考虑支护抗力的加筋喷混凝土拱肋支护效应研究

加筋喷混凝土拱肋由预应力锚杆、钢筋拱肋和喷锚支护组成,围岩卸荷变形时能提供支护抗力,但现有关于加筋喷混凝土拱肋的数值方法缺乏对支护抗力的考虑。因此,基于三维弹塑性有限元方法,用隐式锚杆柱单元模拟锚杆,实体单元模拟钢筋拱肋,在开挖荷载分级迭代过程中,根据钢筋拱肋的应力推求作用于拱肋法向的围岩压力,并将此压力作为支护抗力反向作用于围岩,进而以顶拱含断层带的某地下厂房工程为例,对比分析考虑与不考虑支护抗力时加筋喷混凝土拱肋对顶拱的支护效应。结果表明,考虑加筋喷混凝土拱肋支护抗力时支护效果更符合实际;加筋喷混凝土拱肋在围岩变形时刚度逐渐增加,对围岩提供法向约束力,限制围岩向洞内收敛变形,同时使浅部围岩应力状态由单向或双向转化为三向,减少了传递至深部的围岩荷载。

山岭隧道洞口段衬砌结构地震响应数值分析

隧道洞口段由于所处地质环境较差,是山岭隧道最容易失稳的部位之一。特别地,地质条件对隧道稳定性的不利影响会在地震过程被进一步放大。基于混凝土塑性损伤模型,建立隧道-围岩系统三维非线性有限元模型,采用该模型对横琴长湾隧道洞口段结构进行地震响应过程分析。结果显示:距离洞口越近,衬砌结构的位移响应越大;衬砌拱肩和拱腰的最大主应力峰值明显大于其他部位,并且拉裂破坏是衬砌结构主要破坏模式;损伤区主要分布在距离洞口70 m范围内,并且距离洞口越近,衬砌结构的损伤系数越大;衬砌结构的拱肩和拱腰是其抗震的薄弱部位。