节理压缩闭合试验前后表面形态特征变化分析

岩石节理表面形貌对于岩石的力学性质具有重要的影响。为了研究节理表面形貌在法向压缩作用下的变化规律,对节理试样进行了压缩闭合试验。运用三维高精度激光形貌仪(Talysurf CLI 2000)对试验前后节理表面分别进行扫描,获得了二维和三维形貌特征图,并选取节理表面最大峰高(S_p)、表面最大高度(S_z)、表面最大谷深(S_v)、峰度系数(S_(ku))、偏斜度系数(S_(sk))、均方根高度(S_q)和算术平均高度(S_a)共7个表面形貌高度特征参数进行分析。研究发现:S_p、S_(sk)、S_k在法向应力的作用下有所减小,但是减幅均较小;S_v在压缩闭合试验后减小明显;S_z变化规律类似;S_a和S_q在压缩闭合后基本呈增大趋势。由此可见,节理表面形貌对节理压缩闭合曲线有明显的影响。

隧道管片密封垫接触应力和闭合压力的合理确定

盾构隧道管片橡胶密封垫接触应力与闭合压力是影响其防水性能的重要因素,断面设计时常以两者符合设计值作为控制指标。但在进行密封垫断面设计时常会出现两者不能同时满足设计要求的情况。采用有限元数值模拟、水密性试验及压缩试验等手段,结合密封垫防水机理分析了接触应力和闭合压力的关系,并介绍了通过不断修改密封垫断面型式、调整材质硬度,使接触应力和闭合压力满足要求的方法。最后总结出,应对断面型式和材质硬度进行不断修改和调整,在满足接触应力要求情况下尽量做到闭合压力小于80 kN/m,并在施工中采取利于拼装闭合的措施。

盾构隧道管片接缝密封垫防水技术的现状与今后的课题

在追溯盾构隧道接缝防水密封垫的技术发展历程的基础上,通过对防水密封垫材质选用与加工方式,弹性橡胶、遇水膨胀橡胶及复合橡胶密封垫各自的功效及其在不同隧道类别、不同使用条件下的应用,单道密封垫与双道密封垫设置的评价等反映密封垫防水技术的现状,进而提出劣质密封垫或受损密封垫取代、管片接缝密封垫的设计与应用等研究课题。

大直径盾构隧道施工期管片破损原因分析及防治

盾构管片的破损极有可能引起渗漏水,会直接影响隧道的正常运营,甚至缩短其使用寿命。基于某越江盾构隧道施工期间近500环盾构管片破损现象,对破损位置及数量进行统计分析,研究管片破损原因,并提出相应改进措施。分析得出管片破损主要是由密封垫闭合压缩力过大导致接缝处应力集中引起,对比了不同密封垫截面面积,密封垫闭合压缩力的变化情况,并提出了防止管片破碎的具体方案。研究表明施工期管片破损原因主要为管片间密封垫参数设计不当。并对密封垫参数进行了优化,改变了密封垫硬度,将密封垫邵尔A硬度从68降低到63;改变了密封垫截面面积,将密封垫截面面积从600.14 mm^(2)降低到553.44 mm^(2),进而降低了密封垫闭合压缩力,将密封垫闭合压缩力从127.47 kN/m降低到82.80 kN/m。对密封垫设计参数进行优化后,盾构管片破损现场得以遏制,研究成果可为类似盾构隧道管片密封垫设计提供借鉴。

周家嘴路越江隧道管片接缝防水技术研究

针对上海周家嘴路越江盾构隧道工程防水要求高、隧道纵向变形大等难点,文章采用有限元数值模拟和试验分析等手段,对盾构隧道管片接缝防水技术进行量化分析和研究,确定了接触面应力和闭合压缩力均符合设计防水要求的弹性密封垫方案,并提出了密封垫防水槽位置优化、减少接缝错台量、加强角部防水能力等防水构造措施。结果表明,该弹性密封垫设计方案合理可行,采取的防水技术措施切实有效。

考虑密封垫表面工作状态的盾构隧道接缝防水能力数值模拟研究

针对目前施工中盾构隧道防水密封垫经常出现粘贴不牢、沾水、不涂抹润滑剂等情况,构建了密封垫防水能力数值计算模型,将数值方法计算结果与常规计算结果进行对比,并对密封垫在底部与管片槽口粘贴、密封垫顶部涂抹润滑剂及沾水等多种工作状态下的防水能力进行研究。结果表明:1)计算时是否考虑密封垫表面工作状态导致的闭合压缩力、平均接触应力结果差异分别为3.3%、23.9%,因此考虑表面工作状态的密封垫防水能力评估较为合理;2)由于粘贴效应约束了密封垫底部的横向变形,其因此闭合压缩力及平均接触应力均大于不考虑底部粘贴效应的计算结果,影响值范围分别为3.1%-19.9%、0-24.5%;3)密封垫顶部涂抹润滑剂能够减小闭合压缩力、增加接触面平均接触应力,影响值范围分别为4.7%-19.9%、6.5%-11.1%;4)密封垫沾水时,闭合压缩力降低29.1%,接触面平均接触应力降低8.7%;5)在长期工作情况下,由于密封垫表面接触状态的变化,其平均接触应力整体呈下降趋势,最终下降约23.9%。

