相似关系表

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物理量	符号	单位	相似比
内摩擦角	$φ$	°	$C_{φ} = 1$
应变	$ε$	—	C_ε=1
泊松比	$ν$	—	$C_{ν} = 1$
黏聚力	c	Pa	$C_{c} = 20$
强度	R	Pa	$C_{R} = 20$
应力	$σ$	Pa	$C_{σ} = 20$
弹性模量	E	Pa	$C_{E} = 20$

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相似关系表

2020, 42(5): 882-891.

盾构隧道二次衬砌合理施作时机模型试验研究 .

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物理量符号单位相似比

内摩擦角 $φ$ ° $C_{φ} = 1$
应变 $ε$ — C_ε=1
泊松比 $ν$ — $C_{ν} = 1$
黏聚力 c Pa $C_{c} = 20$
强度 R Pa $C_{R} = 20$
应力 $σ$ Pa $C_{σ} = 20$
弹性模量 E Pa $C_{E} = 20$

相似关系表
名称 γ /(kN·m^-3) E/MPa c/kPa φ/(°)

原型值 18.7~20.3 15.0~25.0 0 20.0~32.0
模型值 20.0 1.0 0 28.0
对应原型值 20.0 20.0 0 28.0

土体材料物理力学参数对照表

衬砌结构	物理力学参数	原型值	模型值	对应原型值
管片	弹性模量/GPa	34.5	1.72	34.4
管片	单轴抗压强度标准值/MPa	32.4	1.60	32.0
二次衬砌	弹性模量/GPa	28.0	1.43	28.6
二次衬砌	单轴抗压强度标准值/MPa	16.7	0.84	16.8
环向主筋	等效拉压刚度/（10⁵N）	2.4×10⁴	1.80	2.82×10⁴

双层衬砌结构物理力学参数表

序号割槽位置弯曲刚度/(10⁸ N·m·rad^-1) 模型槽缝深度/mm

1 A区域 2.57（正弯曲） 14.0
2 B区域 1.60（负弯曲） 15.5

管片接头对应弯曲刚度和槽缝深度

加载步	Ⅲ方向千斤顶压力/MPa	Ⅰ方向荷载
加载步	Ⅲ方向千斤顶压力/MPa	千斤顶油压/MPa	模型拱顶地层压力/kPa	原型拱顶地层压力/kPa	隧道等效上覆土层/m
0	0	0.0	0.00	0.00	0
1	18	0.6	1.44	28.80	3
2	18	1.0	5.52	110.40	11
3	18	1.4	8.67	173.40	17
4	18	1.8	11.86	237.20	25
5	18	2.2	14.46	289.20	30
6	18	2.6	18.70	374.00	37
7	18	3.0	21.79	435.80	43
8	18	3.4	24.95	499.00	50
9	18	3.8	29.29	585.80	60
10	18	4.2	33.96	679.20	70
11	18	4.6	41.88	837.60	85
12	18	5.0	47.31	946.20	95
13	18	5.4	52.83	1056.60	105
14	18	5.8	57.34	1146.80	115
15	18	6.2	61.33	1226.60	125
16	18	6.6	65.37	1307.40	135

试验加载工况表

试验组号管片拼装方式侧压力系数目标环封顶块位置对应加载步二次衬砌施作时机/%

1 相对中间目标环管片旋转49.08°布置 0.4 左拱腰 2 37
2 3 57
3 4 83
4 5 100
5 6 120
6 9 200

试验分组

试验分组	二次衬砌施作时机/%	二次衬砌最大内力			管片衬砌最大内力			二衬最大内力/ 管片最大内力
试验分组	二次衬砌施作时机/%	轴力/kN	正弯矩/(kN·m)	负弯矩/(kN·m)	轴力/kN	正弯矩/(kN·m)	负弯矩/(kN·m)	轴力/kN	正弯矩/(kN·m)	负弯矩/(kN·m)
1	37	8359.4	418.0	252.6	13165.9	1406.1	1456.4	0.64	0.29	0.18
2	57	8498.9	907.3	1132.5	6385.1	1236.1	990.3	1.33	0.92	0.92
3	83	8096.0	585.3	303.0	10398.9	1347.1	1286.9	0.78	0.45	0.22
4	100	3770.3	332.4	249.7	13540.4	1951.7	1463.8	0.28	0.23	0.13
5	130	4112.4	546.2	591.7	12910.3	2538.0	2001.6	0.32	0.27	0.23

第8加载步双层衬砌最大内力量值

试验组号	二次衬砌施作时机/%	二次衬砌施作荷载级别	结构内部损伤出现荷载级别	结构宏观破坏出现荷载级别	主裂缝位置	主裂缝方向
1	37	2	5	9（二次衬砌）	拱顶	纵向、斜向
2	57	3	7	12（二次衬砌）	拱顶、拱底	纵向
3	83	4	10	10（二次衬砌）	拱底、左拱肩	拱底纵向、拱肩斜向
4	100	5	10	10（二次衬砌）	拱顶	纵向
5	120	6	9	9（二次衬砌）	拱底	纵向
6	200	9	8	8（管片）	拱顶、拱底	纵向

双层衬砌结构内部损伤及宏观破坏荷载级别