【摘 要】
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隧道结构病害复杂多样,且隧道底部结构损伤具有隐蔽性强、处治困难特点,严重威胁隧道安全运营。本文针对既有水平层状岩体隧道运营中出现隧底损伤现象,基于既有资料调查结果,采用数值分析方法,对地应力条件、地形因素、仰拱结构与底部脱空影响下的隧道底部结构力学响应与损伤特点开展研究,分析不同因素对隧底损伤影响机理,并依据隧道围岩特点、地应力条件与结构损伤状况提出针对性处治方案并验证处治效果。本文的主要内容与结
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隧道结构病害复杂多样,且隧道底部结构损伤具有隐蔽性强、处治困难特点,严重威胁隧道安全运营。本文针对既有水平层状岩体隧道运营中出现隧底损伤现象,基于既有资料调查结果,采用数值分析方法,对地应力条件、地形因素、仰拱结构与底部脱空影响下的隧道底部结构力学响应与损伤特点开展研究,分析不同因素对隧底损伤影响机理,并依据隧道围岩特点、地应力条件与结构损伤状况提出针对性处治方案并验证处治效果。本文的主要内容与结论如下:（1）分析了隧道底部缺陷对隧道底部结构损伤与变形的影响,揭示了底部围岩脱空易引起脱空区附近隧道底部结构拉伸损伤,且致使其在脱空区附近出现较大竖向沉降。（2）分析不同地应力条件对隧道底部结构的影响规律。随着侧压力系数增大,隧道底部结构更易出现混凝土结构损伤,需在设计、施工阶段采取有效预防性处治措施,减少较大水平地应力的不利影响。（3）分析不同地应力条件下,隧道底部结构随纵向地形变化的力学响应与损伤规律。纵向坡角改变围岩荷载纵向分布并影响隧道衬砌所受内力。此外,地形存在纵向起伏时,隧道埋深较大区段更易出现底部结构损伤,严重影响衬砌结构整体性能。（4）分析不同仰拱结构与脱空范围对隧道底部结构力学响应与损伤规律的影响。隧底存在脱空时,较大仰拱厚度与较小仰拱矢跨比可一定程度改善存在脱空区的仰拱弯矩不合理分布,脱空区附近隧道底部结构所受围岩被动弹性抗力荷载较小,可降低衬砌结构整体所受轴力,且衬砌轴力随隧底脱空区域增大而降低,但底部结构损伤程度随隧底脱空区域增大而增加。（5）分析处治前后隧道底部结构力学响应与安全性差异。通过对比处治前后隧道底部结构竖向变形与安全系数等指标,验证了所提出处治方案的有效性。
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