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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (S1): 564-574.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.S1.050
石钰锋1, 2, 3, 周先成1, 2, *, 闫肃4, 朱江伟1, 2, 冯志耀1, 2, 夏均民1, 2
SHI Yufeng1, 2, 3, ZHOU Xiancheng1, 2, *, YAN Su4, ZHU Jiangwei1, 2, FENG Zhiyao1, 2, XIA Junmin1, 2
摘要: 为明确衬砌脱空与欠厚组合缺陷对隧道结构的影响,建立衬砌欠厚和背后脱空组合缺陷的三维有限元数值模型,研究衬砌组合缺陷不同参数(缺陷尺寸、位置)对其结构变形、内力及安全性的变化规律。研究结果表明: 1)衬砌脱空及欠厚组合缺陷重构围岩-衬砌应力场,导致拱顶原受压侧由压应力转为拉应力且缺陷边缘应力集中现象加剧。当缺陷尺寸增大到临界值(纵向缺陷长度L≥6 m或欠厚比δ≥2/5)时,衬砌变形较无缺陷时增幅超200%,而多缺陷耦合(拱顶+双侧拱腰)引发内力非对称响应,位移增幅达53%。2)衬砌脱空及欠厚组合缺陷引发内力重分布,使弯矩极值增至无缺陷的3.1倍,轴力衰减至38%~53%,多缺陷耦合工况下拱肩弯矩增幅达104%,而单一缺陷增幅仅为50%~70%。3)衬砌脱空及欠厚组合缺陷显著降低截面安全系数,当缺陷尺寸增大到临界值(脱空范围α>34°或欠厚比δ≥2/5)时,衬砌截面环、纵向安全系数降幅分别达40%~60%和60%~70%,单一缺陷降幅则通常小于40%,且临界值较单一缺陷显著降低。