PDF《水下盾构隧道接缝渗漏规律的模型试验研究》

1 250 mm*700 mm *

300 mm 的主体骨架,其中长向

1 250 mm 是为了降低隧道两侧边界效应的影响,保证两 侧边界至隧道中心线的最小距离为 5.6D[17] (其中 D 为隧道直径).试验箱正面开隧道圆孔(孔中心距试 验箱底

260 mm,该距离是为了满足进一步降低底 部边界效应影响的要求[18] )及其周围 田 字型方孔, 并将已开相同隧道圆孔的

16 mm 厚钢化玻璃紧密 压贴于试验箱内壁,与正面镂空的钢板组合形成可 视化窗口.对于钢化玻璃边缘的固定,采用角钢与 箱内壁的焊接螺钉进行锚固夹紧;

对于钢化玻璃边 缘的防水,采用涂硅胶密封.试验箱密封承压不小 于0.3 MPa,承压后局部挠曲变形小于

2 mm. 外径

112 mm、 厚度

6 mm、 长度

560 mm 的PVC 模型盾构隧道,采用通缝或错缝拼装于试验箱开圆 孔处,每环管片的宽度为

22 mm,管片接缝间的连 接采用 PVC 黏结剂, 固化时间中等. 每组况隧道中 均有一不同位置纵缝用一组已预设厚度的铁片簇临 时密封,如图

2 所示.铁片簇厚度采用游标卡尺测 量并记录,铁片簇与管片接缝间采用凡士林密封防 水.隧道外侧该纵缝旁布置 YB 系列微型土压力传 感器并连接数据采集系统. 密封套筒安装于试验箱与钢化玻璃开圆孔处, 以避免变形后的模型隧道与试验箱的连接处产生渗 漏.密封套筒中的空心筒体外壁和套环内壁均钻有 螺纹,可相互咬合密封;

密封油箍分别布置于空心 筒体内壁钻制的圆形凹槽内、空心筒体与套环咬合 第38 卷第5期路平等:水下盾构隧道接缝渗漏规律的模型试验研究 ?

995 ? 可拆卸(密封)盖 数据 采集系统 模型 隧道 压力传感器位移 传感器 有色砂 土样 收集 系统 进水口 加压泵 钢C玻璃 试验箱 水 可视区域 密封 油箍 漏点 a 套筒 (a) 试验装置 (b) 试验箱照片 图1模型试验装置图 Fig.1 Model test device 漏缝 接缝 (a) 拼装模具 (b) 模型隧道

4 mm 铁片簇 (c) 铁片簇 (d) 临时密封 图2模型隧道安装 Fig.2 Installation of model tunnel 处,以分别避免密封套筒与模型隧道、密封套筒与 试验箱连接处渗漏,如图 3(a)所示. 螺纹 圆形 凹槽 密封 油箍 套环 空心筒体 胶带 单斜塑料薄膜 引流管 (a) 密封套筒 (b) 单斜引流管 图3密封套筒与单斜引流管 Fig.3 Sealing sleeve and monoclinic drain 由于试验中漏缝周围稳定土拱形成后的灵敏度 较高,微弱的扰动即可导致稳定土拱的失效从而继 续大量漏砂,因此试验装置的水、砂收集系统由单 斜引流管和一系列量盒组成.单斜引流管外径与隧 道内径一致,管内铺设一定斜度的塑料薄膜及时引 导漏缝处水、砂自然流出至量盒内,以减小对漏缝 附近的扰动,如图 3(b)所示.量盒放置于隧道出口 的正下方,可每

30 s 更换量盒以收集等时间间隔内 的漏水、漏砂量. 2.2 试验土样 本模型试验的地层土样为 ISO 厦门标准砂,该 标准砂的级配曲线及主要力学参数如图

4 所示,其 密度相似比?? = 1,孔隙比相似比?e = 1,内摩擦角 相似比?? = 1,弹性模量相似比?E = 55,泊松比相 似比?? = 1.该试验土样所模拟的原型材料的围岩级 别倾向于 VI 级[19] .尽管本文采用的试验土样难以 实现应力C应变全程相似和水理相似的模拟,但其 级配稳定,便于重复验证,且水土相互作用特性能 总体反映水下隧道围岩在渗漏下的响应特征[20] .