缓倾围岩隧道底鼓变形规律及整治措施研究

研究目的:随着我国高速铁路发展,无砟轨道得到大量应用,近十年来部分隧道局部段落出现底鼓,其中一些隧道采取措施后变形得以控制,但有个别隧道采取措施后变形仍在持续,因此有必要对隧道底鼓变形规律、基底荷载及整治措施进行研究.研究结论:(1)《铁路隧道设计规范》中的荷载模式不适用于缓倾层状围岩底鼓段,本文提出了仰拱受力的力学模型;(2)仰拱底鼓量随着围岩变差而增大;随着仰拱跨度增加,呈现出非线性增大,跨度越大,增加的速率越快;随着隧底荷载增加,总体呈现出线性增加;随着衬砌厚度增加,呈现出减小趋势,厚度越大减小幅度越小;随着矢跨比增大而减小,矢跨比越大减小幅度越小,合理矢跨比为1/8～1/4;(3)当隧道底鼓段隧底荷载难以确定时,可通过隧底结构变形进行荷载反演;(4)预防或防治隧道底鼓,应从降低二衬仰拱结构承受荷载及提高承载能力两方面考虑,可采取加强衬砌隧底排水、适当加大矢跨比、加强仰拱结构、加强填充刚度等措施;(5)本研究成果可为分析隧道底鼓变形规律、研究基底荷载、确定整治措施提供理论依据.