岩层隧道荷载结构响应影响因素分析

为探究岩层隧道各因素对管片荷载结构响应的影响规律,采用理论模型推导了岩层隧道外荷载与结构内力响应及位移响应的解析解。基于岩层隧道管片荷载结构特征,探究了上覆围岩荷载、水头高度、岩层侧压力系数、等效抗弯刚度系数、隧道直径、管片厚度以及混凝土等级等7个主要影响因素对管片荷载结构响应的影响规律;并结合成都市锦绣隧道现场监测试验进行了验证。研究发现:上覆围岩荷载增大与岩层侧压力系数的减小将显著增大管片内力与位移响应;水头增大对管片弯矩与径向位移的影响较小,将大幅增大管片轴力水平;等效抗弯刚度系数的增大不影响管片内力响应,但会使结构径向位移小幅减弱;隧道直径增大将导致管片弯矩、轴力与径向位移小幅增大;管片厚度对结构内力响应影响较小,厚度减小将使管片径向位移小幅增大;混凝土等级变化对隧道荷载结构响应影响细微。对比现场监测结果与模型计算结果,所得荷载结构响应规律相似,表明所提出的分析方法具有较高的准确性。

大埋深盾构隧道结构受力现场实测分析

以广佛环线东环隧道大源站—太和站工程项目为依托,通过开展大埋深盾构隧道结构内力现场测试,探究实际施工不同阶段管片内力的变化规律,并结合数值模拟对管片内力现场实测值与模拟值进行误差对比研究,分析施工因素对管片内力的主要影响位置及原因。结果表明:盾构施工过程中管片内力最大值出现在脱环后4~8环时的壁后填充阶段,最小值为拼装完成阶段,在盾尾脱环12环之后管片受力基本达到稳定阶段;管片内力实测值皆较大于模拟值,二者弯矩分布规律相似,轴力分布有一定差异,豆砾石充填可使实际轴力沿环向分布更均匀;实测值与模拟值最大相对误差约为40%,出现在拱顶及拱底区域,拱腰处相对误差较小;大埋深盾构隧道掘进时,壁后填充及稳定阶段管片内力的主要影响因素为豆砾石充填及围岩蠕变等。