谭林波

中国建筑第五工程局有限公司 长沙410004

引言

随着我国越来越多的隧道投入到运营中，隧道病害的出现也越来越引起人们的关注。根据地质雷达检测发现，实际上隧道衬砌拱顶、拱腰等区域存在不同程度的空洞。衬砌背后空洞一般由隧道施工回填不密实或地下水的腐蚀和冲刷引起，空洞是对隧道稳定性影响较大的主要原因之一，常使衬砌受到不均匀的荷载，不能产生充分的地层反力，导致隧道建成后，伴随出现不同程度的病害，比如衬砌裂损、围岩松弛、起层、剥落、掉块和渗漏水等，更甚者引发隧道衬砌失稳，严重时会发生突发性崩塌。

因此对空洞病害评定需要综合各种因素考虑。本文结合工程实例主要针对衬砌空洞的不同位置分布和环向宽度对隧道结构的影响进行了有限元模拟，得出其对结构受力特点以及变形能力的影响，以及在不同围岩级别下，隧道顶部衬砌背后空洞对衬砌结构安全的影响。

1 隧道计算模型及其参数

某已建隧道最大宽度5.4m，最大高度6.7m，埋深12m小于高度的两倍（13.4m），属于浅埋隧道。隧道上方底层为人工杂填土、淤积层黏土、冲击黏性土层。采用ANSYS软件建立分析模型，为了简化计算，各土层按照层厚进行加权平均，对于计算边界取左右5～6倍隧道宽度，下边取5～6倍隧道高度，最终计算模型如图1所示。对于荷载条件，考虑土体自重，以及超重荷载20kN/m2。对于位移边界，左右边界施加水平方向的约束，下边界施加竖直方向的约束，上边界为地面自由边界。……