截面型式及槽宽比对高填明洞土压力影响分析

摘要

利用离散元软件PFC2D,考虑到土体的离散性与不均匀性，通过分析洞顶平均竖向土压力、内外土柱相对沉降差以及颗粒间接触力链的变化规律，探讨截面型式(矩形、1/4拱形、1/2拱形)及槽宽比(B/b=1.5∶1,2∶1,3∶1,4∶1)变化对高填黄土明洞土压力的影响，结合顾安全公式，分析高填明洞沉降差与土压力间的函数关系，并修正该函数，使其可以适用与不同的截面型式与槽宽比下的高填明洞。结果表明：(1)B/b确定，明洞采用矩形截面时，接触力链在洞顶分布，平均土压力更大，明洞采用拱形截面时，平均土压力更小，但拱顶存在局部应力集中现象；(2)明洞截面型式一定，随着B/b的增大，洞顶平均竖向土压力与沉降差均随之增大，当B/b较小时，边坡作用增强，外侧土柱沉降降低，对内土柱的作用力变小，从而导致明洞顶竖向土压力更小；(3)内外土柱沉降差与附加土压力呈线性相关，相对于矩形截面，拱形截面下较小的沉降差会产生相同的附加土压力，更有利于结构的稳定。

关键词

高填明洞 / 截面型式 / 槽宽比(B/b) / PFC2D / 土压力 / 沉降差

基金资助

国家自然科学基金资助项目(No.51868041;51668036); 甘肃省基础研究创新群体资助项目(No.21JR7RA347)