李 层

（1. 重庆交通大学 土木工程学院， 重庆 400074）

0 引言

我国幅员辽阔，地域自然环境差异较大，由于气候、地质等条件的不同，正在运营使用的隧道经常会出现一系列的病害,如隧道的衬砌裂缝、拱顶脱空、衬砌欠厚、衬砌渗水泛碱、隧道拱顶挂冰等病害，其中最常见的病害是隧道衬砌裂缝，隧道衬砌存在裂缝将严重影响结构的安全稳定性。此外，若不及时处理裂缝，衬砌可能会漏水，这不仅会影响隧道的正常运营，还会因为水的存在而破坏其他材料，渗水严重时会出现路面积水，从而增大行车安全隐患,因此对隧道衬砌存在裂缝时的受力性能进行研究是十分必要的[1-3]。本文依托重庆市某隧道工程，采用有限元数值模拟方法，针对隧道衬砌开裂情况进行研究，并且仔细探讨衬砌裂缝深度对隧道安全性的影响[4-8]。

1 隧道概况

通过对隧道的现场调查测量，可以将隧道衬砌裂缝概况如下：混凝土衬砌裂缝统计如下：共发现11条环向裂缝，总长61m，裂缝宽度为0.20-0.50mm；6条纵向裂缝，总长19m，裂缝宽度为0.40-0.50mm；2条斜向裂缝，总长8m，裂缝宽度为0.30-0.70mm；网状裂缝有3处。

2 有限元模型

根据工程前期的地勘报告及其他相关资料，本文对围岩、隧道支护结构的参数取值如下表1所示。

表1 围岩参数取值

本文通过Midas/GTS NX有限元软件来对隧道进行数值模拟。该工程的隧道埋深45.6m，划分网格时，采用GTS NX自带的混合网格生成器，软件会自动根据用户事先给定的线段划分长度并在考虑节点耦合的情况下，生成疏密有致的单元网格，围岩采用3D实体单元，隧道的混凝土衬砌采用2D板单元，锚杆采用1D的植入式桁架单元，裂缝的位置设置在拱顶位置。……