基于修正椭球体理论的隧道松动区及松动土压力研究

摘要

隧道松动区的预测对松动土压力的计算至关重要。因此,为了精确简便地预测不同地质特性和工况下隧道极限松动区,首先从地层损失的角度对椭球体理论进行修正;然后利用自主设计的试验装置并结合PIV技术对修正后的椭球体理论进行验证;最后结合椭球体理论以及松动区内部土体主应力轴旋转对隧道松动土压力公式进行修正。研究表明:①随着地层损失的产生、增大,隧道上方地层流出区域和极限松动区域类似椭圆的形状并且其长短半轴均逐渐扩大;通过对比可知修正后的椭球体理论较现有理论与试验结果更加吻合。②修正后的松动土压力公式综合考虑了松动滑移范围及土拱效应,通过和相关文献的试验结果进行对比分析,验证了修正后松动土压力计算公式的合理性,因此该公式可用于砂性地层中隧道和管线上方的松动土压力计算。