隧底溶洞对衬砌结构力学行为的影响

发布时间：2019-10-14 06:17

【摘要】：基于考虑地基剪切变形的Pasternak弹性地基梁理论,推导了无仰拱隧道拱脚处地基梁的位移和内力计算公式,对比分析了Pasternak模型和Winkler模型计算结果,与现场监测结果对比,并基于Pasternak模型研究不同介质压缩模量及不同溶洞规模情况下衬砌的变形受力状态.研究结果表明:Pasternak模型的计算结果比Winkler模型偏小,更符合实际变形受力情况;在溶洞和围岩的交界处衬砌存在明显的反弯点,且交界处剪力最大;溶洞填充物压缩模量与围岩压缩模量比值小于等于0.5时,溶洞段衬砌位移和内力急剧增加;溶洞规模对衬砌位移和剪力影响显著,长度8 m以上溶洞对衬砌结构危害性较大.
【图文】：

压缩模量和溶洞规模影响下的衬砌力学行为进行了多工况计算分析，得到隧底溶洞对衬砌结构力学行为影响规律，为今后类似工程设计及施工提供借鉴．1工程概况某隧道最大埋深为78m，根据地质勘察资料，隧道地处岩溶地区，为典型的岩溶隧道．此隧道的围岩级别为Ⅲ级，设计未设置仰拱．在隧道YK6+258位置左拱脚处有一个溶洞，溶洞规模为(宽×深×长):4.8m×5.5m×9.7m．在该区段隧道施工中，隧道底部溶洞采取换填封闭．2解析分析2.1计算模型当隧道底部穿越溶洞时，根据溶洞所处的位置，可将衬砌沿纵向分为3个区段(见图1):搁置段(AB)、溶洞段(BD)、搁置段(DE)．在建立力学模型时，作如下假定:1)衬砌未设置仰拱，沿隧道纵向可将衬砌拱脚等同于一根搁置于弹性地基上的梁．2)研究对象为深埋隧道，地基梁上的竖向荷载视为均布荷载．3)衬砌分环浇筑，在荷载作用下衬砌连接处拱脚弯矩和剪力趋于0，故将梁两端视为自由端．图1弹性地基梁计算模型Fig.1Calculationmodelofelasticfoundationbeam2.2微分方程解析2.2.1微分方程建立由于弹性地基梁计算模型完全对称，故可取半结构ABC部分分析．采用双参数Pasternak模型有p(x)=kω(x)－Gpd2ω(x)dx2，，(1)可得到地基梁的挠度控制方程，EId4ω(x)dx4－b*Gpd2ω(x)dx2+kb*ω(x)=bq(x)．(2)其中，b*为考虑双参数地基连续性有限宽度梁的等效宽度，b*=b1+(Gp/ki

本文编号：2549127