含聚合物防水膜的隧道衬砌界面剪切-滑移力学特性试验研究

为研究隧道衬砌结构中密贴型防水层界面的力学特性,根据隧道喷膜防水衬砌结构的特点,采用粘结强度试验和压剪试验探讨聚合物防水膜复合试件的界面剪切-滑移力学行为和特性。通过粘结强度试验绘制3种类型防水膜的拉伸应力-位移曲线,通过压剪试验绘制界面剪切应力-位移曲线,基于试验结果曲线计算得到防水层的界面参数,包括剪切强度、残余剪切强度、剪切模量、剪切滑移能量和剪切失效位移,并讨论防水材料性能和法向压应力对这些参数的影响。结果表明,防水层界面的剪切-滑移特性主要受防水材料特性和法向压应力的影响,防水材料特性对界面剪切强度和剪切模量的影响较大,而残余剪切强度、剪切滑移能量和剪切失效位移则受到法向压应力的影响更多。

喷膜防水衬砌在渗流场作用下的力学性能研究

喷膜防水衬砌结构在防水膜黏结作用和渗流场作用下的衬砌受力变形规律不明,影响了喷膜防水衬砌结构的使用与推广。为解决该问题,以某高速车行横洞为研究对象,首先,结合试验测得的界面法向、切向参数,采用FLAC3D有限差分软件内置的界面单元模拟不同防水衬砌结构的防水层形式;然后,通过内置的渗流模式赋予围岩渗流场与衬砌渗透属性;最后,对不同衬砌结构的力学性能和界面特性进行对比分析,模拟得到不同渗流场作用下的喷膜防水衬砌力学性能。研究结果表明:1)防水层对衬砌受力的影响显著,防水膜结构可以提高衬砌混凝土的协同受力能力,但也导致衬砌背后水压聚集;且在长期围岩荷载和高水压作用下,防水层对衬砌受力的影响更显著。2)高水压条件下喷膜防水衬砌与传统复合式衬砌的结构受力不同,应关注喷膜防水衬砌内力与安全系数变化。3)为了在保证隧道运营安全的条件下提高经济性,建议对可能出现高水压力的施工段采取排水设计和衬砌结构优化等措施。

隧道防水减震隔热一体化关键技术研究

西部地区交通隧道建设面临全球最为复杂的工程地质条件。受高烈度地震带、富水环境与高低温带等不良地质影响,隧道震害、水害与冻热害问题突出,隧道防水减震隔热一体化技术研究需求迫切。为此,针对多致灾因素下的交通隧道安全建养问题开展系统研究。首先,在前期研发的新型韧性非水反应高聚物材料基础上,进行隧道防水阻渗、减震隔震与保温隔热相关技术研究,开展抗渗试验、减震试验和导热系数测定试验及仿真分析。研究表明,0.6 g/cm^(3)的高聚物材料抗渗等级达到10级,具有良好的防水性能;采用外包高聚物隔震层的隧道复合衬砌结构可减少36%地震波作用下的隧道变形;温度较低时,高聚物导热系数随密度增大而呈现增大趋势,密度每增加1 g/cm^(3),导热系数增大0.1709 W/(m·K),温度较高时,高聚物导热系数随密度增大而呈现先增大后减小趋势;进一步提出隧道“围岩-初衬-高聚物-二衬”复合式衬砌支护体系。最后,开展隧道高聚物防水减震隔热层喷涂施工物理模型试验与现场技术示范,给出最佳喷涂工艺参数,实现隧道防水-减震-隔热功能的一体化应用。相关研究成果可为高烈度、富水环境及高低温带交通隧道安全设计与施工提供借鉴。

隧道防水板智能生产成型机组的开发与运用

为解决现有的防水板生产线自动化程度较低,导致产品质量参差不齐,生产效率低等问题,项目研发防水板生产设备从原料的自动识别、抓包、破包、自动配方、挤出成型到在线检测全过程均实现了自动化,并取得较为可观的经济效益。

