拱顶空洞对盾构隧道与周围土体动力响应特性影响

作者：杨文波; 谷笑旭; 涂玖林; 刘德雄; 李林桂; 晏启祥; 方勇; 何川

来源：岩石力学与工程学报, 2019, 38(11): 2344-2356.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2019.0459

• 隧道工程
• 空洞
• 盾构隧道
• 列车振动
• 动力响应

为探究盾构隧道管片后拱顶空洞对隧道结构及周围软土地层的动力响应的影响,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,以加速度响应峰值和频率响应函数作为评价指标,研究单点振动荷载作用下管片后拱顶有、无空洞2种工况下隧道结构与周围土体的动力响应特性。并在此基础上,考虑列车振动荷载的移动效应,通过三维数值计算,研究移动荷载作用下空洞对管片衬砌和周围土体的动力响应的影响规律。研究结果表明:管片后拱顶空洞会使隧道结构及周围土体的加速度响应出现放大效应。根据频域分析结果发现空洞对隧道结构的影响主要在90Hz以上的频域内,2种工况下动力响应最大差值可达到10dB;在0～90和150～190Hz频率范围拱顶空洞对周围土体的动力响应影响较小,而在90～150和190 Hz以上的频域范围拱顶空洞会导致土体的动力响应明显增大。移动列车荷载作用下拱顶空洞对隧道结构与周围土体的动力响应产生的影响与单点荷载作用下的规律类似;移动荷载下隧道拱顶、底部以及隧道上方附近土体的动力响应均有增大。拱顶空洞对管片内力的影响较小,范围也局限于空洞存在的局部区域;管片轴力在空洞位置处波动变化,整体比无空洞工况更大。

• 单位
  西南交通大学