盾构输水隧洞单层衬砌结构承载变形特性研究

摘要

针对华南地区盾构输水隧洞单层衬砌结构开展原位试验研究,揭示了该结构在真实地层条件下承受内压的受力变形规律,并采用三维有限元模型针对不同围岩条件对单层衬砌结构承载变形特性的影响开展进一步研究。结果表明:在内压作用下,单层管片衬砌结构呈现“横椭圆”变形且向外膨胀趋势,接缝张开量和螺栓应力随内压增加而增大;V类围岩中的单层管片衬砌输水隧洞应综合衬砌收敛变形和螺栓应力判断结构是否达到正常使用极限状态,而IV类围岩中的则以螺栓应力为结构达到正常使用极限状态的控制因素;随着围岩力学性能的提高,围岩分担内压的效果增强,能提高结构的内压承载能力;V类围岩中的单层管片衬砌输水隧洞内外压差不宜超过0.15 MPa,IV类围岩中的内外压差则不宜超过0.25 MPa。