摘要
输水隧道在运营过程中内水压力的增降会影响衬砌结构的安全性甚至导致衬砌提早破坏.目前,既有理论成果较少考虑内水压力的变化对输水隧道所带来的影响,也较少针对隧道衬砌本身应力进行分析.依托上海青草沙长兴岛域输水隧道工程,在考虑输水隧道内水压力变化的情况下,引入隧道洞周的非均匀收敛变形模式,采用复变函数法理论,提出了输水隧道运营过程中内水压力变化影响下的衬砌变形和应力的计算方法.将地表沉降和衬砌径向位移的理论解析结果与数值模拟结果进行对比,验证了所提方法的可靠性.此外,针对隧道拱顶埋深、衬砌厚度、内水压力等参数进行了敏感性分析.研究结果表明:衬砌的径向位移形态基本呈现“蝴蝶”形;随着内水压力的增加,径向位移曲线由“蝴蝶”形逐渐向“馒头”形过渡,并且径向位移越来越大.衬砌的环向位移基本形态呈向左倾斜的“葫芦”形;内水压力对衬砌的环向位移的基本无影响.衬砌径向应力随着内水压力的增加,径向应力形态逐渐向中心收缩.衬砌环向应力随着内水压力的增加,环向应力分布曲线由“蝴蝶”形逐渐变为“馒头”形,且环向应力显著增大.衬砌的切向应力形态呈现向右倾斜的“蝴蝶”形,内水压力变化对衬砌切向应力的影响可以忽略不计.
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