考虑既有多层建筑物的盾构隧道施工诱发的地表变形预测

准确预测建筑物下盾构隧道施工对地表的影响,可以减少隧道施工对建筑物的影响。在多层建筑物下的盾构隧道施工过程中,建筑物的刚度和荷载会影响地层的变形。本文探讨了上述两个因素的影响程度和机制。首先,基于在半无限空间推广的Mindlin解法,建立了一种多层建筑物带来的附加应力和刚度影响建筑物下盾构掘进引起地层变形的计算方法。然后,在分析地表沉降槽和地表水平位移曲线构成的基础上,根据修正Peck公式和O’Reilly和New的公式以及目前的经验公式和修改后的公式,对四种情况下盾构隧道引起的地表变形进行了比较和分析,即无建筑物、建筑物的荷载、考虑建筑物的刚度、同时考虑建筑物的荷载和刚度。结果表明,只考虑刚度时表面沉降的最大值最小,而只考虑荷载时表面沉降的最大值最大。在实际应用中,应同时考虑建筑物的刚度和荷载。

超限工况下大直径越江盾构隧道衬砌结构安全研究

依据某大直径越江盾构隧道,系统研究盾构隧道管片结构在超限错台和大张开变形下的安全性问题。根据该隧道运营期监控量测数据,分别从纵缝错台、环缝错台、环间张开方面选取最不利工况,再以最不利工况为分析对象,基于非线性接触理论,建立三维精细化非连续接触有限元仿真模型。借助有限元分析探明在既有超限错台、张开变形时的盾构隧道衬砌结构受力与变形规律,并评估管片间的螺栓应力,最后给出隧道结构在超限错台、张开变形时,结构安全需重视的关键点。

高温处理后闭孔泡沫铝压缩性能及变形机理

目的探究温度和孔隙率对闭孔泡沫铝材料压缩力学性能和变形机理的影响。方法将孔隙率为84.3%~87.3%的泡沫铝试件在温度25~700℃内进行加热处理,对处理后的试样开展准静态压缩实验。结果在准静态压缩条件下,闭孔泡沫铝材料在不同温度加热处理后的压缩应力-应变曲线均经历了3个阶段:弹性阶段、塑性平台阶段和密实阶段。孔隙率从87.3%减小到84.3%时,其弹性模量增大了44.4 MPa,屈服强度增大了0.39 MPa,平台应力增大了0.94 MPa。孔隙率为84.3%的泡沫铝,在25℃时,其弹性模量为141.4 MPa、屈服强度为4.25 MPa、平台应力为4.75 MPa;当加热温度为500℃时,弹性模量减小到了128.0 MPa、屈服强度减小到了4.22 MPa、平台应力减小到了4.51 MPa。结论泡沫铝的弹性模量、抗压屈服强度和平台应力均随孔隙率的增加而减小;加热温度低于500℃以下时,泡沫铝材料力学性能变化很小,但屈服强度和弹性模量均小幅度降低;在压缩载荷下,泡沫铝的变形破坏模式呈现出先从试件铝基体较薄弱部分产生孔壁塑性变形、孔洞坍塌,并逐渐出现断裂压缩带,直至泡沫铝孔洞完全坍塌密实。

盾构隧道防水密封垫材料的高温老化后性能

为了应对突发火灾,减少火灾带来的损失,有必要探明高温下密封垫的性能变化趋势以及高温后密封垫的力学性能和密封性能。对接缝防水密封垫材料及断面构型的选用现状调研分析;考虑高温作用对现有密封垫材料性能的影响,设计开展多工况的材料热氧老化试验。研究发现:工程界倾向于采用三元乙丙(EPDM)材质的谢斯菲尔德型密封垫,孔型多为圆形双排孔;在不同温度工况下老化后,中、低硬度(40 HA、60 HA)的EPDM材料材性整体呈下降趋势,而高硬度(80 HA)的EPDM材料存在拉伸强度先提升后下降的规律;高温老化后的EPDM材料会产生较大的材性损失,会在材料层面影响管片接缝密封垫的密封性能,降低接缝长期防水可靠性。研究成果对于科学评价盾构隧道接缝密封垫服役性能演化规律具有指导意义。