高地应力软岩隧道仰拱结构受力特性与参数优化

作     者：陈建勋 牛嘉伟 刘伟伟 罗彦斌 陈丽俊 CHEN Jian-xun;NIU Jia-wei;LIU Wei-wei;LUO Yan-bin;CHEN Li-jun

作者机构：长安大学公路学院陕西西安710064 

基　　金：国家自然科学基金项目(41831286,52308390) 陕西省交通运输厅科技项目(19-06k) 陕西省自然科学基础研究计划项目(2023-JC-QN-0383) 长安大学中央高校基本科研业务费专项资金项目(300102213103) 

出 版 物：《公路交通科技》 (Journal of Highway and Transportation Research and Development)

年 卷 期：2024年第41卷第1期

页      码：126-137,159页

摘      要：为探索高地应力软岩隧道施工期间仰拱结构受力特性与合理支护参数,以陕西省宝汉高速公路连城山隧道工程为依托,针对仰拱施工病害及其主要影响因子,采用现场试验与数值模拟相结合的方法,探讨了不同影响因素下的仰拱结构变形与力学响应,分析了仰拱结构变形与受力对不同影响因素的敏感性,基于仰拱结构病害特征及数值模拟结果,对仰拱半径(深度)、仰拱厚度等支护参数进行了优化,并进行了工程验证。结果表明:连城山隧道施工期间仰拱二次衬砌最大接触压力达1.034 MPa,混凝土最大应力超过其抗压强度(30 MPa),出现了仰拱回填隆起、开裂等病害,仰拱设计支护参数难以保障结构稳定;地应力水平和基底围岩劣化对仰拱结构变形与受力状态均有显著影响,其中基底软化深度的影响最为突出,地应力水平次之;减小仰拱半径、增大仰拱厚度、增大仰拱钢筋直径、减小仰拱钢筋间距均能显著抑制仰拱变形,而提高混凝土强度等级对控制仰拱变形效果不明显,且经济性较差;优化后的仰拱受力得以明显改善,有效控制了仰拱结构病害,避免了频繁拆换仰拱,保障了隧道结构安全稳定。研究成果可为类似软岩隧道仰拱变形控制及病害防治提供重要借鉴。

主 题 词：隧道工程 受力特性 现场试验 参数优化 仰拱 软岩 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.1002-0268.2024.01.015

馆 藏 号：203126036...