高水压盾构衬砌管片和密封垫力学特性研究

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1、密级：公开工学硕士学位论文高水压盾构衬砌管片和密封垫力学特性研究ResearchonMechanicalPropertiesofHighWaterPressureShieldTunnelandSealingGasket培养单位：土木工程学院专业：市政工程研究生：王文浩指导教师：宋玉香教授二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同

2、工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要盾构法凭借适用性好、安全性高、施工速度快、施工质量易控制等特点成

3、为了水下隧道修筑的主流工法之一。水下盾构隧道受水压作用影响大，特别是高水压盾构隧道，易产生渗漏、侵蚀等现象，影响隧道的正常使用甚至对整体安全性造成严重影响。因此，高水压盾构隧道的结构受力和防水问题是设计中关键一环。本文以小浪底引黄工程引水干线隧洞盾构段为工程背景，采用壳-弹簧模型对不同水压下衬砌管片进行结构内力计算，并从横向和纵向角度分析管片内力分布规律；调查研究国内外接缝防水主流形式，参考相关工程经验，初步设计了防水密封垫截面；对比不同材料硬度和截面开孔形式及填充率的密封垫数值计算结果，得到相应的防水能力和闭合压力变化规律。本文主要研究内容及结论

4、如下：(1)采用壳-弹簧模型分析对了不同水压下管片断面内力以及偏心距沿横向和纵向的变化规律。发现随水压的升高，管片受力越稳定，同时管片断面内力沿纵向的不均匀性逐渐减弱。(2)调查研究国内外密封垫材料和管片接缝防水形式，小浪底引黄工程管片宜采用单道弹性橡胶密封垫防水，并初步设计了六种不同开孔形式的备选断面。(3)对比分析同一截面不同硬度的密封垫计算结果，密封垫的闭合压力和防水能力与密封垫硬度成正比，高水压隧道宜选用65度以上橡胶材料；对比分析不同截面密封垫计算结果，发现圆角三角形开孔形式从应力分布、闭合压力及防水能力角度均优于圆形开孔；密封垫的防水能

5、力随密封垫截面填充率增加而提高，同时所需闭合压力也有所提高。关键词：高水压盾构；内力分析；接缝防水；弹性密封垫AbstractShieldmethodhasbecomeoneofthemainstreamunderwatertunnelconstruc-tionmethodforitsgoodapplicability,highsafety,fastconstructionspeedandeasyconstructionqualitycontrol.Theunderwatershieldtunnelisinfluencedbythewaterpre

6、ssureeffect,especiallythehighwaterpressureshieldtunnel,easytoproducethephenomenonsuchasleakage,erosion,andaffectthenormaluseofthetunnelandevencausedseriousinfluenceonthesafety.Therefore,thestructuralstressandwa-terproofproblemofthehighwaterpressureshieldtunnelisakeypartofthede

7、sign.TaketheXiaolangdiYellowRiverDiversionProjectshieldtunnelastheback-ground,thisarticleusestheshell-springmodeltomakestructurecalculation,andanalyzetheinternalforcedistributionofshieldliningsegmentsinthelongitudinalandhorizontalview.Makeaninvestigationofdomesticandforeignjoi

8、ntwaterproofmainstreammethods.Thendesignthewaterproofgasketse