运营隧道原型-模型衬砌应力理论模型及应用

为研究运营隧道原型与模型应力关系,视隧道衬砌为薄板结构,通过复变函数保角代换计算连拱隧道衬砌应力,基于相似理论原理建立原型-模型衬砌应力理论分析模型,结合模型化简、误差分析对其进行优化及合理性验证。研究表明:原型-模型衬砌应力理论表达式相差一个常数,此常数可通过相似条件、围岩物理力学性质及边界条件给出;经保角变换及模型化简,可间接给出复杂连拱隧道三个方向的衬砌应力,后由坐标转换给出θ→0和β→0、θ→π和β→π、θ→π/2和β→π/2等高应力区原型-模型衬砌应力的理论关系;经分析,原型与模型衬砌应力实测值、实测值、理论值均随时间增加,且变化趋势一致,最大误差约为5.02%;经应力反演,理论值与实测值较为接近,可实时掌握隧道衬砌应力大小及变化趋势,为后期运营监测提供理论依据。