發(fā)布時間：2020-12-24 00:38

　　以現(xiàn)行規(guī)范中淺埋隧道圍巖壓力計(jì)算的力學(xué)模型為基礎(chǔ),引入水平條分原理和水平地震系數(shù),建立一套地震工況下淺埋隧道圍巖壓力計(jì)算方法。與規(guī)范方法及楊小禮方法相比,將靜力工況與地震工況結(jié)合到統(tǒng)一力學(xué)模型中,且將巖土體的兩個強(qiáng)度參數(shù)作為獨(dú)立因素考慮,且能考慮巖土體分層的實(shí)際情形。通過簡單算例的對比分析,認(rèn)為將黏聚力和內(nèi)摩擦角作為獨(dú)立因素考慮,能更為準(zhǔn)確地計(jì)算隧道圍巖壓力;通過多層算例的對比分析,認(rèn)為隧道自身所穿越地層的圍巖條件,對其圍巖壓力分布特性起主要作用;進(jìn)一步利用方法,探討巖土體強(qiáng)度參數(shù)和水平地震系數(shù),對破裂角和豎向圍巖壓力的影響。研究成果可為淺埋隧道的抗震計(jì)算或設(shè)計(jì)提供更為準(zhǔn)確可靠的理論依據(jù)或技術(shù)參考。 

【文章來源】：巖土工程學(xué)報. 2020年06期 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

隧道拱頂矩形塊體的受力簡圖

或擋墻的整體穩(wěn)定性[13-16]。因此本文將水平條分原理引入基于附加地震系數(shù)的隧道抗震計(jì)算中，能更全面且更精確地給出地震工況下淺埋隧道圍巖壓力的解析解，進(jìn)而為其抗震設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。1規(guī)范中圍巖壓力計(jì)算方法1.1靜力工況下的計(jì)算簡圖對埋深大于2.5倍等效荷載高度的深埋隧道，其豎向圍巖壓力直接按照等效荷載高度hq計(jì)算；對埋深小于1.0倍等效荷載高度的超淺埋隧道，其豎向圍巖壓力直接按照埋深H計(jì)算。對埋深介于二者之間的淺埋隧道（hq<H<2.5hq），現(xiàn)行規(guī)范中給出其圍巖壓力的計(jì)算方法如圖1所示[4]。圖1淺埋隧道圍巖壓力的計(jì)算簡圖Fig.1Calculationdiagramforgroundloadingofshallowtunnel假定隧道頂部地層AJKD下沉?xí)r，帶動兩側(cè)三角形地層ABC與DEI分別沿破裂面BC與EI滑移，并與水平面間成銳角。其抗滑移能力取決于巖土體強(qiáng)度參數(shù)，用計(jì)算內(nèi)摩擦角c表示。AJ與DK為潛在滑移面，其力學(xué)參數(shù)稍弱于破裂面，一般將破裂面參數(shù)乘以折減系數(shù)δ，得到潛在滑移面上的摩擦角c。相關(guān)規(guī)范中給出了各級圍巖計(jì)算內(nèi)摩擦角及折減系數(shù)的建議取值范圍[4]。1.2靜力工況下的圍巖壓力對兩側(cè)楔形塊進(jìn)行受力分析，楔形塊自重W1、破裂面上的支撐力與摩擦力的合力F、潛在滑移面上的支撐力與與摩擦力的合力T，三者在極限狀態(tài)是達(dá)到平衡，由此可求得2c12cosTH，(1)ccccctantantan1tan(tantan)tantan，(2)式中，為地層重度，為側(cè)壓力系數(shù)[4]。上述潛在滑移面上的作用合力T，實(shí)際上是破裂角的函數(shù)，對其求導(dǎo)等零，得到最大作用合力所對應(yīng)的破裂角[4]：2cccctan(tan1)tantantantan。(3)

第6期盧欽武，等.水平地震作用下淺埋隧道圍巖壓力的計(jì)算方法研究1095另外由于將黏聚力和內(nèi)摩擦角分開考慮，故破裂面BC和EI上（同理，潛在滑移面AJ與DK上），除支持力和摩擦力的合力外，還存在沿破裂面（或潛在滑移面）的黏聚阻力。圖2地震工況下淺埋隧道圍巖壓力的計(jì)算簡圖Fig.2Calculationdiagramforgroundloadingofshallowtunnel.underseismicscenario2.2條分法計(jì)算楔形塊側(cè)向作用合力（右側(cè)）取右側(cè)楔形塊體ABC進(jìn)行分析，其受力簡圖如圖3所示。作用力包括楔形塊自重Wr；水平地震作用力khWr；破裂面上的支撐力與摩擦力的合力Fr，其與破裂面法線方向夾角φ；潛在滑移面上的支撐力與摩擦力的合力Tr，其與潛在滑移面法線方向夾角θ；破裂面上黏聚阻力cBC；潛在滑移面上黏聚阻力cAB。圖3右側(cè)楔形塊的受力簡圖Fig.3Forcediagramofwedgeblockatrightside對上述楔形塊沿水平方向截取厚度為dy的微元條abcd，其受力簡圖如圖4所示。各作用力的物理意義與圖3完全一致，但微元條還額外受到條間力G作用，其方向與豎直線成η角（η為地震角，tanη=kh）。另需說明的是，為簡化符號，以下針對微元條的公式推導(dǎo)過程中均不帶上標(biāo)r。圖4右側(cè)楔形微元條的受力簡圖Fig.4Forcediagramofwedgesliceatrightside微元條上的幾何關(guān)系和自重如下所示：tan(90)dd/sin()tan(90)(d)tan(90)ABHACHabycdyadHybcHyy，，，，，，(7)1dd()2Wyadbc。(8)根據(jù)圖4所示微元條受力簡圖，建立x向與y向的力平衡方程：dTcos+ccdcos(GdG)sinhdFcos(90)kdWGsin，(9)dWGcoscabdTsin(


本文編號：2934639