高水压公路隧道的结构受力特征及对围岩稳定性的影响.pdf

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1、第４２卷，第１期公路工程Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．１２０１７年２月ＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦｅｂ．，２０１７高水压公路隧道的结构受力特征及对围岩稳定性的影响马高强（山西交通职业技术学院，山西晋中０３００３１）［摘要］以四川省某公路的高水压隧道为对象，采用有限元软件ＡＮＳＹＳ１１０，对其结构的受力特征和围岩的稳定性进行了研究。结果表明，水压力对隧道所受的轴力、弯矩、剪力影响最大，受水压力的影响，轴力增加６９％以上、弯矩增加９７％以上、剪力增加２０３％以上。在水压力作用系数相同时，在衬砌背后排水系统排出的地下水时，衬砌内力、塑性应变

2、、隧道位移最大值要大于从衬砌渗出的数值，但增幅很小。无论是蛋形断面还是圆形断面，隧道轴力、位移矢量、竖向位移的最大值均有一定程度的减小，两种断面的减小幅度非常相近，圆形断面对隧道结构受力与围岩稳定性要比蛋形断面好。水压力分布不均匀的衬砌内力、塑性应变、隧道位移最大值比分布均匀的要大，其中弯矩、塑性应变最大值增加非常明显，分别增加了１００％、４４３％，水压力分布不均匀对隧道结构受力、围岩稳定性影响较大。［关键词］受力特征；围岩；高水压；隧道；稳定性［中图分类号］ＴＵ４５６３［文献标识码］Ａ［文章编号］１６７４—０６１０（２０１７）０１—

3、０２２０—０５ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＳｔｒｅｓｓＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＨｉｇｈｗａｙＴｕｎｎｅｌｗｉｔｈＨｉｇｈＷａｔｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅａｎｄＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎＳｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＳｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇＲｏｃｋＭＡＧａｏｑｉａｎｇ（ＳｈａｎｘｉＴｒａｆｆｉｃＶｏｃａｔｉｏｎａｌａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉｎｚｈｏｎｇ，Ｓｈａｎｘｉ０３００３１，Ｃｈｉｎａ）［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ＴｈｉｓｐａｐｅｒｔａｋｅｓｔｈｅｈｉｇｈｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｔｕｎｎｅｌｏｆａｈｉｇｈｗａｙｉｎＳｉｃｈｕａｎＰｒｏｖｉｎ

4、ｃｅａｓｔｈｅｏｂｊｅｃｔ，ｕｓｉｎｇｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅＡＮＳＹＳ１１０，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋａｒｅｓｔｕｄｉｅｄＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆａｘｉａｌｆｏｒｃｅ，ｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔａｎｄｓｈｅａｒｉｎｇｆｏｒｃｅｏｎｔｈｅａｘｉａｌｆｏｒｃｅ，ｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔａｎｄｓｈｅａｒｉｎｇｆｏｒｃｅｏｆｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓ

5、ｇｒｅａｔｅｓｔ，ａｎｄｔｈｅａｘｉａｌｆｏｒｃｅｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙｍｏｒｅｔｈａｎ６９％，ａｎｄｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙｍｏｒｅｔｈａｎ９７％，ａｎｄｔｈｅｓｈｅａｒｆｏｒｃｅｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙｍｏｒｅｔｈａｎ２０３％Ｗｈｅｎｔｈｅｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｔｈｅｓａｍｅ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅ，ｐｌａｓｔｉｃｓｔｒａｉｎａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌａｒｅｌａｒｇｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｌｉｎｉｎｇ

6、，ｂｕｔｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｓｖｅｒｙｓｍａｌｌＷｈｅｔｈｅｒｉｔｉｓｅｇｇｓｈａｐｅｄｓｅｃｔｉｏｎｏｒｃｉｒｃｕｌａｒｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖａｌｕｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｔｏａｃｅｒｔａｉｎｅｘｔｅｎｔ，ｔｈｅａｘｉａｌｆｏｒｃｅｏｆｔｕｎｎｅｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ｖｅｒｔｉｃａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｔｗｏｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｉｓｖｅｒｙｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈａｔｏｆｃｉｒｃｕｌａｒｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｕｎｎｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｒｏｃｋｓ

7、ｔａｂｉｌｉｔｙｔｈａｎａｇｏｏｄｅｇｇｓｈａｐｅｄｓｅｃｔｉｏｎＴｈｅｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｔｈｅｕｎｅｖｅｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｌｉｎｉｎｇｓｔｒｅｓｓ，ｐｌａｓｔｉｃｓｔｒａｉｎ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｉｓｂｉｇｇｅｒｔｈａｎｕｎｉｆｏｒｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎｔａｎｄｐｌａｓｔｉｃｓｔｒａｉｎｉｎｃｒｅａｓｅｄｏｂｖｉｏｕｓｌｙ，ｗｈｉｃｈｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１００％ａｎｄ４４３％，ｔｈｅｕｎｅｖｅｎｄｉｓｔｒｉ

8、ｂｕｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｔｕｎｎｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｒｏｃｋｓｔａｂｉｌｉｔｙｇｒｅａｔｌｙ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