强降雨下岩溶隧道衬砌结构受力特征分析

作者：万飞; 李开军; 王华牢; 张翾^*

来源：中国公路学报, 2023, 36(11): 312-322.

DOI：10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.11.012

• 隧道工程
• 岩溶隧道
• 现场测试
• 受力特征
• 数值分析
• 衬砌结构
• 强降雨

为掌握强降雨条件下岩溶隧道衬砌结构受力特征，分别采用现场测试与数值分析法分析岩溶隧道衬砌水压与力学响应待征。其中，针对依托隧道运营期间15个月的衬砌水压测试数据，着重分析了3次降雨后的衬砌水压升降总历时、水压升高时间、达到峰值时间、消散时间、水压分布形式、水压峰值等水压特征指标；针对单处承压状态、多处承压状态、水压范围扩大状态等3种荷载状态的12种荷载工况，建立隧道荷载-结构模型计算分析隧道衬砌结构的轴力、弯矩和安全系数变化情况。研究结果表明：2个测试断面的衬砌水压峰值可相差约1.83倍，水压升降总历时分别为20～57 h和4～9 h,均基本符合水压峰值越大的部位开始升高的时间越早、达到峰值时间越早、水压消散的时间越晚的规律；在降雨全过程中，隧道衬砌水压分布形式表现为偏压→较均匀分布→偏压的“三阶段”时空规律，并且水压峰值主要出现在较均匀分布时；不同水压荷载状态下衬砌结构的安全系数排序为：多处承压状态>单处承压状态>水压范围扩大状态；当隧道衬砌水压极大和大时衬砌结构任一部位均可能破坏，水压较大时衬砌结构主要为拱腰和拱脚破坏。该研究成果可为强降雨区岩溶隧道衬砌结构设计、土建结构检查和病害处治设计等提供参考。

• 单位
  交通运输部公路科学研究所; 中交一公局厦门工程有限公司