破碎围岩大跨公路隧道结构健康度评价方法研究

作     者：刘学增 蔡鑫 丁茂瑞 陈福斌 邓枫 LIU Xuezeng;CAI Xin;DING Maorui;CHEN Fubin;DENG Feng

作者机构：同济大学上海200092 上海地下基础设施安全检测与养护装备工程技术研究中心上海200092 深圳市交通公用设施建设中心深圳518000 

基　　金：深圳市交通公用设施建设中心交通建设工程课题“坪盐通道工程(城市道路特长大断面隧道数字化建管养关键技术研究)”(20160318002B) 国家自然科学基金资助项目“松动荷载引起的公路隧道衬砌损伤演化特征及套拱加固的计算方法”(51478342) 

出 版 物：《现代隧道技术》 (Modern Tunnelling Technology)

年 卷 期：2020年第57卷第1期

页      码：26-35页

摘      要：目前关于大跨隧道结构在松动荷载作用下的受力变形与损伤演化机理研究相对较少,缺乏运营期隧道结构的健康度评价体系与预警标准,不利于掌握隧道结构的安全状态。针对上述问题,文章通过建立二维及三维数值分析模型,研究了Ⅳ级、Ⅴ级围岩下大跨隧道结构在松动荷载下的受力变形特性,并依据变形及破损特征,建立了5级评价体系与3级预警标准。研究结论为:(1)拱部松动荷载作用下大跨隧道的破坏过程分为四个阶段,分别为设计荷载下的弹性受力阶段、拱部松动荷载下的弹性受力阶段、结构开裂后的塑性工作阶段及加速变形破坏阶段;(2)设计荷载下,采用荷载规范计算方法与三维数值模拟方法得出的隧道变形基本一致,验证了数值计算的可行性。通过数值计算,得出Ⅳ级围岩下结构极限承载力为734 kPa,拱顶沉降6.75 cm,边墙收敛1.56 cm。Ⅴ级围岩下结构极限承载力为812 kPa,拱顶沉降10.47 cm,边墙收敛4.06 cm;(3)以拱顶开裂、局部压屈、拱顶拱腰压屈、拱腰压屈达到衬砌厚度的1/3、钢筋拉断为关键节点,以结构受力、拱顶沉降、边墙收敛为评价指标,建立了Ⅳ级、Ⅴ级围岩下大跨隧道的健康度评价体系及预警标准。

主 题 词：大跨隧道 衬砌结构 健康度 破碎围岩 松动荷载 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0813[工学-化工与制药类] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.13807/j.cnki.mtt.2020.01.004

馆 藏 号：203884821...