高速铁路隧道二次衬砌的变形特性与极限承载能力

2016-03-30张顶立于富才王剑晨

中国铁道科学 2016年1期

孙　毅，张顶立，于富才，王剑晨，黄　俊

(1.北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室，北京　100044；2.北京城建集团有限责任公司，北京　100088；3.苏交科集团股份有限公司，江苏南京　210017)

目前铁路隧道二次衬砌的设计仍主要根据围岩级别和地形条件，采用破损阶段法进行衬砌结构验算，再通过工程类比，并结合施工条件等确定设计参数，其本质仍延续了传统铁路隧道的设计理念，与新奥法理念还有不少差距。

现阶段关于隧道二次衬砌的研究主要集中在支护时机、结构优化、裂缝以及可靠度分析等方面[1-3]，其研究成果为研究高速铁路隧道二次衬砌的变形特性与极限承载能力打下了坚实的基础。同时，相关学者[4-6]认为，对岩性较好、完整性高的Ⅱ和Ⅲ级围岩、二次衬砌并非是必选项，可以视具体情况只做锚喷支护或单层衬砌，而对于相对破碎的Ⅳ，Ⅴ和Ⅵ级围岩，将二次衬砌“减薄”也是可行的。但是这些研究对“减薄”的论证依据不充分，其中二次衬砌的承载特点如何，其承载能力究竟有多大，钢筋和混凝土材料的性能如何发挥等等，都没有给出具体的答案。

因此，本文通过分析TB10003—2005《铁路隧道设计规范》[7](以下简称《规范》)的局限性，以Ⅴ级围岩，350 km·h-1速度的高速铁路隧道(简称为350 km·h-1—Ⅴ级隧道)为例，采用MIDAS—NX软件，建立“拟地层—结构”模型，通过研究二次衬砌的变形特性和极限承载能力，对上述问题进行解析。