斜坡下浅埋偏压隧道地层响应的解析解答

针对斜坡下浅埋偏压隧道的开挖问题,考虑重力梯度作用,根据有限元模拟结果对现有解析偏压初始应力场进行修正,通过理论推导给出隧道开挖引发的地层响应解析解。求解采用复变函数法和Laurent级数解法,采用两种荷载释放方式建立隧道开挖边界的应力边界条件。结合地表边界条件求解得到完整的复位势表达,进而得到全域开挖增量应力和位移的理论解答。考虑到实际工程中隧道边界不存在不平衡力影响,采用洞心释放的理论解答分析了斜坡角度对隧道开挖后的地表位移和洞周应力、位移的影响。结果表明:随斜坡角度增大,偏压影响更加显著,地表位移整体向浅埋侧移动,浅埋侧隆起现象越加明显,地表最大沉降量减小,沉降槽整体向深埋侧移动。环向全应力在90°和270°区域出现拉应力极值,并随偏压角度增加向顺时针方向移动。研究成果对浅埋偏压隧道的初步设计具有参考价值。