黃土公路隧道帶裂縫襯砌安全性評價.pdf

1、黃土公路隧道襯砌開裂病害在施工和運營過程中十分常見，眾多隧道在襯砌開裂后仍然能安全地工作。本文以西部某隧道為例，利用斷裂力學(xué)理論和數(shù)值模擬，對帶裂縫襯砌安全性評價方法進行了研究，并建立安全預(yù)警系統(tǒng)。
　　本文主要得出以下幾點結(jié)論：
　　1）本文對黃土隧道襯砌開裂病害成因及危害進行了分析，并對裂縫分布、走向及力學(xué)形態(tài)進行了總結(jié)。結(jié)合對西部某黃土隧道襯砌裂縫的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，寬度大于0.3mm的裂縫居多，平行于隧道軸線的縱向裂縫對

2、襯砌結(jié)構(gòu)危害較大，且超過3/4的縱向裂縫分布于拱頂。并通過抽檢發(fā)現(xiàn)，裂縫深度跨度較大，最深可接近二次襯砌厚度，對隧道的安全運營威脅極大。
　　2）襯砌裂縫尖端處應(yīng)力較為集中，是隧道襯砌低應(yīng)力斷裂的罪魁禍首。本文用應(yīng)力強度因子表征裂縫尖端處的應(yīng)力場，結(jié)合斷裂韌度和斷裂判據(jù)，總結(jié)出襯砌裂縫尖端穩(wěn)定性安全系數(shù)K1的計算公式。同時，考慮裂縫破壞了襯砌結(jié)構(gòu)的完整性，降低了截面極限承載力。因此對開裂襯砌截面極限承載力重新進行了計算，并分為全截

3、面開裂，外側(cè)受壓內(nèi)側(cè)受拉和外側(cè)受拉內(nèi)側(cè)受壓三種情況求解，進而得出開裂截面極限承載力安全系數(shù)K2。綜合考慮得出帶裂縫襯砌截面安全系數(shù)K=min（K1，K2）。
　　3）以西部某黃土隧道為例，根據(jù)地表水沿地表裂縫浸入黃土圍巖程度和區(qū)域的不同設(shè)置幾種工況。運用理論計算和數(shù)值模擬手段，求解出幾種工況下的拱頂帶裂縫襯砌的安全系數(shù)K，并對安全系數(shù)K隨拱頂裂縫深度的變化規(guī)律進行了分析。分析得出安全系數(shù)K值隨拱頂裂縫深度的增加加速下降，同時得出裂