富水环境下引水隧洞二次衬砌防水技术创新

富水隧洞施工过程中的防水施工技术很大程度上决定了隧洞建设项目的效果,如果施工中出现二衬混凝土脱落、裂缝,或者止水带平直度很差,都会导致隧洞渗漏水,为工程运行带来不利影响。本文结合吉林中部城市引松供水工程隧洞施工实例,分析了二次衬砌拱部纵向退管带模注浆工艺、自粘反粘式防水板、新型止水带夹具等新工艺、新技术在解决隧洞二衬裂缝、渗水、漏水、脱空、止水带平直度差等常见工程问题上的作用。

双面黏结型隧道喷膜防水衬砌层间界面力学特性探讨

为探明矿山法隧道喷膜防水衬砌结构的双面黏结型层间界面力学特性,采用试验测试和理论分析的方法进行分析和讨论。首先,总结喷膜防水衬砌结构和层间界面形式,结合隧道衬砌结构受力特点将其划分为DSL(double shell linings)、CSL(composite shell linings)和SSL(single shell linings)3种。然后,针对CSL中的双面黏结型层间界面进行剪切试验,从剪切-位移曲线结果可知其破坏分为黏聚-损伤及摩擦2个主要阶段,隧道衬砌的协同受力程度主要取决于防水层与基面的黏结强度。基于接触面的本构原理和剪切试验结果,进一步探讨双面黏结型层间界面的力学特性,发现其剪切力学特性和破坏准则可用摩尔-库仑本构模型进行表征,并可用接触面抗剪强度的剪胀公式考虑基面粗糙度的影响。研究结果探明了双面黏结型隧道衬砌结构的层间界面剪切破坏机制和力学特性,并得到了基于摩尔-库仑本构模型的相关参数,可以作为判断双面黏结型隧道喷膜防水衬砌接触面破坏的依据。

高铁明挖隧道衬砌水泥基渗透结晶型防水剂优化研究

以无机防水材料GS、络合剂ES、无机防水材料TS以及无机硅助剂HS等为主要原料制备了水泥基渗透结晶防水剂,通过响应面法对上述原料的掺量进行优化,得到水泥基渗透结晶型防水剂抗渗性能和自愈性能最佳时各原料的配合比。京张高铁东花园隧道富水区域的衬砌采用了添加该水泥基渗透结晶型防水剂的C40钢筋混凝土,现场试验和工程实践都表明该水泥基渗透结晶型防水剂具有良好的抗渗性能和自愈性能。

防水混凝土在隧道二次衬砌裂缝填补中的应用

将水泥、粉煤灰和外加防水剂等原料依照一定比例配制,制作出防水混凝土样品。测试了防水混凝土在隧道二次衬砌裂缝填补中的应用效果,研究了防水混凝土在隧道二次衬砌裂缝填补中的抗渗性、抗裂性等多种性能,同时观察干燥前后隧道二次衬砌裂缝填补中建筑材料的微观结构。研究结果表明:在隧道二次衬砌裂缝填补的应用中,粉煤灰有助于混凝土增加抗渗性,超量取代比例在15%至25%之间较适合;当高水胶比时,掺入适当型号的防水剂可提高抗渗性能;当低水胶比时,混凝土无需添加防水剂;在粉煤灰取代比例相同的条件下,超量取代的混凝土具有较好的抗氯离子扩散性;粉煤灰能够避免混凝土早期开裂,且添加不同粉煤灰比例的混凝土具有开裂时间较晚、裂缝宽度较窄的特性;添加粉煤灰的混凝土微观结构呈现紧密的细针棒状钙矾石晶体,经过干燥试验后,混凝土具有较强的抗拉强度。

