铁路隧道管片衬砌承受高水压分界值研究

铁路隧道一般位于山岭或水下的复杂地质环境中，面临着地下水的威胁，国内工程界对于管片衬砌所能承受的高水压一直没有明确的分界值。针对管片衬砌结构型式的特点，从接缝防水及结构受压承载能力两方面对高水压分界值展开研究。提出了管片衬砌结构高水压限界的定义及判定方法，求解了不同围岩级别、不同管片设计参数（混凝土强度等级、厚度）条件下的管片衬砌高水压承载能力。最后通过大比例尺模型试验对衬砌受水压作用的力学特征进行分析。研究结果表明：管片接缝在允许的张开量和错位量的前提下，同时考虑设计材料的应力松弛与老化，密封垫设计承受的最大水压能力约在0.8～1.0mpa之间；管片环不同位置处的受压承载能力安全系数近似呈正弦曲线分布，拱顶及拱底位置为衬砌结构受力控制点，提高混凝土强度等级或加大管片厚度可以显著增加管片衬砌的受压承载能力；高水压条件下结构呈受压破坏，低水压条件下呈受拉破坏，一定范围内提升管片的外水压力，衬砌结构的轴力值增加明显，弯矩值变化幅度不大，对于结构受力是有利的。