内水压条件下盾构隧道复合衬砌破坏机理原型试验研究

盾构输水隧道工程常采用复合衬砌结构型式，钢筋混凝土内衬具有施工便捷等优势成为常用内衬之一，但在内水压作用下容易开裂，钢筋混凝土内衬开裂后复合衬砌承载能力成为工程中设计的关键问题。本文对盾构隧洞钢筋混凝土内衬复合衬砌结构展开原型试验，研究内水压作用下复合衬砌的全过程变形破坏规律，揭示复合衬砌内压承载机理。试验结果表明：(1)内外压差达到0.22MPa时，内衬开始开裂，内衬开裂后盾构管片承担更多内水压力，随着内水压增长，接头手孔处混凝土出现损伤，最终内外压差达到1.78MPa时，管片接头混凝土断裂，复合衬砌丧失承载能力；(2)管片接头是复合衬砌薄弱环节，裂缝首先产生于内衬临近盾构管片接头处，然后沿环向均匀增加，内衬产生裂缝后，混凝土通过与钢筋的黏结作用共同承担内水压力，因此随内水压增加内衬发生多次开裂；(3)内衬开裂、接缝损伤后复合衬砌抗拉刚度分别下降为其弹性状态时的23.8%,12.3%,内衬开裂对复合衬砌承载能力影响最为显著。     

广州市南沙区软土物理力学指标统计分析

根据广州市南沙区实际工程中收集到的共计299组软土试验成果,针对软土不同含水率区间,对南沙区软土基本物理力学指标进行了分区统计和分析,给出了软土强度指标、变形指标与含水率的关系,并与珠海横琴新区软土的相关力学特性进行了对比分析。结果表明:在相同含水率情况下,横琴新区软土压缩模量、直接快剪黏聚力、直接快剪内摩擦角等指标均低于南沙区软土指标,横琴新区软土指标相对更差;随含水率的增加,南沙区与横琴新区软土的压缩模量、直接快剪黏聚力呈较一致的递减趋势;直接快剪内摩擦角呈不同的变化趋势,南沙区软土直接快剪内摩擦角呈上下波动的趋势,无明显增减规律,横琴新区软土直接快剪内摩擦角指标呈递减趋势。研究结果给出了不同含水率区间软土指标的统计范围,可供南沙区及横琴新区的软土工程设计与施工参考或借鉴。     

基于水流与地质双因素的险工险段成因调查研究

在河势水流对险工险段成因研究成果的基础上,重点分析了堤基地质条件的影响。对广东省省管河道范围内的历史险工险段进行调研,梳理出了不同成因险段占比。以此为基础,选取江新联围进行水流与地质双因素的险工险段成因调查研究,通过水文测试、河床质取样以及室内试验,分析了各历史险段的成因。结果表明除水流条件较差外,各险段堤基也多以软土为主。基于此,增选了3个河势条件较差的非险段作为参照对比组,结果显示若地质条件较好,即使水流条件较差也不会形成险段。调查分析表明,河道险工险段的成因与河势水流和地质因素均密切相关,尤其是分布于软土地基区域的堤段,地质因素更是不可忽视。     

软土地基堤围稳定性计算方法

在软土地基上采用整体稳定分析方法确定的安全系数可能会存在偏大的危险, 当堤身强度高于堤基软土的强度过多时, 可能存在堤基软土失稳的安全系数小于整体稳定安全系数的情况, 因此, 对于软土地基的堤围稳定计算, 除进行整体稳定计算外, 还应复核堤基软土的稳定性.并通过案例证明了该观点的正确性, 同时提出了软土堤基稳定计算的方法, 并以该方法为基础, 提出了堤脚受冲刷情况下的整体稳定性计算方法.可为软土地基的堤围安全提供更合理安全的设计计算方法.      

