拱顶背后空洞对直墙式隧道结构安全性影响分析

作者：**; 车增军; 张素磊^*; 陈立平; 陈德刚

来源：青岛理工大学学报, 2021, 42(04): 9-17.

• 拱顶背后空洞
• 直墙式隧道
• 数值模拟
• 衬砌结构
• 安全性

拱顶背后空洞作为隧道衬砌病害的主要诱因,威胁着隧道运营安全。为探究空洞对隧道结构安全性影响机制,依托某公路隧道工程,建立三维数值模型就空洞几何尺寸对衬砌结构内力及安全性变化规律进行分析。研究结果表明:拱顶背后空洞的存在改变了衬砌结构内力分布规律,空洞几何尺寸发生改变,衬砌结构内力也随之变化;当空洞环向范围发生改变,衬砌结构内力分布规律也明显变化,当空洞环向范围大于30°后,衬砌结构安全性大幅度降低;空洞纵向长度变大,恶化了拱部衬砌结构受力性能,当空洞长度大于1/2隧道跨度时,衬砌结构安全性急剧下降,当空洞纵向长度超过一定范围后,衬砌结构安全系数基本不随长度的变化而变化;空洞竖向高度对衬砌结构应力及弯矩变化规律影响较小,不改变衬砌内力的整体分布规律。研究成果可为直墙式隧道衬砌结构病害治理提供参考。

• 单位
  青建集团股份公司; 土木工程学院; 青岛理工大学