深覆土梯形拱明洞静力特性及卸荷效果

摘要

为研究深覆土条件下梯形拱结构–填土相互作用对周围土压力的影响机制和卸荷机理，明确梯形拱明洞相较于传统矩形明洞的优势，采用室内模型试验和数值模拟相结合的方法，对深覆土梯形拱明洞静力特性及卸荷效果进行分析。结果表明：无减载时，梯形拱明洞两侧回填土沉降大于上方回填土沉降，两侧回填土土压力向明洞上方转移，土压力随着填土高度的增大而增大，基本呈线性变化趋势；减载时，明洞上方回填土沉降大于两侧回填土沉降，回填土内部产生土拱效应，明洞上方回填土土压力向两侧转移，铺设减载层不会改变深覆土明洞结构受力分布，但会极大地减小其内力及变形，并提高结构安全系数；减载后，梯形拱明洞的最大轴力、最大正弯矩和最大负弯矩分别减少17.5%、34.1%、29.9%，最大变形减小32.9%。矩形和梯形两种截面形式下明洞的最大轴力均出现在中隔墙底部，最大正弯矩、最小安全系数和最大变形均出现在顶板中央位置；铺设减载层后两种截面形式拱明洞最小安全系数分别增大42.6%和100.0%，梯形拱明洞安全系数提高的比例更大，效果更显著。该研究可为深覆土梯形拱明洞结构的设计和施工提供理论指导和技术支持。

关键词

深覆土 / 梯形拱明洞 / 静力特性 / 卸荷效果

基金资助

甘肃省基础研究创新群体项目（21JR7RA347）; 甘肃省自然科学基金项目（22JR5RA338）; 国家自然科学基金项目（51868041）