外水压下圆形隧洞衬砌内力计算及特性分析

摘要

外水压力是隧洞衬砌承受的主要荷载之一,而针对体力理论,在外水压力作用下的衬砌内力计算鲜有研究.基于渗透力计算理论,采用弹性力学的方法,建立了包含衬砌—注浆圈—围岩的水工隧洞三圈计算模型.推导了圆形隧洞下衬砌范围内的应力、内力计算公式,与面力方案下得出的公式进行对比,进一步讨论了在体力和面力两种方案下,衬砌上的弯矩轴力的差异性,并分析两种方案下衬砌范围内的应力分布曲线;注浆圈和衬砌厚度对围岩、衬砌渗透力影响等问题.结果表明,体力方案下的轴力、弯矩、应力值要小于面力方案;两种方案的轴力作用线并不重合,体力方案下的作用线在衬砌内部;适当的增加注浆圈的深度可以降低衬砌外水压力;一定程度上增加衬砌的厚度可以提高衬砌的承载力.