高水压下衬砌背后空洞对结构受力的影响

岩溶区隧道衬砌背后空洞与高透水压力的共同作用,改变了衬砌的受力状态,导致结构原本良好的受力状况恶化,进而可能造成衬砌的开裂破损。采用FLAC3D软件研究不同空洞位置对应力场分布、渗流场分布、二次衬砌内力的影响以及在高透水压力下拱顶空洞大小对二衬内力的影响规律。结果表明:竖直应力场为主应力场时空洞周边会出现应力增大区和应力减小区;空洞会使3倍空洞直径范围内外水压力明显折减;无外水压力时空洞对二次衬砌弯矩的影响远大于轴力;无论空洞存在与否,存在何位置,各测点内力均随水头高度的升高呈现线性变化,拱底与拱脚内力大小及变化速率都远大于其他测点,且空洞不同位置下内力随水压的变化速率有很大区别;边墙空洞使衬砌结构处于偏压状态,且随水头高度的升高偏压效应更加明显;拱部弯矩随拱顶空洞大小线性特征明显。     

富水岩溶地层三车道公路隧道二次衬砌受荷特征研究

施工质量差造成二衬背后排水系统效率低下,遇突发性降水则会造成二衬背后水头高度增加,二衬实际受荷为初支、二衬接触压力与二衬背后外水压力。以某三车道公路隧道为依托,对多个断面初支、二衬接触压力进行现场测试并回归分析,运用荷载结构模型计算二衬在实测接触压力、外水压力共同作用下的内力分布规律,并与实测数据进行对比,结果如下:初支、二衬间接触压力分布较为均匀,量值小于设计荷载;二衬背后水头高度增加将显著增大墙角、仰拱处弯矩,水头高度大于6 m时,弯矩增大更为明显;二衬各测点处轴力随背后水头高度增加整体呈增大趋势,水头大于6 m时,二衬下半断面轴力变化速度明显增大;大于8 m时,上半断面轴力变化速度明显增大。采用换算后接触压力、外水压力计算得到二衬内力与实际二衬内力量值、分布规律基本一致。