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考虑水压作用过程的盾构隧道接缝防水机理研究
张亚洲,冯升明,由广明,温竹茵
(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海 200092)
Study on Waterproof Ability of Shield Tunnel Joints Considering the Water pressure process
ZHANG Yazhou, FENG Shengming, YOU Guangming, WEN Zhuyin
(Shanghai municipal engineering design Institute (Group) Co Ltd, Shanghai, 200092)
摘要: 为研究盾构隧道管片接缝处弹性密封垫在水压作用下的防水机理,在对管片拼装至隧道发生渗漏期间水压作用过程进行分析的基础上,采用有限元分析软件建立了流固耦合计算模型,对水体渗入接缝弹性密封垫的过程进行了动态化模拟,结合密封垫防水性能试验,揭示了密封垫防水能力的发挥过程及产生机理,并对双道弹性密封垫防水可靠性增加的原因进行了探讨。结果表明:(1)流固耦合模型能够较为直观、精细地模拟水体突破弹性密封垫的过程。(2)从管片拼装到隧道渗漏的过程中,弹性密封垫经历了“管片挤压-外水推挤-水体楔入-水体突破”四个阶段。(3)当水压Pw<P=α(P0+P1)时,水体作用于密封垫迎水面外侧,这时密封垫的防水能力仍然具有较大的冗余;当水压α(P0+P1)<Pw<α(P0+P1+P2)时,虽然水体发生楔入,但不能完全突破密封垫,仍然存在一定的防水能力;当Pw>α(P0+P1+P2max)时,水体突破密封垫,发生渗漏。(4)由于双道弹性密封垫之间存在储水空腔,空腔中的水压作用于第一道弹性密封垫的背水侧,产生的接触应力增量可引起第一道弹性密封垫的“自愈”,因而能够在一定程度上增加防水的可靠性。