盾构隧道管片超弹性密封垫临界错位研究

作     者：郭璇 原森阳 李志通 戴乐辉 彭瑾 

作者机构：北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室 北京交通大学土木建筑工程学院 石家庄铁路职业技术学院 

出 版 物：《铁道学报》 (Journal of the China Railway Society)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国铁集团重点研发项目(N2022G063  N2021G057) 

主　　题：盾构隧道 接缝防水 超弹性本构模型 有效接触应力比 临界错位量 

摘      要：盾构隧道的管片错台是引发接缝渗水的关键因素，管片密封垫临界错位量的确定一直是本领域的研究难题。为研究管片接缝处密封垫在水压下的防水机制，建立接触耦合超弹性有限元模型，模拟水压侵入接缝处密封垫的动态变形过程，分析不同错台量密封垫的超弹性接触应力分布、占比及其对应的防水性能。对比有限元结果与实验数据表明，二者发展趋势正相关，有效接触应力占比越低，渗漏风险越大。有限元计算结果整体略低于实验结果，偏安全。有限元结果适用于评估管片密封垫临界错位量及防水性能。随错台量增加，密封垫与密封槽及密封垫间的有效接触应力占比先减小后增大。管片直径13 m的分析分析案例产生9 mm错台量和8 mm张开量时，其有效接触应力占比最低，防水性能最差，是多接触错位量的计算临界点。本研究为盾构隧道管片设计与施工提供密封垫临界错位量的科学计算依据参考，有助于优化接缝密封性能管理，减少渗水事故。