非连续边界荷载影响下隧道围岩压力计算方法

摘要

浅埋隧道施工中经常面临堆载、孤石等工况,为了确定其形成的非连续边界荷载对围岩压力取值的影响,以隧道上覆岩体破坏迹线建立压力模型,将堆载、孤石按照作用范围、位置等效为均布或者集中边界荷载,以其随岩体深度变化及偏压情况为条件,按照太沙基理论建立轴对称边界荷载影响下围岩压力微分方程,以非连续边界荷载和为条件求解方程,将求解的压力值与附加弯矩在半无限空间体中产生的应力组合,形成非连续偏压边界荷载影响下围岩压力计算方法。通过与拉林铁路隧道群围岩压力监测值的对比,验证模型的可行性。得到以下结论:1)非连续边界荷载在岩体分布的有效长度可作为围岩压力计算方法的选取依据。2)在非连续边界荷载影响下,围岩压力取值与隧道衬砌不同位置的角度呈线性关联。3)将孤石等效为集中或者均布边界荷载,2种围岩压力计算值存在一定的偏差,压力差值与隧道埋深有关;当埋深小于7 m时,将孤石作为非连续均布荷载的围岩压力计算值与监测值相近;当埋深大于8 m时,将孤石作为非连续集中荷载的围岩压力计算值与监测值较为接近。