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题名输水盾构隧道预应力双层衬砌力学特性的模型试验研究
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作者
王亚
王士民
马晓斌
刘畅
廖少明
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机构
交通隧道工程教育部重点实验室(西南交通大学)
同济大学地下建筑与工程系
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出处
《湖南大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第7期188-198,共11页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52178398,51991394)。
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文摘
由于在承受高内水压方面具有显著的优越性,近年来预应力双层衬砌结构在输水盾构隧道中逐渐得到广泛的应用.为揭示预应力双层衬砌结构的力学特性,以珠三角水资源配置工程输水盾构隧道为原型,创新采用相似模型试验方法并结合声发射探测技术,对预应力双层衬砌结构在施工和运行全过程的内力、接触压力、位移以及损伤破坏等进行分析.试验结果表明:在拼装阶段,管片衬砌结构能够单独承担外水土压力,在预应力张拉阶段,管片衬砌和预应力衬砌均全环受压,而随着内水压的逐级施加,结构的轴压力逐渐减小,但在1.5 MPa内水压下,结构仍保持大部分区域受压;在预应力张拉阶段,管片衬砌和预应力衬砌脱开,不考虑其相互作用,在运行阶段,脱开区域闭合,两结构协调承载;随着预应力的逐级张拉,双层衬砌结构的位移线性增加,在张拉完成时,位移值和截面椭圆率分别达到1.37 mm和0.012‰,施加1.5 MPa内水压后,位移值减小至1.30 mm,截面椭圆率增加到0.20‰;在整个加载过程中,双层衬砌结构的渐进性损伤经历了初始弹性阶段和细观损伤阶段,结构内部从缺陷压密到逐渐出现损伤,但并未出现宏观裂纹,故结构处于安全状态.
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关键词
输水盾构隧道
预应力双层衬砌
力学特性研究
相似模型试验
声发射探测
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Keywords
water conveyance shield tunnel
prestressed double-layer lining
research on mechanical properties
similar model test
acoustic emission detection
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分类号
TU93
[建筑科学—结构工程]
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题名输水盾构隧洞预应力双层衬砌结构力学响应
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作者
刘畅
马晓斌
王士民
孟繁盛
陈昱弛
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机构
西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室
中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司
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出处
《人民黄河》
北大核心
2025年第6期144-149,共6页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51991394)。
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文摘
为探明预应力双层衬砌结构在输水盾构隧洞施工、运行过程中的力学响应,以珠江三角洲水资源配置工程为例,采用有限元数值模拟方法建立双层衬砌结构三维计算模型,分析有无预应力条件下双层衬砌结构的承载力学特性。结果表明:当内水压不超过0.9 MPa时,普通双层衬砌结构可以满足安全要求,不必施加预应力;而当内水压过大时,有必要对双层衬砌结构施加预应力,以充分发挥其承载能力。与预应力张拉阶段相比,充水运行阶段管片衬砌与预应力衬砌的协调承载作用更强,接触压力传递更加充分。在整个施工和运行阶段,双层衬砌结构的位移变化量均较小,具有良好的工作状态。
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关键词
预应力双层衬砌
承载力学特性
有限元分析
输水盾构隧洞
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Keywords
prestressed double-layer lining
characteristics of bearing capacity
finite element analysis
water conveyance shield tunnel
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分类号
U451.4
[建筑科学—桥梁与隧道工程]
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题名不同埋深下盾构输水隧洞预应力双层衬砌模型试验
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作者
马晓斌
王士民
刘畅
陈昱弛
陈宣
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机构
西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室
中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司
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出处
《人民长江》
北大核心
2025年第6期162-168,190,共8页
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基金
国家自然科学基金重大项目(52178398)。
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文摘
盾构输水隧洞预应力双层衬砌结构作为高内水压输水工程中极具潜力的新型支护结构,其受力特性是结构设计及研究的重点。为探明该种衬砌形式在不同埋深下的力学适应性,依托珠江三角洲水资源配置工程,开展几何相似比为1∶5的模型试验。结果表明:预应力衬砌内力水平高于管片衬砌,是盾构输水隧洞预应力双层衬砌的主要承载结构,结构受内外荷载的共同作用整体变形呈“横鸭蛋”状;随着埋深的减小,预应力双层衬砌混凝土受拉开裂风险上升,衬砌层间接触压力减小,管片衬砌与预应力衬砌通过相互作用调整的内力能力下降,结构微观损伤裂纹增多;在带压输水的预应力双层衬砌隧洞结构设计中,应多关注其在浅埋状态下的力学特性。研究成果可为盾构输水隧洞预应力双层衬砌结构设计提供参考。
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关键词
输水隧洞
盾构隧洞
预应力双层衬砌
模型试验
力学特性
隧洞埋深
珠江三角洲水资源配置工程
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Keywords
water conveyance tunnel
shield tunnel
prestressed double-layer lining
model test
mechanical property
burial depth
Pearl River Delta Water Resources Allocation Project
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分类号
TV672
[水利工程—水利水电工程]
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题名穿黄隧洞衬砌无垫层段1∶1仿真模型试验及分析
被引量：3
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作者
谢小玲
苏海东
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机构
长江科学院材料与结构研究所
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出处
《人民长江》
北大核心
2011年第8期92-95,共4页
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基金
"十一五"国家科技支撑计划项目"复杂地质条件下穿黄隧洞工程关键技术研究"(2006BAB04A11)
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文摘
南水北调中线穿黄隧洞衬砌为双层预应力结构,为了揭示其工作性态、应力变形规律,开展了穿黄隧洞衬砌1∶1仿真试验。为了验证试验成果,同步对其中无垫层试验段联合承载结构进行有限元计算分析。计算采用考虑接触的非线性有限元方法,模拟试验中管片拼装、分层填土、内衬预应力张拉以及内水压力施加的实际过程,对内外衬之间以及管片之间的接触与传力特性进行计算分析。通过与试验对比显示,无论是结构变形、应力,还是缝隙开度,两者规律一致,数值接近,验证了联合承载结构的受力特性及传力机理,其研究成果可供类似工程结构参考应用。
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关键词
无垫层试验段
双层预应力衬砌
联合承载
三维非线性有限元
穿黄隧洞
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Keywords
non-cushion trial section
double-layer prestressed lining
combined load-bearing
3D nonlinear finite element
tunnel crossing Yellow River
Middle Route Project of South-to-North Water Division（MRP-SNWD）
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分类号
TV67
[水利工程—水利水电工程]
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