高海拔寒区隧道衬砌背后积水冻胀分析

高海拔寒区隧道围岩内部裂隙水的冻结膨胀会对隧道结构的安全产生重要影响。基于寒区隧道衬砌背后积水冻胀理论建立高海拔寒区公路隧道地层结构模型,研究了隧道衬砌背后积水冻胀过程中围岩与支护结构相互作用关系演变,分析了不同冻胀率下空洞储水冻胀对衬砌应力分布和结构变形的影响。研究结果表明:衬砌最大主应力随冻胀率的增大而增加,在冻胀率为6%时达到峰值;冻胀率低于5%时,冻胀对结构的最小主应力的影响不大,结构开裂后冻胀对结构最小主应力的影响显著;V级围岩隧道储水空洞向围岩侧的冻胀变形大于向衬砌侧的变形,且冻胀率越小,向围岩侧变形量的占比越大。在寒区隧道的设计和施工中要充分重视衬砌背后空洞的处置,衬砌和围岩紧密贴合可有效减弱衬砌背后积水冻胀压力。