砂卵石地层深埋隧道双层模筑衬砌结构力学特征研究

砂卵石地层隧道围岩具有松散、易坍塌、遇水易失稳等突出工程问题,因此设计了双层模筑衬砌结构确保隧道施工安全.为更好地研究砂卵石地层公路深埋隧道双层模筑衬砌结构受力特征,依托渭源(路园)至武都(两水)高速公路隧道工程,通过理论公式和有限元模型计算相互对比,研究了V级围岩条件下初次衬砌和二次衬砌厚度变化对双层模筑衬砌结构荷载分配比例及力学特征的影响.结果表明:二次衬砌厚度增加,二次衬砌荷载承担比例为36～60％,且每增加5cm,比例增加约3.3～6％;初次衬砌厚度增加,二次衬砌荷载承担比例为41～58％,且每增加5cm,比例减小约1.9～4.9％.衬砌厚度的增加,使得该衬砌刚度增大,各监测点弯矩及轴力不断增大,而另一层衬砌刚度相对减小,边墙及仰拱弯矩小幅度增加,其余监测点弯矩减小,且各监测点轴力不断减小.拱脚的轴力和弯矩变化最大,衬砌厚度每增加5cm,二次衬砌的弯矩值变化约10～57％,轴力值变化约6～15％;初次衬砌的弯矩值变化约9～29％,轴力值变化约4～6％.

Study on Mechanics Characteristics of Double-layer Molded Lining Structure of Deep Tunnel in Sand Pebble Stratum