岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (1): 183-197.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0062CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0062
吴奎1,王子岩1,徐晨2,杨跃宗1,赵南南1
WU Kui1, WANG Zi-yan1, XU Chen2, YANG Yue-zong1, ZHAO Nan-nan1
摘要: 缓冲层的应用为解决隧道二衬开裂难题提供了一种有效方案。不同缓冲层材料力学特性差异显著,建立具有广泛适用性的理论模型十分必要。为此,首先将缓冲层材料的非线性压缩应力-应变曲线划分为n个变形阶段,并利用直线进行替代来描述该阶段的变形特征;其次,建立了考虑缓冲层影响的流变围岩与支护相互作用的力学模型,利用围岩-缓冲层界面以及缓冲层-二衬界面在整个相互作用过程中的界面变形协调条件,分别给出了处于缓冲层材料不同变形阶段的隧道位移以及各界面接触压力的解析解;进一步,通过与既有文献结果以及数值模拟结果的对比,所建立理论模型的有效性得到了验证;最后,利用理论模型分别对含聚氨酯和聚乙烯(具有不同变形特征)泡沫缓冲层的隧道力学响应开展了相关的参数分析。结果表明:此理论模型适用于不同的缓冲层材料,且缓冲层材料变形阶段的划分对预测结果具有显著影响;对聚氨酯泡沫缓冲层而言,不考虑变形阶段划分比考虑时的二衬压力预测值高出35.2%,而使用聚乙烯泡沫缓冲层,不考虑比考虑时预测值甚至高出96%;对某一隧道而言,缓冲层厚度存在一个合理的范围,本计算工况下聚氨酯和聚乙烯泡沫缓冲层厚度最优值均为25 cm;安装缓冲层对长期变形效应显著的隧道更有益,可有效缓解二衬压力,保证其长期安全。
中图分类号: U 451| [1] | 曾召田, 林铭宇, 孙德安, 邵捷昇, 曹珊珊, 赵长友, 靳琳. 高温条件下膨润土缓冲层材料导热性能的热老化时间效应[J]. 岩土力学, 2026, 47(1): 171-182. |
| [2] | 江文豪, 冯晨, 黄啸, 李江山, . 缓冲层−复合隔离墙−含水层系统中有机污染物二维运移规律研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 731-741. |
| [3] | 江文豪, 冯晨, 李江山, . 考虑温度变化下三层复合衬垫中重金属污染物一维运移理论模型[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 417-432. |
| [4] | 舒晓云, 田洪铭, 陈卫忠, 朱珍德, 杨帆, 田云, 张朝轩, 张韬, . 某引水隧洞大变形缓冲层支护方案设计参数优化研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(10): 3117-3129. |
| [5] | 邓鹏海, 刘泉声, 黄兴. 隧道底板渐进破裂碎胀大变形:一种新的底鼓机制研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1512-1529. |
| [6] | 莫品强, 刘尧, 黄子丰, 滕鸿博, 陈斌, 陶祥令, . 复杂支护条件下深基坑支护桩−冠梁−支撑 的变形协调及空间效应研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2592-2601. |
| [7] | 董建华, 吴晓磊, 师利君, 于小燕, 何鹏飞, . 多年冻土区L型挡墙水平冻胀效应计算方法与分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(4): 879-890. |
| [8] | 向伏林, 杨天亮, 顾凯, 施斌, 刘春, 刘苏平, 张诚成, 姜月华, . 钻孔全断面分布式光纤监测中光缆-土体变形协调性的离散元数值模拟[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1743-1754. |
| [9] | 田云, 陈卫忠, 田洪铭, 赵明, 曾春涛. 考虑软岩强度时效弱化的缓冲层让压支护设计研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 237-245. |
| [10] | 周洪福, 刘彬, . 考虑荷载方向效应的软硬相间层状岩体 综合变形模量取值研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3066-3076. |
| [11] | 宋丁豹, 蒲诃夫, 陈保国, 孟庆达, . 高填方减载式刚性涵洞受力特性模型试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 823-830. |
| [12] | 雷升祥, 赵伟. 软岩隧道大变形环向让压支护机制研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 1039-1047. |
| [13] | 王立业, 周凤玺, 秦虎, . 饱和盐渍土分数阶蠕变模型及试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 543-551. |
| [14] | 陈卫忠, 田 云, 王学海, 田洪铭, 曹怀轩, 谢华东, . 基于修正[BQ]值的软岩隧道挤压变形预测[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3125-3134. |
| [15] | 周 勇,朱亚薇, . 深基坑桩锚支护结构和土体之间协同作用[J]. , 2018, 39(9): 3246-3252. |
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