考虑荷载修正的衬砌背后空洞对结构安全性影响分析*

肖南润 丁祖德 刘正初 任志华

(1.昆明理工大学建筑工程学院 昆明 650500； 2.中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司 昆明 650200； 3.云南省公路科学技术研究院 昆明 650513)

0 引言

随着我国西部大开发的进一步推进，大量基础设施建设进入了快速发展阶段。在隧道建设快速发展的同时，由于西部地质条件复杂，且受限于施工及监测技术水平，引发隧道缺陷，影响隧道的安全运营[1-2]。其中，衬砌背后空洞是我国山岭隧道最为常见的质量缺陷之一[3-4]。空洞会直接影响衬砌结构的受力状态，从而影响其承载力和安全性[5]。

国内外学者分别采用理论分析、数值计算和模型试验等方法进行了相关研究[6-13]。应国刚等[6]提出了一种荷载-结构模型的修正计算方法，确定了空洞临近范围内的围岩压力。MEGUID M A等[7]通过数值模拟，分析了衬砌背后空洞对围岩压力的影响，认为围岩压力在空洞临近范围随空洞尺寸的增大而增大。谢锋等[8]采用地层-结构法探讨了衬砌背后空洞存在时围岩压力的分布规律，并对荷载结构计算模型进行修正。在模型试验方面，方勇等[9]和佘健等[10]通过室内模型试验，对不同围岩、不同空洞位置以及不同地应力场条件下，衬砌的破坏形式、受力分布规律及承载力大小进行了研究。也有学者通过数值计算与模型试验相结合的方法，从空洞位置、空洞类型等方面，对衬砌结构承载力及安全性展开研究[11-13]。

现有研究加深了衬砌背后空洞对衬砌及围岩受力影响的认识，但考虑围岩压力修正，开展不同空洞位置与空洞范围下，衬砌安全性变化的研究较少。……