侵蝕環(huán)境作用下盾構隧道結構性能衰退演變機理研究.pdf

1、目前，隨著中國國民經濟的發(fā)展及城市化進程快速推進，長大交通隧道、城市地鐵、城市綜合管廊等大型盾構隧道工程不斷涌現，中國已然成為盾構隧道建設規(guī)模最大、技術難度最復雜、發(fā)展速度最快的國家。可以預見，在中國盾構隧道工程大量修建的背景下，關于運營期盾構隧道服役安全性能及耐久性能將成為工程科技研究者關注的重點，也將成為盾構隧道襯砌結構性能研究領域的重要方向，研究侵蝕環(huán)境下盾構隧道結構性能衰退演變機理，對今后大型及復雜盾構隧道的設計、施工及其長期服

2、役性能具有重要理論價值和實際意義。
　　論文在國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973計劃）課題“復雜環(huán)境作用下地下結構的長期安全性及其預測方法”、中國工程院重點咨詢項目課題“大型水下隧道結構安全保障技術及對策”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、相似模型試驗、數值模擬等多種方法，從環(huán)境、材料、構件、結構四個層次，對侵蝕環(huán)境作用下盾構隧道結構性能衰退演變機理進行了全面的、系統(tǒng)的研究，研究成果為確保侵蝕環(huán)境作用下盾構隧

3、道襯砌結構在全壽命周期內的安全服役性能具有重要指導作用。論文主要工作和研究成果如下:
　　1、采用理論分析與資料調研相結合的手段，探明了服役期盾構隧道管片結構的復雜工作環(huán)境特征，調研分析了侵蝕環(huán)境與荷載環(huán)境長期共同作用下、在役典型水下盾構隧道襯砌結構現狀及病害特征。
　　2、采用離子侵蝕對流-彌散耦合理論解析及數值模擬相結合的方法，構建了盾構隧道襯砌結構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)境對結構侵蝕劣化規(guī)律的影響。
　　3、采用室內混凝土加速碳化試驗、混凝土加速浸泡腐蝕試驗及鋼筋加速銹蝕試驗等試驗手段，結合聲發(fā)射無損探測技術，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構材料力學性能的影響，揭示了侵蝕環(huán)境作用下隧道襯砌結構材料的性能衰退演化規(guī)律。
　　4、考慮正常使用條件下，盾構隧道襯砌結構處于水土荷載環(huán)境與周圍離子侵蝕環(huán)境長期聯合作用

5、下服役的特點，首次開展服役期受荷狀態(tài)下盾構管片的室內加速銹蝕劣化試驗，研究了壓彎承載狀態(tài)下盾構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力、形變、力學參數、以及裂縫擴展、破壞形態(tài)的影響規(guī)律。
　　5、采用室內相似模型試驗方法，首次從隧道結構層次探明了侵蝕劣化對管片結構受力性能的影響，明確了接頭腐蝕劣化對管片結構受力影響機理，并進一步探明了