- CSCD核心中文核心科技核心
- RCCSE(A+)公路运输高质量期刊T1
- Ei CompendexScopusWJCI
- EBSCOPж(AJ)JST

隧道建设(中英文) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (7): 1249-1259.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.07.002
吕志涛, 赵志远, 袁世清, 曾祥太*
LYU Zhitao, ZHAO Zhiyuan, YUAN Shiqing, ZENG Xiangtai*
摘要: 既有寒区隧道应力解析研究多采用等效圆形断面假设,与实际工程中常见的非圆形隧道断面存在显著差异,从而引起应力计算误差。针对此问题,考虑非圆形断面,建立无支护非圆形寒区隧道应力分布解析解。首先,通过保角变换和最优化方法获得映射函数,将z平面上的非圆形域映射到“像平面”上的圆形域。然后,基于复变函数理论和幂级数法,获得满足应力-位移边界条件的解析函数,进而求解无支护非圆形寒区隧道应力分布解析解,并利用数值模拟对解析解进行验证。最后,依托大坂山寒区隧道进行工程案例计算,分析隧道围岩应力分布规律。结果表明: 1)冻结和未冻结围岩在120°~150°的应力变化幅度和应力数值均最大,且接触面径向、切向应力在隧道拱脚位置也最大,反映了马蹄形隧道在拱脚处的应力集中情况。2)无支护条件下,冻结围岩冻胀作用时,冻结围岩内径附近处于径向受拉状态,未冻结围岩处于径向受压、环向受拉的应力状态。3)侧压力系数增加导致未冻结围岩环向应力减小,冻结围岩外边界环向应力增大; 随着冻结与未冻结围岩弹性模量比值增加,接触面径向应力的增幅比切向应力大。