超高压处理对芥菜制品与生鲜猪肉杀菌效果的研究

以芥菜制品、生鲜猪肉及其经大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌人工污染的样品为对象，分别经过200MPa，10min、400MPa。10min、600MPa，5min、600MPa，10min、600MPa。15mln、600MPa，20min的超高压处理，测定处理前后的茵落总数。结果表明：试验条件的超高压处理对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀灭效果很好，残活率最大下降了8．48、5．90对数；对生鲜猪肉和芥菜制品中的微生物具有较好的杀灭效果，残活率最大下降了3．45、3．57对数。     

盾构–钢筋钢纤维混凝土双层衬砌内水压下破坏机理试验研究

利用1∶1原型试验对盾构–钢筋钢纤维混凝土双层衬砌在内水压下的受力变形规律及破坏模式展开研究。试验结果表明,盾构管片接头是双层衬砌抗拉薄弱位置,内衬环面临近管片接头处首先产生裂缝然后逐渐接近均匀分布;盾构–钢筋钢纤维混凝土双层衬砌受力破坏过程可以大致分为4个阶段：(1)线弹性阶段,该阶段衬砌受力变形随内水压的增加线性变化;(2)内衬开裂阶段,内衬开裂后钢纤维发挥桥接作用,内衬环向抗拉刚度逐渐降低,盾构管片分担的内水压比例逐渐上升,内衬轴力逐渐由钢筋承担;(3)内衬开裂稳定阶段和接头损伤阶段,该阶段内衬残余刚度趋于稳定,管片分担的内水压比例不再增加,随后部分管片接头对应混凝土出现压损,管片抗拉刚度下降;(4)衬砌破坏阶段,内衬钢筋逐渐屈服,最终部分盾构管片接头出现严重破坏。原型试验的结果揭示了盾构–钢筋钢纤维混凝土双层衬砌在内水压作用下的破坏过程和机理,可为工程实践提供参考。     

强度和变形双控条件下基础尺寸的设计及优化

新的地基设计理论提出了依据基底荷载与沉降的p–s曲线,按照强度和变形双控的原则进行基础设计,但不同的基础尺寸其对应的p–s曲线也是不同的,如何依据基底荷载与沉降的p–s曲线确定基础的合理尺寸,以满足地基强度和变形双控的原则,这是一个很具体和有意义的工作。本文基于原位压板试验的p–s曲线反算出土体参数,然后采用切线模量法计算出不同基础宽度的p–s曲线,通过沉降要求和地基强度安全系数要求得到不同尺寸下基础对应的地基承载力,然后根据基底压力确定满足强度和变形要求的最小基础尺寸,并通过案例将该方法与现行规范方法进行比较,说明该方法的合理性。     

双层堤基管涌通道扩展机制和计算方法研究

双层堤基管涌通道是否扩展,取决于砂层颗粒条件、通道内冲刷水流和边壁渗流力等因素。通过分析通道边壁颗粒的受力平衡条件,引用河流动力学的相关公式,考虑砂粒相对暴露度、脉动流速、起动标准和管涌通道水流特性等因素提出通道扩展的判定条件。用2个砂槽模型试验研究冲刷水流和边壁渗流力的不同组合对通道扩展的影响,并用一维渗透试验证实渗流溢出面附近实际坡降远小于平均坡降的现象,说明提出渗流力有效比参数的合理性。在上述研究的基础上,用通道边壁稳定条件控制,建立有限元计算迭代流程,对管涌通道的扩展进行了数值模拟,并与试验结果进行对比,验证该方法的可行性。     

岩石围岩盾构钢筋混凝土内衬高内压输水隧洞受力简化分析方法

长距离输水工程在穿越城市群时,往往需要深埋以规避地表及浅层地下的各类建(构)筑物。这种情况下盾构隧洞成为极具优势的选择方案。当这种深埋隧洞的围岩具有较好承载能力时,可以采用钢混凝土内衬与盾构组成复合衬砌,与围岩一起共同承担管道内的高内水压力。而这种隧道结构的内衬往往会发生开裂,进而改变其受力特征,此时内衬、盾构管片与围岩如何共同受力成为了工程设计的重点和难点,对此目前还没有成熟的计算方法和规程。针对钢筋混凝土受内水压开裂后的受力变形特点,提出了钢筋混凝土内衬开裂后刚度减少的等效刚度计算方法,计算在内水压力作用下复合衬砌与围岩共同作用的受力特点。结果表明:当围岩弹性模量达到2 GPa时,这种结构可以具有较好的承载能力;当围岩弹性模量达到5 GPa时,可以承担1 MPa以上的内水压力,围岩具有较好的利用价值。研究结果为盾构钢筋混凝土内衬高压输水隧洞联合受力提供了简化的计算方法。