市政·交通·水利工程设计I Municipal· ·WaterRe$oll2rce$’EngineeringDes咖J
隧 道 二 次 衬 砌 混 凝 土 配 合 比 优 化 试 验 及 支 护 结 构 力 学
特 性 研 究
Study on Optimization of Concrete Mix Experimental and M echanical Properties of
Numerical Simulation
王大 刚
(中国电子工程设计院，北京 100142)
WANG Da·gang
(ChinaElectronicsEngineeringDesignInstitute，Beijing 100142，China)
【摘 要】优化混凝土配比是混凝土设计的重要内容，对不同配合比条件下混凝土进行室内试验，并对现场喷射混凝土进行物理
参数测定，研究了混凝土抗压强度随水泥用量、外加剂和砂率等多因素条件变化规律，建立了多因素条件下混凝土抗压强度数
学模型，确定混凝土最佳配合比 采用有限元分析软件ADINA，对丹东某隧道进行了开挖支护过程的数值模拟，研究了多种工况
条件下，二次衬砌变形发展演化规律。研究结果对工程设计和／km-~有良好指导意义。
【Abstract]Uniform design is a scientific experiment method，Using the method of testing arrangement that carl reduce workload，To
improvetestefficiency。Usingtheuniformdesignmethodfortheoptimizationofconcreteproportion，Alltherawmaterialsofphysicaland
mechanicalindexesweredetermined，Usingthecomparisonmadeintoconcretetest，Fortechnicalandeconomicanalysis。Exploredosageof
cement，water，sandandadmixture，thefourfactorsofconcrete，Through establishingthemathematicalmodeland regressionanalysis，For
fourfactorsoftheintemalrulesandinfluence，Processparameteroptimization，Tofindthebestandconcretemixture。Usingthenonlinear
finiteelementanalysissoftwareADINAlarge，ThecompoundofJinzhouNanshanmountaintunnelliningsupportingforceduringsimulation
analysis，Introducestheengineeringcaseandmodel assOciatedSemngs，Researchonvariousloadcombinationscircumstances，The second
liningdeformation，stressdistributionandmechanicalproperties。Inordertodesignandconstructionoftheprojecthasgoodsignificanceo
【关键词】均匀设计法；混凝土配合比；ADINA；二次衬砌
【Keywords]uniformdesignmethod；concretemixproportion；ADINA；secondlining
[e0图分类号】TU_455．91 【文献标志码】A 【文章编号】1007．9467(2016)06．01 17．03
[DOI]10．13616／j．cnki．gcjsysj．2016．06．031
1 引 言
随着我国交通事业的快速发展 ，各地广泛建设了高速公
路工程。由于高速公路工程对道路线型要求较为严格，因此，在
遇到山岭等不利地形条件下，采用隧道成为首选的方法。由于
混凝土工作性能不足和对支护机理认识不清 ，隧道塌方事故
时有发生 ，因此，研究支护结构受力特点和机理成为重要的工
【作者简介】王大刚(1977 )。男，黑龙江集贤人，高级工程师，从事
建筑工程设计与研究，(电子信箱)44295743@qq．corn。
程课题。
混凝土配合比设计必须达到 4项基本要求，即：满足力学
性能(强度 )要求；满足工作性能(和易性 )要求；满足混凝土耐
久性能要求；满足经济适用性能要求Ⅲ。均匀设计方法应用于
混凝土配合比设计中，根据对混凝士性能要求的不同灵活控制
材料配比，提高工作效率口~川。本文对不同配合比条件下混凝土
进行室内试验，并对现场喷射混凝土进行物理参数测定，研究
不同水灰比、水泥用量、砂率和外加剂对混凝土抗压强度影
响。选用混凝土最佳配合比 ，应用有限元软件对丹东盘道岭隧
道二次衬砌支护结构进行受力模拟分析 ，研究不同荷载组合
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l工程建设与设计 }Copatructlo~&DesignForProjeet
工况下 ，隧道二次衬砌变形量及荷载分布。研究结果对工程设
计和施工具有良好指导意义。 ．
2 试 验 原 材 料 力 学 性 质 检 测
2．1 水泥 、砂子 、碎 石 力学性质 检 测
1)水泥 ：本试验采用本溪南芬水泥厂生产的标号为 32．5
的早强硅酸盐水泥。
2)砂子：选用符合规范且细度模数为 2．0的河砂。
3)碎石：本试验粗骨料选用碎石粒径为 16～31．5mm。
2．2 外加剂 及掺 量
试验采用的是沈阳市华瑞混凝土外加剂有限公司研制的
HM 型多功能混凝土防水剂，掺量是 2．5％。
3 混 凝 土 配 比均 匀 设 计 试 验 结 果
3．1 试 验过 程
首先考虑正常条件下不加外加剂试拌 ，配制 3组试块：
(1)水 ：188kg；水泥 ：421kg；砂 ：654kg；石子 ：1202kg。(2)水 ：
212kg；水泥：413kg；砂：714kg；石子：1066kg。(3)水：181kg；水
泥 ：412kg；砂 ：762kg；石子：1022kg。
3组的坍落度都较小 ，不能满足隧道支护泵送施工要求，
且第一组的抗压强度没有达标。通过采用外掺剂优化混凝土
性能，以保证混凝土抗渗
隧道二次衬砌混凝土配合比优化试验及支护结构力学特性研究（论文）.pdf
