要工作和研究成果如下:
　　1、采用理論分析與資料調(diào)研相結(jié)合的手段，探明了服役期盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)的復(fù)雜工作環(huán)境特征，調(diào)研分析了侵蝕環(huán)境與荷載環(huán)境長期共同作用下、在役典型水下盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及病害特征。
　　2、采用離子侵蝕對流-彌散耦合理論解析及數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，構(gòu)建了盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)腐蝕離子侵蝕分析模型，探明了接縫無損狀態(tài)下、滲漏水條件下等多種典型工況下

4、管片接頭、整環(huán)管片襯砌的侵蝕劣化規(guī)律，揭示了高水壓環(huán)境、侵蝕環(huán)境對結(jié)構(gòu)侵蝕劣化規(guī)律的影響。
　　3、采用室內(nèi)混凝土加速碳化試驗(yàn)、混凝土加速浸泡腐蝕試驗(yàn)及鋼筋加速銹蝕試驗(yàn)等試驗(yàn)手段，結(jié)合聲發(fā)射無損探測技術(shù)，探明了環(huán)境侵蝕作用下，混凝土碳化、鋼筋銹蝕對隧道襯砌結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性能的影響，揭示了侵蝕環(huán)境作用下隧道襯砌結(jié)構(gòu)材料的性能衰退演化規(guī)律。
　　4、考慮正常使用條件下，盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)處于水土荷載環(huán)境與周圍離子侵蝕環(huán)境長期聯(lián)合作用

5、下服役的特點(diǎn)，首次開展服役期受荷狀態(tài)下盾構(gòu)管片的室內(nèi)加速銹蝕劣化試驗(yàn)，研究了壓彎承載狀態(tài)下盾構(gòu)管片在不同荷載條件、不同銹蝕劣化程度下的受力性能衰退演變規(guī)律，揭示了盾構(gòu)管片侵蝕、劣化、開裂、破壞的發(fā)生發(fā)展過程，明確了鋼筋銹蝕對管片內(nèi)力、形變、力學(xué)參數(shù)、以及裂縫擴(kuò)展、破壞形態(tài)的影響規(guī)律。
　　5、采用室內(nèi)相似模型試驗(yàn)方法，首次從隧道結(jié)構(gòu)層次探明了侵蝕劣化對管片結(jié)構(gòu)受力性能的影響，明確了接頭腐蝕劣化對管片結(jié)構(gòu)受力影響機(jī)理，并進(jìn)一步探明了