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基于FLAC 3D 的隧道单层衬砌结构力学特征研究

李林毅、Li Linyi、阳军生、Junsheng Yang、谢壮、Zhuang Xie、薛君、Xue Jun

2019Engineering被引 1

摘要

为了研究单层衬砌结构力学特征，采用了FLAC3D有限差分软件，利用软件内置的接触面单元（interface单元）对不同结构层的层间接触效应进行了模拟。以巴哈高速公路东天山隧道2#斜井工程为工程背景，建立了不同衬砌结构型式下考虑层间接触效应的数值仿真模型，分析了现场Ⅳ级围岩条件下的单层衬砌结构力学特征及其围岩稳定性，并与原复合式衬砌支护设计方案进行了对比。研究结果表明：（1）FLAC3D模拟计算中采用接触面单元（interface单元）施加于不同结构层之间，可模拟衬砌结构不同层间接触形式的相互作用，较好地反映层间接触面的力学特征及位移特性；（2）对于受力性能而言，单层衬砌结构以组合梁承载模式进行承载，衬砌结构内力呈现'小弯矩、大轴力'的分布特征，衬砌结构截面应力以压应力为主，可充分发挥混凝土材料的受压性能；（3）由于单层衬砌结构具有良好的层间接触性能，不同结构层可实现'协同受力、共同变形'，使其承载模式优于复合式衬砌，能以较小的结构厚度满足隧道支护要求，因此单层衬砌具有较高的经济性；（4）单层衬砌隧道拱腰、拱脚及边墙底部YAI值较小，围岩稳定性较差，易发生失稳，现场施工时应对上述部位加以防范。

引用本文（GB/T 7714）

DOI：https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2019.10.010