复杂条件下超深防渗墙混凝土稳固机制及滑管脱模关键技术研究

With development of hydropower projects construction, hydropower exploitation was advanced to western region and high altitude area, and higher requirements for concrete diaphragm wall in the area of ultra-deep overburden layer was put forward. Theory analysis and engineering practice show: determination time and magnitude of pipe drawn are two key problems for construction of ultra-deep diaphragm wall by sliding pipe method. The most important factors which affect this problem are "stability time" and mechanics character of early-age concrete, and its essence are mechanics characters of early-age concrete under complex environmental conditions and interaction problem of concrete, sliding pipe and foundation under complex force conditions. In this study, firstly, mechanics characters of early-age concrete and interaction mechanism of structures and early-age concrete are researched by laboratory test. Secondly, creep model of early-age concrete and predicted method of development process of early-age concrete are presented, and thermal and structural coupled numerical program which can describe character of early-age concrete and interaction mechanism of structure and concrete is developed. Then, based on the above mentioned theory research, calculated method of drawn force and time of sliding pipe is studied. Finally, research results will be verified by field test. This study will be of great theoretical significance for stress and crack of concrete, effect of early-age curing on long-term strength of concrete and sliding formwork construction, and practical value for upgrading construction level for ultradeep diaphragm wall.

我国水利建设的迅速发展对超深覆盖层地区的混凝土防渗墙技术提出了更高要求。对于复杂条件下接头管法的超深防渗墙施工而言，确定接头管的拔管时机和拔管力是制约施工质量和进度的两个关键问题，其最主要的影响因素是浇筑后混凝土的"稳固"时间和力学特性，而实质就是研究复杂环境条件下混凝土早期力学特性和复杂受力条件下混凝土～接头管～基础的相互作用问题。本项目首先以室内试验为手段，研究不同配比的混凝土早期受力特性和早期混凝土与结构物的相互作用机制；建立描述混凝土早期变形特性的蠕变模型，研究预测混凝土早期强度发展的计算方法，并开发能正确描述早期混凝土性态及与结构物相互作用的温度～结构场数值程序，进而研究确定接头管拔管时机和拔管力的计算方法；最后以现场试验对理论成果进行验证。项目的开展对于研究混凝土应力及裂缝、早期养护对混凝土长期强度影响、滑模施工等问题具有重要理论意义，对于提升防渗墙施工水平具有重要实用价值。

超深覆盖层地区的混凝土防渗墙技术是我国水利工程建设中需要解决的重要问题之一。对于复杂条件下接头管法的超深防渗墙施工而言，确定接头管的拔管时机和拔管力是制约施工质量和进度的两个关键问题，其最主要的影响因素是浇筑后混凝土的"稳固"时间和力学特性，而实质就是研究复杂环境条件下混凝土早期力学特性和复杂受力条件下混凝土～接头管～基础的相互作用问题。. 本项目以室内试验、现场监测、理论分析、数值模拟为主要手段，重点研究了如下三个方面的问题：（1）考虑水化进程的早期混凝土温度~湿度~结构场三场耦合数值分析方法；（2）早期混凝土与结构物的法向和侧向相互作用机制；（3）接头管法超深防渗墙施工的拔管力及拔管时机确定方法。在第一个研究内容中，本项目研究了早期混凝土温度场、湿度场分析理论，建立了能适应于早期混凝土精确分析的非局部微平面本构模型，基于ABAQUS平台开发了三场耦合的早期混凝土分析程序，并应用于结构问题分析；在第二个研究内容中，本项目研发了早期混凝土与结构物相互作用的试验装置，并通过监测法向压力和切向拔管力，研究了早期混凝土与结构物（模板）的宏观和细观作用机制，其结论对于指导滑膜施工具有重要意义；在第三个研究内容中，本项目以大量现场监测数据为基础，结合理论分析模型，研究了150m深的防渗墙拔管力变化规律，进而确立了合适的拔管时机，可为超深防渗墙施工提供参考。. 本项目的研究建立了较为完善的早期、超早期混凝土的性态分析方法，较为深入的探讨了精确三场耦合分析方法应用到复杂结构分析中的关键技术难题，确立了接头管法超深防渗墙施工的关键施工参数，具有一定的理论意义和较为重要的实用价值。