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交通运输工程学报 2023年第4期23卷 165-177页

作者：韩鑫叶飞(指导) 刘畅韩兴博贾艳领王东方长安大学公路学院陕西西安710064 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 广西交科集团有限公司广西壮族自治区公路隧道安全预警工程研究中心广西南宁530007 同济大学航空航天与力学学院上海200092

为有效控制隧道围岩压力,优化隧道支护结构,研究了软弱破碎地层作用在隧道衬砌结构上的松散荷载;根据相关文献中砂性地层隧道周边围岩松动变形试验,采用半椭球体拟合了地层松动范围,提出了软弱破碎地层半椭球体松散荷载模型,给出了松散... 详细信息

为有效控制隧道围岩压力,优化隧道支护结构,研究了软弱破碎地层作用在隧道衬砌结构上的松散荷载;根据相关文献中砂性地层隧道周边围岩松动变形试验,采用半椭球体拟合了地层松动范围,提出了软弱破碎地层半椭球体松散荷载模型,给出了松散荷载随隧道收敛变形的计算表达式,分析了松散荷载的分布特征及其随隧道收敛变形的变化特征;为提高松散荷载计算效率,将半椭球体松动边界离散为多个线段,提出了松散荷载离散求和的数值计算流程;为进一步增强计算模型的工程实用性,采用二次多项式拟合松散荷载,得到了松散荷载随隧道收敛变形的简化计算方法。研究结果表明:提出的半椭球体模型可较为准确地描述隧道所受的松散荷载及其随隧道收敛变形的动态变化特征,由于滑动面上摩阻力的作用,松动区范围内的地层竖向应力小于地层初始自重应力,松动区荷载通过滑动面上的摩阻力向周边地层转移,松动区土拱效应显著;随着隧道收敛变形的增加,隧道周边地层松动范围增大,松散椭球体受周边地层的约束作用减弱,地层土拱效应减弱;地层内摩擦角和椭球体偏心率对松散荷载的计算结果影响较大,需根据地质条件测试确定;将半椭圆曲线分为3段时,离散求和的数值计算结果与解析解的相对误差约为3.9%,具有较好的一致性。

关键词：隧道工程软弱破碎地层围岩压力松散荷载半椭球体理论

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深埋大断面公路隧道松散荷载计算方法研究

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岩石力学与工程学报 2017年第A1期36卷 3423-3430页

作者：万飞许崇帮王华牢交通运输部公路科学研究所北京100088

通过数值模拟与理论分析手段,开展深埋大断面公路隧道松散荷载计算方法研究。采用应变软化模型分析深埋大断面公路隧道分步施工中塌落拱的发展规律,结果表明:分步开挖大断面隧道可有效控制塌落拱的扩展,隧道塌落拱是各导坑开挖逐步积累... 详细信息

通过数值模拟与理论分析手段,开展深埋大断面公路隧道松散荷载计算方法研究。采用应变软化模型分析深埋大断面公路隧道分步施工中塌落拱的发展规律,结果表明:分步开挖大断面隧道可有效控制塌落拱的扩展,隧道塌落拱是各导坑开挖逐步积累的结果,传统荷载计算方法可用于开挖过程中各导坑松散荷载的计算,但不适用于大断面隧道最终成型时的松散荷载计算。因此,以状态设计法为基础,动态设计为手段,充分体现临时支护的作用,提出深埋大断面公路隧道分步施工松散荷载计算公式,并进行应用;通过与马林隧道的实测数据对比,表明该方法应用于深埋大断面公路隧道松散荷载计算时具有较高的准确度。研究成果可以为确定该类隧道支护参数提供设计依据。

关键词：隧道工程深埋大断面隧道分步施工松散荷载

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基于堆载试验的隧道支护结构拱顶压力研究

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铁道标准设计 2024年

作者：罗元成谌勇仇文革陈吉辉段东亚罗杰贵州路桥集团有限公司成都天佑智隧科技有限公司西南交通大学交通隧道工程教育部重点试验室

隧道设计理论认为较完整的岩体可以发挥岩体的自支撑能力，而对于松散体，普遍认为其完全没有自承能力，不可利用，只能当作重力荷载作用在结构上。为探究松散体的自承能力，进行了原型堆载试验，结果表明：随着堆载体高度的变化，监测... 详细信息

隧道设计理论认为较完整的岩体可以发挥岩体的自支撑能力，而对于松散体，普遍认为其完全没有自承能力，不可利用，只能当作重力荷载作用在结构上。为探究松散体的自承能力，进行了原型堆载试验，结果表明：随着堆载体高度的变化，监测得到的支护结构拱顶压力值小于松散荷载理论计算值，进一步结合数值模拟方法，也发现拱顶压力值小于理论值。通过分析松动压力产生的原因，并采用数值模拟分别对裸洞模型、劣化围岩+支护模型、散体+支护模型进行研究，得到拱顶压力沿竖直方向的变化规律，主要结论如下：（1）松散体重力并不完全作用于支护结构上，而是松散体与支护结构分担；（2）松散体在支护结构的支撑与组织作用下，其内部也可形成承载拱，岩体的重力荷载通过承载拱传递，使得围岩主应力方向发生偏转，竖向应力逐渐转化为沿拱轴线上的切向应力；（3）原型堆载试验表明，堆载高度为10m时仅71%的自重荷载作用于支护结构，说明承载拱分担了上方岩体的部分重力，分担比例由围岩和支护的刚度决定，呈形变压力特征。因此松散体也存在与支护的相互作用，考虑其承载能力可使设计更加经济。

关键词：隧道工程支护堆载拱顶压力松散荷载承载拱效应形变压力

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高速公路隧道衬砌纵向裂缝成因分析

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兰州理工大学学报 2017年第6期43卷 144-148页

作者：黄杰四川交通职业技术学院道路与桥梁工程系四川成都611130

针对某高速公路隧道运营后出现的纵向裂缝,通过裂缝调查,结合地质报告,运用有限元数值模拟的方法,建立在松散围岩荷载、水压力、形变压力作用下病害结构的计算模型,总结隧道衬砌裂缝产生的原因.研究结果表明:松散围岩荷载作为集中荷载,... 详细信息

针对某高速公路隧道运营后出现的纵向裂缝,通过裂缝调查,结合地质报告,运用有限元数值模拟的方法,建立在松散围岩荷载、水压力、形变压力作用下病害结构的计算模型,总结隧道衬砌裂缝产生的原因.研究结果表明:松散围岩荷载作为集中荷载,往往会导致作用部位的应力集中,衬砌内侧会出现较大拉应力而产生裂缝;水压力作用下衬砌结构承受较为均匀的压应力,往往在结构薄弱部位最先出现裂缝;形变压力作用下结构易产生纵向结构性受力裂缝.

关键词：隧道裂缝数值模拟松散荷载水压力形变压力

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