岩溶区水环境作用在役隧道衬砌结构的变形特征分析

岩溶区水环境作用在役隧道衬砌结构的变形特征分析

论文摘要

为研究岩溶区地质环境因素对在役隧道衬砌结构变形的影响问题,以岩溶地区典型在役隧道为依托,在降雨条件下,考虑溶洞布置形态、直径、溶洞与隧道间距、节理面倾角等地质环境因素,通过相似物理模型试验和数值模拟,对衬砌表面应变、孔隙水压力、围岩压力和位移分别进行分析。主要结论如下:1)衬砌表面孔隙水压力主要受到节理面倾角和溶洞布置形态的影响,且节理倾角的作用强于溶洞布置形态,竖向正交溶洞布置截面孔隙水压力变化区间约为斜向布置截面的10倍,且衬砌顶部测点位置孔隙水压力变化区间约为底部测点位置的10倍。2)衬砌表面围岩压力随节理面倾角和溶洞直径的增大而减小,溶洞距离l和倾角θ之间符合l≤-0. 4θ+30时,衬砌表面有明显的受压增大趋势。3)衬砌结构变形最大的参数组合为:节理倾角在50°~55°,溶隧距离为1. 5倍隧道直径,溶洞沿顺层节理分布,溶洞直径为3/4倍隧道直径和斜向截面布置形态。研究结果可为预测在役隧道可能危险区域提供参考,对岩溶区隧道灾害的研究具有一定参考意义。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 相似物理模型试验
  •   1.1 相似材料及相似比尺
  •   1.2 溶洞与节理模拟
  •   1.3 试验数据采集
  •   1.4 物理模型试验工况
  • 2 模型试验结果与分析
  •   2.1 强降雨条件下的隧道衬砌表面孔隙水压力
  •   2.2 强降雨条件下的隧道衬砌位移
  •   2.3 强降雨条件下的隧道衬砌表面围岩压力
  •   2.4 强降雨条件下的隧道衬砌表面应变
  • 3 数值模拟与分析
  •   3.1 模型参数及边界条件
  •   3.2 数值计算模型的验证
  •   3.3 节理与溶洞空间组合的最不利影响条件
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 董辉,杨晓晖,衣智明,罗正东

    关键词: 安全工程,岩溶,在役隧道,衬砌结构,变形特征

    来源: 安全与环境学报 2019年05期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

    专业: 公路与水路运输

    单位: 湘潭大学土木工程与力学学院,岩土力学与工程安全湖南省重点实验室,中国水利水电第八工程局有限公司

    基金: 国家自然科学基金项目(51108397),湖南省自然科学基金项目(2015JJ2136),湖南省教育厅优秀青年基金项目(16B255)

    分类号: U456.31

    DOI: 10.13637/j.issn.1009-6094.2019.05.016

    页码: 1595-1604

    总页数: 10

    文件大小: 9242K

    下载量: 123

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