不同防水膜界面参数对喷膜防水衬砌结构力学性能的影响研究

为研究不同防水膜的界面参数对喷膜防水衬砌结构力学性能的影响,调研了对地下工程中常用喷涂防水材料,按照粘结强度将其分成了4种类型,并采用ABAQUS软件建立喷膜防水衬砌结构基于地层-结构法的数值模型,计算分析在不同防水膜的界面参数下衬砌结构的内力和界面应力。结果表明:1)防水膜类型的变化对初支的轴力、弯矩及二衬的弯矩影响较小,对二衬轴力影响较大,且随防水膜粘结性能的增加,在隧道大部分位置的二衬轴力都是增大的;2)防水膜类型的变化对界面法向应力影响较小,对界面切向应力影响较大,但各类防水膜条件下界面均未开始产生损伤。据此,在喷膜防水衬砌结构设计时,可弱化不同防水膜因界面参数的不同对衬砌结构力学性能产生的影响。该结果可供隧道喷膜防水材料的选用和衬砌结构的计算参考。

受矿坑充水影响工作面防隔水煤柱留设分析

利用数学模型对山西沁和能源集团九鑫煤业有限公司矿坑充水情况进行模拟分析,预测矿坑充水量,确定防隔水煤柱留设宽度。根据矿坑面积及断层实际情况,在矿坑内沿已控制的地质断层上盘边界线上设置防隔水煤柱点位,通过点位连接确定防隔水煤柱边界线,以此完成防隔水煤柱设计。为验证设计的有效性,进行对比实验,证明了设计方案矿坑工作面导水量小于传统设计方案矿坑工作面导水量。

临江强透水地层止水帷幕有效性对基坑渗流特性的影响分析

为研究止水帷幕失效条件下临岸基坑的渗流特性,以广州某临岸基坑工程为背景,基于饱和非饱和土体非稳定渗流基本方程,建立三维有限元数值模型,从渗流路径、等势线分布、渗透坡降等方面分析了止水帷幕部分失效和完全失效条件下的基坑渗流特性。结果表明:止水帷幕未失效时,基坑内部无连续渗流通道,水流在止水帷幕外侧发生绕流偏转。止水帷幕部分失效条件下基坑的渗流路径与完全失效时类似,基坑渗流路径主要受透水层和墙下绕渗的影响。止水帷幕部分失效或完全失效时,等势线分布趋势类似,均较为均匀。止水措施未失效时基坑渗流量为4.031m^(3)/d,考虑止水帷幕部分失效和完全失效条件下,基坑渗流量分别为73.699m^(3)/d和81.994m^(3)/d。止水帷幕部分失效条件下基坑渗流特性与完全失效相差较小,且渗流量主要取决于地基透水土层止水帷幕的有效性。

喷膜防水衬砌结构喷膜厚度优化设计研究

喷膜防水衬砌结构,是近年来发展起来的一种新型水工隧洞衬砌结构。文章以具体工程为依托,利用现场试验的方式,探讨了喷膜厚度对工程效果的影响。根据试验结果,建议在工程设计和建设中采用厚度为1.2mm的喷膜厚度。

复杂岩溶地质隧道设计与施工关键技术

复杂岩溶地质隧道在运营过程中易出现渗水、开裂、仰拱上浮等病害,严重威胁高铁运营安全。以贵南铁路为工程背景,详细介绍了加强型防排水设计、二衬设计及施工工艺优化、隧底综合处理等复杂岩溶地质隧道设计与施工关键技术。结果表明:在高铁复杂岩溶隧道建设阶段采取上述措施可有效提升隧道质量,降低隧道运营期发生渗漏水、开裂、掉块等病害的几率,保障运营安全。

隧道新型反粘式防水板性能试验及其工程应用

隧道施工时,常规防水板与隧道二次衬砌混凝土面很难做到紧密粘贴,背后容易产生空鼓,引起水的聚集和渗漏。引入一种新型反粘式防水板,进行抗剥离、反复粘接-剥离等性能测试分析,并研究其铺挂和焊接方式,结果表明:新型反粘式防水板可与隧道二次衬砌混凝土紧密粘贴,有效避免出现窜水。除了反粘式防水板施工工艺,本文还介绍了隧道边墙混凝土分层逐窗浇筑以及拱顶带模注浆等相关施工工艺,在确保隧道二次衬砌混凝土质量的同时,使反粘式防水板与隧道二次衬砌混凝土迎水面形成“皮肤式”粘连,确保防水效果。

