膨胀地层层状膨胀对盾构隧道结构荷载影响

研究目的:层状地层中地下水位的均匀降升将引起膨胀岩土发生层状均匀膨胀,从而影响盾构隧道衬砌结构所受的荷载。本文从理论上推导岩土层状膨胀引起的地层应力计算公式,并对隧道上方、下方及两侧地层发生层状膨胀时衬砌结构的外侧压力进行数值计算。研究结论:(1)由于土体物性参数发生改变,岩土层状膨胀将引起隧道结构外侧压力发生改变,产生附加荷载,该荷载与岩土膨胀力大小、自由膨胀率等因素有关;(2)当层状膨胀产生于隧道上方或下方时,该膨胀荷载量值较小,且受岩土膨胀力、层厚、与隧道间距的影响也较小;(3)当层状膨胀产生于隧道两侧时,岩土膨胀引起的隧道结构外侧荷载增量较大,且其值随岩土膨胀力的增大而显著增加,一定膨胀范围及膨胀力对隧道结构所受的荷载是有利的;(4)该研究结果可用于指导盾构隧道结构设计中膨胀荷载的取值。