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岩溶隧道道床上浮机制及底鼓特征数值分析
作者姓名:杨辉  裴俊豪  朱吉斌  刘宁
作者单位:中交一公局集团有限公司;贵州大学土木工程学院
基金项目:国家自然科学基金地区基金项目[52168056];贵州省科技计划项目(黔科合支撑[2023]一般423;黔科合支撑[2020]2Y036号);贵州省交通运输厅科技项目(项目编号:2021-122-050);黔教合 KY 字[2021]101。
摘    要:由于岩溶贯通形态复杂,地下水丰富,对隧道基底局部水压,和隧道结构裂缝及层间粘结强度影响较大,易发生隧道道床脱空上浮底鼓现象,危及运营行车安全。本文将道床上浮情况分为道床横向脱空与纵向脱空两大类,分别开展三种阶段工况下道床在不同水头高度下的上浮量对比分析,结果表明:(1)上浮过程可划分三个阶段:①地下水入渗阶段,该阶段仰拱-填充层孔隙水压力降低,道床孔隙水压力增高,② 粘结失效阶段,临界水头高度与道床板厚度、道床与仰拱填充间粘结强度之间的关联阶段。③第三阶段为道床局部上浮脱空阶段,粘结强度对临界水头高度的影响远大于道床板厚度。(2)第一阶段层间粘结良好条件下,上浮水压需要约6.32MPa;粘结力较弱时,上浮水压仅需66.69kPa左右。(3)第三阶段横向中部脱空情况下,25m水头压力下道床层间应力值为1.85MPa以上,对应最大上浮值为0.22mm。(4)第三阶段纵向局部脱空情况下,当道床脱空段增大至10m时,25m水头压力环下道床最大上浮值为6.83mm,达到影响行车的上浮阈值8.00mm。综上可知,隧道道床粘结失效,易诱发道床上浮底鼓。层间增强粘结措施的有效布设,可抑制道床上浮底鼓;建议采用钻孔泄水和补打道床锚杆等应急措施。

关 键 词:岩溶隧道  无砟道床  上浮机制  底鼓特征  粘结强度  数值分析
收稿时间:2022-04-21
修稿时间:2023-08-27
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