既有裂缝对隧道衬砌结构稳定性影响分析

裂缝是隧道运营期的主要病害之一。本文采用数值模拟软件对存在裂缝的衬砌结构进行有限元分析,针对裂缝长度、裂缝宽度、裂缝位置三种不同特征参数变化,求得裂缝尖端附近的位移分量,推算得到裂缝尖端的应力强度因子和隧道稳定性系数。随后针对最危险裂缝工况施加列车荷载分析隧道衬砌结构稳定性,得到250、300以及350km/h三种不同时速下列车荷载的激振力对隧道衬砌结构稳定性影响。研究结果表明:裂缝位于拱腰处对隧道衬砌结构稳定性影响最大;裂缝宽度对衬砌结构稳定性影响较小;裂缝长度对衬砌结构稳定性影响显著。研究结果可为隧道运营过程中灾害防治及列车速度控制提供一定的参考依据。