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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (10): 2163-2176.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.10.008
高梦凡1, 夏才初1, *, 王升1, 李兴2, 彭弈亮2, 徐晨1, 卢辉1
GAO Mengfan1, XIA Caichu1, *, WANG Sheng1, LI Xing2, PENG Yiliang2, XU Chen1, LU Hui1
摘要: 为揭示高内压作用下压气储能地下洞室钢筋混凝土衬砌关键位置裂缝由起裂、扩展至贯通的全过程演化规律,建立基于零厚度内聚力单元的衬砌断裂分析模型,并结合衬砌模型试验对内聚力参数及裂缝宽度计算方法进行验证。模型采用二次名义应力准则判定裂缝起裂,采用BK(Benzeggagh-Kenane)准则描述混合型断裂能演化。在此基础上,以某压气储能地下洞室为工程背景,分析衬砌典型方位潜在裂缝的起裂压力、贯通压力及裂缝宽度演化规律,并进一步研究侧压力系数和配筋率对衬砌断裂行为的影响。结果表明: 1)模型试验中衬砌裂缝呈径向放射状发展,数值模型计算得到的起裂压力约为0.19 MPa,与试验值0.21 MPa相差约9.5%,裂缝宽度随内压增加的变化趋势与试验结果基本一致。2)在本文工程工况下,衬砌下盘中间位置的裂缝最早起裂,起裂压力为5.33 MPa,贯通压力为5.87 MPa; 其余典型方位裂缝起裂压力为5.58~6.97 MPa,起裂后内压增加0.25~0.60 MPa即可形成贯通裂缝; 在13.00 MPa内压作用下,最大裂缝宽度为0.44 mm,说明高内压下衬砌裂缝具有起裂后快速贯通和非线性张开的特征。3)侧压力系数可改变衬砌不同方位的裂缝发展规律,当侧压力系数接近于1.0时,衬砌受力较均匀,关键部位裂缝宽度较小。4)在本文工程条件下,配筋率提高至约2.5%时,最大裂缝宽度可得到较为明显的控制,对于裂缝过宽部位,需采取额外措施进行加固处理。