隧道围岩大变形及二次衬砌裂缝稳定性分析.pdfVIP

40 第 卷 2 0 14 荤 陈咏明：隧道围岩大变形及二次衬砌裂缝稳定性分析 ·163· 衬砌开裂是指衬砌表面出现裂纹 (或龟裂)和裂缝 (宽度较大) 砌全厚时，受压边缘也因为应力已经达到抗压极限而发生劈裂， 或贯通衬砌全部厚度的裂纹的总称，是衬砌变形的结果。衬砌开裂 随着劈裂区的扩张，劈裂区与外缘拉裂缝连通。该裂面已经处于 包括张裂、压溃和错台三种。 不稳定状态，不能承受开裂前出现的最大荷载，并导致衬砌变形 弯曲受拉和偏心受拉引起的裂损，其特征是裂纹、裂面与应力 加大。衬砌变形加大到一定程度，作用在衬砌上 的实际荷载大小 方向正交，缝宽由表及里逐渐变窄，如图3所示。 和分布情形随之发生暂时有利的变化，使衬砌暂时出现新的平 受压 受压 衡，这是极限状态的平衡。 当衬砌混凝土为轴向受压时，全截面均系受压，当两边缘出 现一定的压劈区，该裂缝面会立即失去稳定，失稳后的情形与偏 心受压相同。 3)剪裂。当衬砌混凝土弯曲受剪开裂时，裂面在前述弯曲受 拉或变曲受压的同时产生错动 ，则属于弯曲受剪。这种情形，裂 面已贯通全厚，只要错距仍在一定限度内，截面内必有受压区存 图3 衬砌张裂特征 在，当受压区没有完全被压碎也就能够承受一定的偏心压应力 ， 衬砌压溃是指弯曲或偏心受压引起的衬砌裂损。裂纹边缘呈 裂面仍没有完全失去稳定。如裂缝继续发展，受压区的压应力已 压碎状，严重时受压区表面产生碎片剥落掉块等现象，如图4所示。 完全超出其抗压极限时，该裂面不能再承受任何应力而立即失去 稳定。 ． 二二二二 当衬砌混凝土直接受剪开裂时，这种裂面均 已贯通衬砌全 厚，故其承受直剪能力已经丧失 ，但当错距不大、裂缝宽度微小 时，如果裂缝面同时有较大的轴向力作用时，仍存在一定摩擦抗 力，未必完全失去稳定。 4．2．2 已碎衬砌混凝土块体的稳定性分析 图4 衬砌压溃特征 一 个裂缝面的失稳 ，只能表示该截面已失去承受外力和抵抗 衬砌错台是由剪切力引起的裂缝，裂缝宽度在表面至深处大 变形的能力。如果衬砌是整体灌注，则不会引起衬砌掉块。只有 致相同，衬砌在裂缝两侧沿剪切方向有错动，即形成错台，如图5 多个裂面相互交叉才能把一个整体的衬砌分割成大小不同的块 所示 。 体。要判断已碎的混凝土块体能否在 自重和外力作用下产生滑 移、错动、坠落，可用隧道爆破后微石鉴定的方法。 4．2．3 裂缝衬砌的整体稳定性分析 一 个块体的塌落可以使衬砌留下一个空洞 ，但不一定能使整