防水型单层衬砌在青岛地铁硬岩隧道中的应用

在探讨青岛地铁硬岩隧道既往所用复合式衬砌问题的基础上,提出了防水型单层衬砌的结构形式。通过对该衬砌的技术特点及其在硬岩隧道中应用优势的分析,确定了在青岛地铁工程中使用该型衬砌的合理性。依托青岛地铁硬岩隧道试验段工程,对防水型单层衬砌的设计参数、施工工艺、质量控制措施进行了研究,并采用现场试验结果和监测数据进行了验证。结果表明:通过严格控制施工工艺和作业流程,防水型单层衬砌的高强喷射纤维混凝强度和抗裂性均满足硬岩隧道永久支护的要求;衬砌中喷涂防水层的应用,不仅较好解决了喷射混凝土防水抗渗性能差的缺陷,夹层较强的黏结力也使得多层喷射混凝土间能够形成共同承载体系;试验段隧洞内和地面各项监测数据均较为平稳。在硬岩隧道中采用防水型单层衬砌可避免传统复合式衬砌的部分固有缺陷,其力学性能、抗渗性能、夹层黏结强度均可满足地铁隧道的要求。

隧道衬砌混凝土溶蚀破坏机理及改善方法

围绕隧道衬砌混凝土溶蚀破坏形成机理,分析溶蚀结晶体物相组成,结合混凝土耐腐蚀方法,提出针对性处治措施。结论表明:溶蚀破坏分为软水溶蚀、化学腐蚀和生物侵蚀;溶蚀破坏会引起衬砌渗水,降低结构承载能力,导致粉化劣解,降低使用寿命;为提高抗渗性能,在满足和易性前提下应尽可能降低衬砌混凝土水胶比,提高其本身致密性;还可以适当掺入一定比例硅灰来提高抗腐蚀性能;衬砌混凝土试件在浸泡环氧硅烷渗透剂后,强度增加12.2%,钙离子溶出率下降49.4%,因此可通过在已施工后的混凝土表面喷涂环氧硅烷渗透剂等方法,增强其防水防腐性能。

单层衬砌地铁站混凝土结构防水施工工艺研究

文中以青岛地铁一号线西镇站硬岩隧道防水型单层衬砌施工为例,简要阐述了单层衬砌地铁车站防水材料及施工工艺的选择,以供参考。

基于WinCC组态的数字化改性沥青防水卷材成型线控制系统

某厂防水卷材成型线根据生产实际情况及工艺控制要求,应用工业组态软件WinCC进行了成型线数字化控制系统的开发设计。重点介绍了WinCC与生产线多个PLC之间的通讯连接、数据交换、实时监控等,编写了三菱Q系列、FX5U系列PLC的控制程序,并通过本体以太网组网,进行了WinCC文件的建立、与PLC变量的连接、操作画面的设计以及报表系统的生成。

恒张力二次涂油工艺在改性沥青有胎防水卷材成型线中的应用

对经典涂油工艺进行优化提升,通过在涂油池增加三辊纠偏夹送主驱动,其后设置张力控制辊及二次定型对辊,同时改原来的浸涂工艺为喷涂工艺,形成新型恒张力二次涂油工艺。该工艺不仅能够实现改性沥青有胎防水卷材胎基上下层厚度可控,并能提高卷材内部密实度,还可以减少胎基在涂油、冷却时的缩胎量,提高产线速度,增大产能。

喷膜防水衬砌结构在水工隧洞中的应用

为保证输水隧洞工程质量和耐久性,文中以具体工程为背景提出了喷膜防水复合衬砌结构,利用数值模拟的方式探讨了其在水工隧洞中的应用价值,并取得了良好的工程应用效果,可在今后的工程设计和建设中参考借鉴。