双层隧道内部结构对隧道纵向力学性能的影响

孙文昊 封坤 肖明清 王均勇 郭文琦 鲁选一

1.中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063；2.西南交通大学交通隧道教育部重点实验室，成都 610031；3.水下隧道技术国家地方联合工程研究中心，武汉 430063

随着我国对地下交通运输的需求日益增长，盾构隧道得到了更广泛的应用［1］。盾构隧道是一种通过螺栓连接的管状结构［2］，接头的存在削弱了隧道的整体刚度。当隧道受到地震、水位变化、相邻隧道开挖等作用时，可能发生隧道的纵向变形过大进而导致漏水、接头受拉破坏等病害［3］。近年来，盾构隧道朝着大断面、超大断面的方向发展［4-5］，双层隧道在大断面隧道中得到了广泛应用，其内部结构对盾构隧道纵向力学性能的影响值得研究。

既有研究主要从理论解析、模型试验、数值模拟三方面对盾构隧道纵向力学特征进行探讨。在理论解析方面，以小泉淳等［6］提出的梁-弹簧模型、志波由纪夫等［7］提出的等效连续化模型为代表；张文杰等［8］考虑了横向刚度和纵向环缝的影响，提出广义的等效连续化模型；叶飞等［9］得到了考虑横向刚度有效率的纵向等效抗弯刚度计算式；汤印［10］在纵向刚度推导过程中加入了纵向轴力，引入地层约束系数考虑地层抗力及摩擦控制，提出了同时考虑弯矩与轴力的纵向连续化模型；陈拴等［11］针对隧道实际剪切错台变形的特点，介绍了一种基于铁木辛柯梁理论的隧道纵向连续化模型。

在模型试验方面，何川等［12］研究了在软硬交替地层且地表有局部附加荷载情况下单、双层衬砌隧道纵向沉降与弯矩的变化规律；……