不同位置空洞对隧道衬砌的力学行为分析

崔文艳,宋 建,刘 宇,于志华

(东北大学 资源与土木学院,辽宁 沈阳 110004)

从“十一五”规划开始以来,我国基础设施发展迅速,尤其是公路和铁路建设,已经开始从经济发达的平原向地质环境复杂的山区延伸。随着我国越来越多的隧道投入到运营中,病害隧道的出现也越来越引起人们的关注。隧道设计规范[1]要求衬砌结构与围岩紧密贴合,但隧道工程是隐蔽工程,人们事先无法准确了解其工程地质情况,而且其施工工序繁多,所以存在不少的潜在危险源。根据地质雷达检测发现,实际上公路隧道衬砌拱顶、拱腰等区域存在不同程度的空洞。衬砌背后空洞一般由隧道施工回填不密实引起或地下水的腐蚀和冲刷引起,经验认为空洞是对隧道稳定性影响较大的主要原因之一,常使衬砌受到不均匀的荷载,不能产生充分的地层反力,导致隧道建成后,出现不同程度的病害,比如衬砌裂损、变形、掉块和隧道渗漏水等,更甚者引发隧道衬砌失稳,严重时会发生突发性崩塌,因此,处理隧道背后空洞对隧道的安全维护具有重大意义[2-3]。本文以辽宁省海棠山隧道为工程背景,结合隧道衬砌后空洞对结构稳定性影响的模型试验结果,运用岩土隧道分析有限元软件MIDAS软件进行有限元数值模拟,详细分析了不同位置的空洞对衬砌结构受力特点以及结构性能的变化,研究成果有助于准确把握空洞对隧道衬砌结构安全的影响,为综合评价隧道结构安全性提供可靠依据。……