运营期浅埋公路隧道拱顶覆土层力学分析模型及沉降规律研究

浅埋盾构隧道下穿既有公路时，车辆荷载作用下隧道拱顶不同深度覆土层会发生沉降，针对这一问题，提出一种盾构过程中拱顶覆土两阶段沉降分析模型，采用ABAQUS数值模拟(FEM)验证本文所建立沉降模型的正确性。研究结果表明：对Peck公式中土体体积损失参量进行修正并基于非线性荷载作用下的Boussinesq解所建立的等效地表两阶段沉降分析模型能有效预测车辆循环荷载和隧道盾构耦合作用下盾尾拱顶覆土沉降发展规律。在盾构过程中，盾尾拱顶覆土沉降扰动增加区段位于接近区至下穿区前2/5处，下穿区出现沉降峰值后进入沉降扰动平缓区段，远离区为沉降扰动减小区段，沉降发展规律符合Protodyakonov压力拱理论，沉降增加主要发生在压力拱破坏期间；盾构完成后，车辆循环荷载影响5 m左右深度的覆土层沉降，深度大于5 m时车辆荷载发生应力扩散，沉降主要影响因素为隧道开挖造成的土体体积损失。