地下水位下降对运营盾构隧道衬砌力学性能的影响

摘要

为了分析单双侧降水模式下运营期盾构隧道衬砌结构的应变以及裂缝扩展情况，应用有限元软件Abaqus建立道床-隧道-土层有限元模型，通过扩展有限元功能实现初始裂缝扩展，得到衬砌应变以及裂缝扩展规律。结果表明：单侧水位下降导致衬砌横竖向应变以及裂缝扩展出现非对称性变化，排水侧竖向应变约为未排水侧对称点位置的2.6～7倍；未排水侧竖向裂缝扩展长度是排水侧的0.015倍。与拱腰位置相比，拱顶及拱脚裂缝开展更明显，且拱脚裂缝扩展长度最长，约为其他位置裂缝扩展长度的2倍；裂缝位于拱顶及拱底时损伤破坏发展较快，管片结构出现突发性破坏。相同工况下，双裂缝扩展比单裂缝扩展更加迅速。

关键词

盾构式隧道 / 地下水位变化 / 裂缝扩展 / 力学性能 / 有限元