考虑双液浆同步注浆层性能劣化的盾构隧道管片设计方法

摘要

本发明公开了一种考虑双液浆同步注浆层性能劣化的盾构隧道管片设计方法，包括以下步骤：（1）基于细观分析确定水泥-水玻璃双液浆中凝胶状硅酸钙的不同分布形态；（2）计算不同分布形态中凝胶状硅酸钙的出现频率、所占面积比例和结构效应影响系数；（3）根据计算结果对凝胶状硅酸钙劣化后的水泥-水玻璃双液浆的力学性能进行折减计算；（4）采用修正惯用法对盾构隧道管片衬砌结构的内力和变形进行计算。通过本发明，可以对双液浆反应产物凝胶状硅酸钙劣化后的水泥-水玻璃双液浆的长期力学性能进行精确、有效地评价，进而对使用水泥-水玻璃双液浆的建筑结构如隧道结构的长期安全性能进行评估，并将其用于盾构隧道管片设计，使其结果更加真实可靠。

主权项

一种考虑双液浆同步注浆层性能劣化的盾构隧道管片设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤（1）：基于细观分析确定水泥‑水玻璃双液浆中反应产物凝胶状硅酸钙的不同分布形态：选取经标准养护的水泥‑水玻璃双液浆试件进行切片，选取足够多的切片样本，采用一定倍率的显微镜放大后，对其中的水泥和水玻璃反应产物即凝胶状硅酸钙进行细观结构的观察，根据凝胶状硅酸钙的尺寸及空间分布特性，将其分布形态归纳为多种；步骤（2）：统计不同分布形态中凝胶状硅酸钙的出现频率、所占面积比例，计算含有不同分布形态凝胶状硅酸钙的水泥‑水玻璃双液浆浆体结构效应影响系数：确定出凝胶状硅酸钙的多种分布形态后，统计出所观察的样本总数中每种分布形态凝胶状硅酸钙的出现频率；然后针对其不同分布形态计算出凝胶状硅酸钙所占的面积比例值，结果用统计得到的最小值和最大值构成的区间段表示；通过数值等效分析确定不同分布形态凝胶状硅酸钙所构成的蜂窝空洞结构对水泥‑水玻璃双液浆浆体结构效应影响系数；步骤（3）：根据计算结果对双液浆反应产物凝胶状硅酸钙劣化后的水泥‑水玻璃双液浆的力学性能进行折减计算：通过步骤（2）得出不同分布形态的凝胶状硅酸钙的出现频率、所占面积比例和结构效应影响系数后，根据出现频率、所占面积比例和结构效应影响系数计算不同分布形态下的凝胶状硅酸钙对水泥‑水玻璃双液浆的力学性能的贡献度，根据不同分布形态下得到的凝胶状硅酸钙对水泥‑水玻璃双液浆力学性能的贡献度计算得到水泥‑水玻璃双液浆中所有的凝胶状硅酸钙对其力学性能的总贡献度，根据总贡献度计算剩余的水泥石对水泥‑水玻璃双液浆力学性能的剩余贡献度，该剩余贡献度即为凝胶状硅酸钙完全失效后水泥‑水玻璃双液浆力学性能折减的折减系数；该折减系数越大，表明凝 胶状硅酸钙完全失效后水泥‑水玻璃双液浆力学性能越好，该折减系数越小，表明凝胶状硅酸钙完全失效后水泥‑水玻璃双液浆力学性能越差；步骤（4）：采用修正惯用法对盾构隧道管片衬砌结构的内力和变形进行计算，综合考虑盾尾同步注浆层力学性能及其随时间的衰减特性对盾构隧道管片衬砌结构所受地层抗力的影响，其特征在于采用以下公式计算等效弹性抗力系数： K = P r 1 u r 1 = 1 r 1 ( 1 - μ 0 2 δE 0 ln r 2 r 1 + 1 + μ d E d )                           （式I）式I中，K表示等效弹性抗力系数，Pr1表示径向压力，ur1表示径向位移，r1表示管片外径，r2表示管片超挖半径，δ为折减系数，E0、μ0分别是凝胶状硅酸钙劣化前水泥‑水玻璃双液浆体的弹性模量、泊松比，Ed、μd分别为原始地层的弹性模量和泊松比。