考虑围岩松动圈支护体影响的深埋圆形隧道衬砌优化设计

• 作者: 吴庆良 吴顺川 杨凯 王运庆 高永涛
• 来源期刊: 工程科学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 隧道 支护体 衬砌 弹性模量 厚度 优化设计
• 年，卷（期）: 2015,（7）
• 页码范围: 839-843
• 分类号: TU312
• 语种: 中文
• DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.07.003

摘要

首先考虑围岩松动圈支护体的影响,在完全接触条件下,根据弹塑性力学理论,推导出深埋圆形隧道每层衬砌切向应力和径向应力分量的解析解;然后根据混凝土和围岩材料受力状态的不同,选用不同的破坏准则,引入功能梯度材料思想,构建了不同弹性模量双层混凝土圆形衬砌优化设计的目标函数,即当目标函数为最小值时,Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ层结构同时接近或达到预设破坏状态,在设计上才最为合理;最后对衬砌材料的弹性模量和衬砌厚度分别进行了优化设计.算例分析表明:(1)随着围岩应力的增大,E2/E1和E2/E3都减小.在相同大小的围岩应力作用下,总有E2/E1＜E2/E3,故而建议设计时Ⅰ层衬砌的弹性模量应大于围岩松动圈支护体的弹性模量.(2)随着围岩应力的增大,Ⅰ层衬砌的厚度增大.在相同大小的围岩应力作用下,当E2/E1＞E2/E3时所求得的Ⅰ层衬砌最优厚度总是小于E2/E1＜E2/E3时所求得的Ⅰ层衬砌厚度,故而可通过改变Ⅰ层衬砌和围岩松动圈支护体的弹性模量相对大小来调整Ⅰ、Ⅱ层衬砌的厚度.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	吴顺川	北京科技大学土木与环境工程学院	172	2411	26.0	41.0
2	高永涛	北京科技大学土木与环境工程学院	176	1869	22.0	33.0
3	吴庆良	北京科技大学土木与环境工程学院	4	10	2.0	3.0
4	杨凯	北京科技大学土木与环境工程学院	2	20	2.0	2.0
6	王运庆		3	2	1.0	1.0