论文摘要
为研究隧道衬砌在围岩压力及外水压力综合作用下的受力特征、结构安全性及破坏过程,采用自制的均匀水压模拟加载装置及隧道地层复合试验台架,实现对围岩压力及外水压力的分别控制加载,完成在深埋条件下不同外水压力作用下衬砌结构受力模型试验。运用ANSYS有限元软件分阶段计算衬砌在水土压力作用下的受力特征,计算各部分安全系数,并与试验结果对比分析。研究表明:采用抽真空的方法模拟外水压力时,外水压力值越大,试验结果越接近真实情况,当外水压力达到150 kPa时,其差值可控制在5%以内;在外水压力及围岩压力的作用下,墙脚及拱底分别受最大正弯矩及最大负弯矩作用,且安全系数较其他位置小;随着外水压力的增大,衬砌所受的轴力及弯矩持续增大,且增大速率基本呈线性,其中墙脚位置增长速率最快;随着荷载的增大衬砌结构墙脚最先发生破坏,墙脚裂缝发展导致衬砌结构应力重分布,最终引起拱底开裂;墙脚的裂缝导致墙脚处承受的正弯矩不断减小,拱底承受的负弯矩不断增大,安全系数不断减小;当墙脚的裂缝宽度发展至1.5～2.0 mm时,试验数据及数值模拟结果计算所得拱底安全系数降低至1.5左右,拱底不再满足承载要求,与试验中衬砌的开裂行为相吻合。所提出的模型试验方案可为类似模型试验提供参考,研究成果可为富水大断面公路隧道的设计及安全评估提供依据。
论文目录
文章来源
类型: 期刊论文
作者: 王志杰,雷飞亚,侯伟名,王李,周平,蒋新政
关键词: 隧道工程,受力特征,模型试验,开裂过程,安全系数,富水大断面
来源: 中国公路学报 2019年08期
年度: 2019
分类: 工程科技Ⅱ辑
专业: 公路与水路运输
单位: 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室
基金: 国家自然科学基金项目(51678498),教育部创新团队发展计划项目(IRT0955),中央高校基本科研业务费专项资金项目(SWJTU11ZT33)
分类号: U451
DOI: 10.19721/j.cnki.1001-7372.2019.08.012
页码: 134-144
总页数: 11
文件大小: 7342K
下载量: 297