砌石铁路隧道典型病害下安全性研究

王薇1，邓俊1，姚勇2，尹俊涛1

(1.中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410075；

2.成都铁路局，四川 成都 610081)

摘要:基于川黔线砌石隧道的现场检测结果，针对砌石衬砌隧道空洞和砂浆脱落2种典型病害，利用ANSYS有限元分析软件，分别建立对应不同病害的有限元模型，展开对不同宽度、深度空洞以及不同深度砂浆脱落下衬砌结构安全性分析。通过对典型危险截面的结构安全系数验算以及灰缝截面的抗拉抗剪验算，找出不同规模病害下衬砌结构安全性的变化规律。研究发现宽度尺寸为2.0 m的空洞对衬砌结构影响较1.5 m空洞大得多，同时为保障砌石隧道结构安全，建议将砂浆脱落深度控制在5 cm以内。

关键词：砌石隧道；空洞；砂浆脱落；安全性研究

目前我国新建山岭隧道都采用混凝土材料的衬砌结构，但砌石衬砌数量在陈旧铁路隧道中仍然占着一定的比重，这些运营砌石衬砌作为铁路运营的一部分，其安全性往往是人们最为关注的。由于服役年限较久等原因，目前砌石隧道已经出现了不同程度病害，而这些病害严重影响到了砌石隧道的结构安全性。因此，研究不同规模典型病害对砌石隧道衬砌结构的安全性影响，这对陈旧铁路隧道的病害整治和安全运营具有十分重要的意义。不少学者对病害下隧道结构的安全性进行了研究。王春景等[1]基于结构-荷载法隧道计算理论，建立了隧道衬砌背后空洞病害结构有限元计算模型研究空洞存在对隧道结构的安全性影响，研究结果表明空洞存在可以改变隧道整体刚度和受力状态，降低整体承载能力。……