[发明专利]氯盐侵蚀环境浅埋海底隧道模拟试验平台及其施工方法

说明书

本发明公开了一种氯盐侵蚀环境浅埋海底隧道模拟试验平台及其施工方法，如下：以现场原型隧道为基准，按相似缩尺比在室内地面立模浇筑施作隧道衬砌结构模型；在隧道衬砌结构模型的前后两端，且均左右跨越隧道衬砌结构模型横向立模，浇筑模型箱横向立板；在前后两个横向立板的左右端均纵向立模，浇筑模型箱纵向立板，纵向立板和横向立板围成一上端敞口的模型箱；在模型箱内，且位于隧道衬砌结构模型上方填充与现场原型隧道上方地质环境相似的岩土体相似材料；取现场原型隧道所在海域海水试样，淹没岩土体相似材料。采用该施工方法在室内建立了氯盐侵蚀环境浅埋海底隧道模拟试验平台，使隧道衬砌的腐蚀环境完全与工程现场吻合。

技术领域

本发明属于隧道结构技术领域，涉及氯盐侵蚀环境浅埋海底隧道模拟试验平台及其施工方法。

背景技术

海底隧道虽然不像一般海港工程那样直接接触海水，但海底隧道建设于沿海氯离子富集地区，海水中高浓度氯离子对其的侵蚀作用将不可避免。在海底隧道工程中，衬砌混凝土结构可能同时受到多种环境不利因素的影响遭遇破坏，导致钢筋锈蚀而使结构发生早期损坏，进而丧失了结构的耐久性能。

在隧道衬砌结构的外侧，即与岩土体接触一侧，高压海水中的氯离子很容易到达衬砌结构表面进而扩散至内部。因此，在衬砌外侧必然会遭受地下“变质”海水中高浓度氯离子的侵蚀，产生类似一般海工结构的耐久性损伤特征。

目前鲜见对海底隧道衬砌结构整体进行氯离子扩散和钢筋电化学快速锈蚀室内试验，研究手段主要还是以制作小型试件为主。氯离子在试件混凝土(选用同类型的材料代替工程实际采用原材料)中的扩散试验分无荷载扩散试验、弯曲受拉扩散试验以及受压扩散试验。钢筋电化学快速锈蚀试验即在试件钢筋中通电加速锈蚀。这种试验方法忽略了隧道上方覆土荷载作用，氯离子直接从试件混凝土表面向内扩散，显然与工程现场不符。氯离子在试件混凝土中的扩散试验即使采用小型加载装置模拟荷载作用，但由于隧道工程复杂的地质条件，导致加载的荷载值无法量化。钢筋电化学快速锈蚀试验做完后，试件做承载力性能退化试验，尤其是试件裂缝发展的规律与真实的衬砌裂缝不符。目前欠缺能够模拟在氯盐侵蚀环境作用下浅埋海底隧道模拟综合试验平台。

发明内容

本发明的目的是提供一种氯盐侵蚀环境浅埋海底隧道模拟试验平台及其施工方法，在室内建立了氯盐侵蚀环境浅埋海底隧道模拟试验平台，使隧道衬砌的腐蚀环境完全与工程现场吻合。

本发明采用以下技术方案：氯盐侵蚀环境浅埋海底隧道模拟试验平台的施工方法，包括如下步骤：

步骤一、以现场原型隧道为基准，按相似缩尺比在室内地面立模浇筑施作隧道衬砌结构模型，并在隧道衬砌结构模型中预埋多功能耐久性监测传感器；其中，隧道衬砌结构模型的前后两端均为洞口；

步骤二、在隧道衬砌结构模型的前后两端，且均左右跨越隧道衬砌结构模型横向立模，浇筑模型箱横向立板，各横向立板的外侧壁与其所在端的隧道洞口的外侧壁相平齐，且在各洞口处均为敞口状；

步骤三、在前后两个横向立板的左右端均纵向立模，浇筑模型箱纵向立板，纵向立板和横向立板围成一上端敞口的模型箱；

步骤四、在模型箱内，且位于隧道衬砌结构模型上方填充与现场原型隧道上方地质环境相似的岩土体相似材料；

步骤五、取现场原型隧道所在海域海水试样，在模型箱内，淹没岩土体相似材料。

进一步地，在步骤一中，在隧道衬砌结构模型中，在同一待监测截面，环绕于截面设置三处监测区域，分别为隧道模型顶、隧道模型左右两腰处；在每一处监测区域由隧道模型衬砌混凝土外表面至最外层衬砌结构钢筋表面间均匀布置多个监测点，每个监测点处设置一台监测传感器。

进一步地，各横向立板的左右跨度远大于隧道模型洞室跨度。

进一步地，隧道衬砌结构模型顶岩土体相似材料的填充高度的缩放比例，与隧道衬砌结构模型缩放的比例相同。