输水盾构隧道预应力双层衬砌力学特性的模型试验研究

摘要

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.

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