【摘 要】
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本文从木寨岭隧道实际工程问题出发,通过ABAQUS数值模拟分析了隧道不同位置产生缺陷后,衬砌内力分布规律。基于对隧道结构受力影响最显著的缺陷区域,探索不同缺陷位置导致漏缝后的砂水渗漏规律,设计完成了可改变漏缝宽度、水位高度、渗漏角度的隧道衬砌渗漏模型试验,以期为隧道长期安全运营的精细化控制与修复提供科学依据。得出主要结论如下:衬砌厚度不足引起的缺陷,导致缺陷区域的弯矩拐点数量增加,二次衬砌的轴力、
【基金项目】
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国家自然科学基金（51868017）； 海南省自然科学基金（2019RC079）；
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本文从木寨岭隧道实际工程问题出发,通过ABAQUS数值模拟分析了隧道不同位置产生缺陷后,衬砌内力分布规律。基于对隧道结构受力影响最显著的缺陷区域,探索不同缺陷位置导致漏缝后的砂水渗漏规律,设计完成了可改变漏缝宽度、水位高度、渗漏角度的隧道衬砌渗漏模型试验,以期为隧道长期安全运营的精细化控制与修复提供科学依据。得出主要结论如下:衬砌厚度不足引起的缺陷,导致缺陷区域的弯矩拐点数量增加,二次衬砌的轴力、弯矩显著增加,内力最大值集中在缺陷周围。二次衬砌产生缺陷位置位于拱顶时初期支护和二次衬砌内力影响最大,而位于拱脚附近时初期支护与二次衬砌的内力变化力影响有限。拱顶区域的厚度不足时,对隧道结构安全最为不利。二次衬砌缺陷被修复后,二次衬砌结构上的弯矩和初期支护结构上的轴力有明显降低。拱顶产生缺陷被修复后,内力降幅较小,其次是拱腰和拱脚。水位在3.0～3.6倍隧道直径范围内变化时,临界漏缝宽度随着渗漏角度的变大而稍有增加,拱顶至拱肩区域中,拱肩处的临界缝宽最大,为3.16mm。形成稳定土拱所需时间、砂与水渗漏累积量均受渗漏位置与水位的影响;水位越高、渗漏角度越大,漏砂与漏水的渗漏累积量越多,形成稳定土拱所需的时间越长。漏砂速度均呈现先加速,随着稳定土拱的形成,漏砂速度再不断减小,最后趋近于0;漏水速度随试验过程持续增大,随着稳定土拱的形成,漏水速度达到最大并保持恒定。随着水位、渗漏角度的增加,漏砂与漏水的平均渗漏速度均在增加。形成稳定土拱过程中,漏砂颗粒不均匀系数与曲率系数均随着时间发展先增大再逐渐减小。水位越高、渗漏角度越大,泥砂颗粒在形成稳定土拱之前,细颗粒越易流失,渗漏的泥砂中细颗粒含量越大;渗漏后期泥砂渗漏颗粒的不均匀系数与曲率系数均随着水位的升高而增长,随着试验箱渗漏角度的增大而提高。
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