隧道复合式衬砌初期支护极限状态模型试验研究

冯冀蒙 ，仇文革 ，王 航

（1. 西南交通大学 交通隧道工程教育部重点实验室，成都 610031; 2. 西南交通大学 土木工程学院，成都 610031）

1 引 言

随着我国铁路建设事业的蓬勃发展，隧道的建设也逐渐涉足于高地应力、高地震烈度、岩溶发育、不良地质发育、软岩分布广的区域。在这类隧道的修建过程中，初期支护是保证隧道稳定性的重要构件[1]，因此，在此之前针对初期支护的研究已经取得了很多成果，为隧道建设的安全生产提供了强有力的技术保证。由于隧道结构自身的特点，决定了初期支护的不可维修性，同时由于环境因素，初期支护不可避免地会在运营期出现劣化，甚至在未到设计年限就已失效达到极限状态[2]，这时势必会引起隧道结构整体承载能力的降低，对于普遍使用的锚杆、钢架和喷混凝土这3种构件的极限状态，隧道结构整体承载能力的变化会有怎样的不同，至今鲜有研究。在软弱围岩隧道中，锚杆、钢架和喷射混凝土这3种构件会被普遍采用，通过室内模型试验，分别对锚杆、钢架和喷射混凝土的失效模拟，了解隧道结构整体承载能力的变化情况，为隧道结构的全寿命期设计提供参考。

2 模型试验设计

模型试验的设计主要有模拟方法、相似比的设计、材料的测试及选用和测点布置设计等方面。

2.1 模拟方法

试验采用设计时速为250 km/h双线V级深埋隧道作为原型，设计参数参照设计标准图，主要参数见表 4中的原型参数。试验的几何相似比采用1:50，考虑了试验域的情况之后，专门定制了净空为1.6 m×1.6 m×0.5 m的模型试验箱，如图1所示，试验箱上盖板做成加载梁，与 MTS控制的千斤顶相连，可以上下移动并进行控制加载；……