盾构隧道弹性密封垫松弛性能检测研究

介绍了盾构隧道弹性密封垫松弛性能检测现状,并基于密封垫的闭合压缩试验装置,研制出一套密封垫松弛应力检测装置。该装置通过在夹具间放置垫片模拟不同开张量,并通过在密封垫间放置传感器,得到密封垫接触面的压力值,能够更加准确地反映密封垫的松弛性能,为隧道工程长期可靠的防水性能提供保障。

节理粗糙度及吻合状态对岩体动态压缩特性影响的试验研究

节理粗糙度及吻合状态不仅直接影响节理力学性质,也对岩体的动态压缩性质有重要影响。首先采用水泥砂浆材料浇制不同粗糙度的完全吻合和不吻合节理岩体试样,然后使用分离式霍普金森杆系统对所制试样进行冲击试验研究节理岩体的动态压缩性质,同时利用高速摄像机及数字图像相关方法进行观测和计算去探究节理岩体动态破坏过程。结果表明:(1)给定冲击荷载下,节理面粗糙度对完全吻合型节理试样的动态压缩强度和平均模量影响不大,但对不吻合型节理试样影响较大;(2)不吻合型节理表现出非线性动态压缩闭合特点,其闭合特性不仅受到节理面粗糙度的影响,而且与节理的具体形貌特征相关;(3)应力波在通过完全吻合型节理岩体的能力时受到节理面粗糙程度的影响不大,而不吻合节理岩体试样则表现出随着JRC增大而增大的趋势;(4)节理岩体破坏与节理面的不规则凸起有关,节理壁凸起与应力波的相互作用引起节理面凸起处出现应力集中效应。拉应力引起张拉裂纹,而后裂纹扩展,直至贯通,岩体发生劈裂破坏坏。

盐岩渗透特性的试验研究及其在深部储气库中的应用

为给深部盐岩地层（≥1500m）中所建天然气储库的稳定性和密闭性评价提供科学指导,针对取自江苏金坛的不同杂质含量盐岩试样,在荷兰乌德勒支大学HPT实验室开展了在三轴压缩条件下的瞬态法渗透率测试研究,揭示盐岩的变形特征与渗透率演化规律。试验研究表明：在围压20 MPa的常温测试条件下,随着偏应力从0~40MPa递增,损伤后的低含泥盐岩的渗透率从10-16m2逐渐下降至10-21m2以下,而损伤后的高含泥盐岩的渗透率则平均高出前者1~2个量级,推测表明损伤后的盐岩在加载下裂纹闭合、孔隙减小、逐渐压缩密实,进而渗透率快速降低,同时也表明外载压密作用对纯盐岩的裂纹压缩闭合、甚至损伤修复作用更显著。根据试验成果,并利用H.Alkan等[11]建立的盐岩压缩–扩容边界线对位于1500~2000 m深部的盐岩地层中的球形腔体的围岩应力状态分析显示,围岩几乎都位于扩容边界以下的安全区域,由此推知：即使在储气库低压运行条件下,围岩中较难发生扩容而导致密闭性失效事件发生,腔体的密闭性能极好。该研究为深部盐穴储气库的可行性和密闭性评价提供有利支撑。

盾构隧道管片接缝防水技术的新认识

盾构隧道防水工程中,无论是管片接缝密封垫的材质选择、断面构造、加工工艺,还是选择设置单道或双道橡胶密封垫,都是探究的关键。根据盾构隧道接缝防水技术现状以及管片接缝防水新技术,从密封垫材质(弹性橡胶、遇水膨胀橡胶及复合橡胶)的选用及加工方式(模压、挤出微波硫化)入手,对单道、双道密封垫在不同隧道类别、不同使用条件下的应用技术进行分析研究,在对劣质密封垫或受损密封垫的取代等设计与应用提出新认识的同时,也对嵌缝、注入密封剂、传力衬垫等接缝防水或相关技术中的误区作了进一步揭示、剖析。

软弱地层中大断面矩形盾构法隧道密封垫防水性能试验研究

矩形盾构法隧道具有空间使用率高,可进行浅覆土、长距离曲线掘进施工的特点,为地下连接通道的建设提供了新的建设方法,具有广泛的应用前景。以上海虹桥临空11-3地块地下连接通道工程为背景,结合矩形盾构法隧道的变形特点,对工程中所使用的弹性橡胶密封垫开展了防水性能试验。与大深度圆形盾构法隧道相比,矩形盾构法隧道埋深浅,不同于以往追求弹性橡胶密封垫的最大防水能力,本次从弹性橡胶密封垫适应变形的角度开展了相关试验;依据试验结果确定了弹性橡胶密封垫的硬度,工程实践表明隧道防水性能良好。