围岩空洞对重载铁路隧道动力稳定性的影响

以浩吉铁路万荣隧道为研究对象，基于围岩拱部空洞的各类参数(长度、高度、分布范围),对隧道动力响应特性、隧道衬砌应力等进行研究。在分析列车动力荷载的施加机理与施加方法的基础上，建立车辆-轨道-隧道动力有限元模型，计算在列车荷载的作用下，不同的空洞参数对隧道位移、加速度、衬砌主应力等方面的影响。研究表明，空洞加剧了隧道各部位的振动响应，其中拱顶的动力响应变化最大，空洞高度从0增大到20 cm时，拱顶的位移峰值增大了近3倍，而仰拱部位位移最小；空洞也改变了衬砌混凝土的受力状态(由受压变为受拉),这对于混凝土材料极为不利；随着空洞范围的不断增大，动力荷载对拱顶的影响加剧，拱顶的加速度峰值由无空洞状态的1.62 m/s^-2增加到3.49 m/s^-2,此时结构已处于不稳定状态。