壁后空洞對軟巖隧道長期穩(wěn)定性影響的粘彈塑性分析.pdf

1、隧道壁后空洞對隧道管片及圍巖影響規(guī)律的研究在國內(nèi)外已有不少研究成果，但是研究通常集中在公路、山嶺等深埋隧道背后空洞對管片的影響，對于軟巖淺埋隧道以及空洞對隧道長期運營階段的影響研究比較少。軟巖具有很強的流變性，包括蠕變、應變速率相關性及應力松弛，對于隧道長期運營會產(chǎn)生持久的影響。
　　為了研究軟巖隧道在空洞存在情況下管片的長期受力變形特性,本文采用有限元數(shù)值模擬的方法，研究管片壁后空洞在不同空洞位置，不同空洞大小，地下水作用，不同

2、靜止土壓力，不同空洞處理措施等條件下，對管片內(nèi)力和變形的影響規(guī)律,得出了以下主要研究結論:
　　(1)壁后空洞對圍巖應力應變的影響就在空洞周圍很小的區(qū)域內(nèi)。另外，空洞對隧道管片的軸力影響很小，而且影響僅限于空洞出現(xiàn)后的一段時間，但空洞對隧道管片彎矩存在較大而且長期的影響，是管片彎矩達到屈服以及裂縫形成的主要原因。
　　(2)空洞的存在會使得空洞附近圍巖發(fā)生較大的剪應力，從而引起軟巖剪脹及長期蠕變，導致管片內(nèi)力重分布，不利于隧

3、道結構受力穩(wěn)定。對于淺埋隧道不同位置的空洞，隧道拱腰空洞的影響最大，管片負彎矩（外側受拉）峰值出現(xiàn)在空洞中間；其次為拱肩位置空洞，會造成拱頂管片達到正彎矩（管片內(nèi)側受拉）峰值；影響最小的是拱頂空洞，不會造成某一點管片彎矩增長達到屈服。
　　(3)對于拱頂不同大小的空洞，當空洞較小時，隧道管片均呈現(xiàn)向隧道內(nèi)變形的趨勢。隨著空洞逐漸增大，空洞范圍管片砌正彎矩（管片內(nèi)側受拉）越來越小，逐漸轉變?yōu)橄蚩斩磦茸冃危芷鈧仁芾?。對于拱腰不同?/p>

4、小的空洞，隨空洞逐漸增大，空洞范圍內(nèi)管片彎矩絕對值越來越大。
　　(4)水土耦合情況下，超孔壓的消散等效地增加了隧道周圍巖體的圍壓，使得隧道管片承受更大的內(nèi)力。采用水土耦合算法能較好地模擬超孔壓在軟巖中的發(fā)生和過程，適合用于模擬隧道在富水軟巖地層中施工及運營過程中的受力及變形情況。
　　(5)空洞會破壞隧道原本平衡的受力狀態(tài)。為了重新達到穩(wěn)定，空洞和管片夾角位置會產(chǎn)生明顯的應力集中，這種不利的受力模式會加劇管片彎矩的增長，使