考虑围岩参数空间变异性的连拱隧道稳定性分析

依托某高速公路连拱隧道,通过有限元极限分析结合随机场分析的方法,研究了围岩参数空间变异性对连拱隧道施工稳定性的影响。首先,开展了将岩石视为均质材料的确定性分析,通过有限元极限分析计算出了后行洞施工过程中各个开挖施工阶段的稳定系数,阐释了此时隧道结构的变形破坏模式和塑性区分布,得到了施工过程中的最危险工况。之后,通过随机场分析,研究了包括变异系数、相关长度在内的因素对连拱隧道最危险工况下的稳定系数、塑性区分布的影响。将随机分析得到的稳定性系数分布与确定性分析结果进行比较可知,即使岩石材料强度达到工程常用的置信度,确定性分析的结果仍然在一定程度上高估了工程安全性,这表明了确定性分析的局限性。最终,在考虑围岩参数空间变异性的情况下,得到了本工程隧道的失效概率及围岩强度参数设计标准值的建议值。本文的研究成果表明了隧道设计中考虑围岩参数空间变异性的重要性,可为相似工程的设计与施工提供参考。

基于分布式光纤监测的盾构隧道管片变形受力反演分析

为研究盾构隧道变形受力分布情况,依托于某盾构隧道进行了分布式光纤监测。在盾构隧道管片预制期间,将分布式光纤沿环向布设于管片内部钢筋笼的上、下表面。分别在管片安装后及变形稳定后进行了分布式光纤监测,得到管片内部真实应变分布。基于所得连续的应变数据,利用已经提出的反演分析方法计算出了监测期间管片的位移、内力及外荷载分布。反演计算结果表明,隧道监测期间盾构隧道的变形模式为向左的斜椭圆与整体环向压缩的耦合变形。由内力分布可知,在管片接头处内力的波动明显,这是由于管片接头处刚度变化导致的。为反映这种波动,管片设计中更宜采用梁-弹簧模型。给出了管片结构的破坏包络图,将反演分析所得内力值标注其中,并选取危险截面进行了结构安全校核,计算结果证明隧道管片受力安全。