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拱顶土压对深埋重载铁路隧道衬砌结构动力响应影响研究

文档作者：江　宇１，王士民２，申兴柱２，何祥凡２，姚佳兵２，于清洋２，３（文档来源：１．西藏大学工学院２．西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室３．中交路桥技术有限公司		点击数：	更新时间： 2025年05月12日
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１　３４
施　工　技　术
ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０１６ 年８ 月下
第４５ 卷　第１６ 期
ＤＯＩ：１０􀆰 ７６７２／ ｓｇｊｓ２０１６１６０１３４
拱顶土压对深埋重载铁路隧道衬砌
结构动力响应影响研究∗
江　宇１，王士民２，申兴柱２，何祥凡２，姚佳兵２，于清洋２，３
（１． 西藏大学工学院，西藏　拉萨　８５００００； ２． 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，
四川　成都　６１００３１； ３． 中交路桥技术有限公司，北京　１０００１１）
［摘要］ 拱顶土压对深埋重载铁路隧道衬砌结构受力有重要影响，由于目前对拱顶土压认识不足，隧道衬砌结构设
计存在缺陷，导致隧道衬砌结构发生病害。结合山西中南部深埋重载铁路吾沿河隧道，采用数值模拟的方法分析
拱顶土压对深埋重载铁路隧道衬砌结构动力响应的影响。研究结果表明：①隧道拱顶处土压的增加会导致二次衬
砌拱顶位移、最大及最小主应力水平显著增加；②隧道拱顶土压一定的情况下，列车峰值荷载对二次衬砌最大主应
力影响较大，最小主应力影响较小；③隧道拱顶土压的增加对填充层主应力大小影响较小，填充层主应力大小主要
受列车动荷载作用控制，对地层荷载不起主要承载作用。
［关键词］ 隧道工程；铁路隧道；动应力；拱顶土压；填充层
［中图分类号］ Ｕ４５１ ［文献标识码］ Ａ　　　　［文章编号］ １００２⁃８４９８（２０１６）１６⁃０１３４⁃０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｂｏｕｔ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ Ｅａｒｔｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ
Ｖａｕｌｔ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｅｅｐ⁃ｂｕｒｉｅｄ ａｎｄ Ｈｅａｖｙ⁃ｈａｕｌ Ｒａｉｌｗａｙ Ｔｕｎｎｅｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ
Ｊｉａｎｇ Ｙｕ１，Ｗａｎｇ Ｓｈｉｍｉｎ２， Ｓｈｅｎ Ｘｉｎｇｚｈｕ２，Ｈｅ ｘｉａｎｇｆａｎ２， Ｙａｏ Ｊｉａｂｉｎｇ２， Ｙｕ Ｑｉｎｇｙａｎｇ２，３
（１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｉｂｅｔ， Ｌｈａｓａ， Ｔｉｂｅｔ　８５００００， Ｃｈｉｎａ；２． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ
Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｔｕｎｎｅｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ， Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｅｎｇｄｕ，
Ｓｉｃｈｕａｎ　６１００３１， Ｃｈｉｎａ；３． ＣＣＣＣ Ｒｏａｄ ａｎｄ Ｂｒｉｄｇｅ Ｃｏｎｓｕｌｔａｎｔｓ Ｃｏ． ， Ｌｔｄ． ， Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００１１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｈａｓ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｅｐ⁃ｂｕｒｉｅｄ ａｎｄ ｈｅａｖｙ⁃ｈａｕｌ ｒａｉｌｗａｙ
ｔｕｎｎｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ． Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｌａｃｋ ｏｆ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｖａｕｌｔ， ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｌｉｎｉｎｇ
ａｌｗａｙｓ ｈａｓ ｆｌａｗｓ ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｓｅａｓｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｅｅｐ⁃ｂｕｒｉｅｄ ａｎｄ ｈｅａｖｙ⁃ｈａｕｌ
ｒａｉｌｗａｙ Ｗｕｙａｎｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｉｎ Ｓｏｕｔｈ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｈａｎｘｉ， ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｖａｕｌｔ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｅｐ⁃ｂｕｒｉｅｄ ａｎｄ ｈｅａｖｙ⁃ｈａｕｌ ｒａｉｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ：①Ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｖａｕｌｔ ｈａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ
ｖａｕｌｔ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｉｎ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｉｎｉｎｇ， ｍａｘｉｍｕｍ ａｎｄ ｍｉｎｉｍｕｍ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｌｅｖｅｌ；② Ｔｈｅ ｐｅａｋ ｔｒａｉｎ
ｌｏａｄ ｈａｓ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｍａｘｉｍｕｍ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｈａｓ ｌｉｔｔｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ
ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｉｎｉｎｇ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｖａｕｌｔ ｉｓ ｃｅｒｔａｉｎ． ③Ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｖａｕｌｔ ｈａｓ
ｓｍａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｆｉｌｌｉｎｇ ｌａｙｅｒ． Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｌａｙｅｒ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ
ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｌｏａｄ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｉｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｌｏａｄ ｈａｓ ｓｍａｌｌ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｌａｙｅｒ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌｓ； ｒａｉｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ； ｄｙｎａｍｉｃ ｓｔｒｅｓｓ； ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｖａｕｌｔ； ｆｉｌｌｉｎｇ ｌａｙｅｒ
∗ 国家自然科学基金面上项目（５１５７８４６１）；西藏自治区自然科学基
金（２０１５ＺＲ⁃１３⁃７） ［作者简介］ 江　宇， 硕士研究生， 讲师， Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｊｉａｎｇｙｕｓｕｒｅ ＠
１６３． ｃｏｍ ［收稿日期］ ２０１６⁃０４⁃２１；［修订日期］ ２０１６⁃０６⁃０２
０　引言
重载铁路隧道由于列车轴重较其他铁路隧道
大，列车运行过程中隧道衬砌结构受到较大列车振
动荷载，使隧道衬砌结构发生病害的几率增大，国
内外既有重载铁路隧道运营过程中出现了大量的
基底软化开裂、破损、下沉及翻浆冒泥等病害［１］ ，严
重影响了列车运行的安全性与稳定性，如松树湾隧
道运营期间洞身渗漏水较严重，仰拱及边墙连接处
出现纵横向裂缝，中心水沟破坏下沉造成基底软
化，丧失承载能力。
为此，国内外学者对重载铁路隧道列车振动响
２０１６ Ｎｏ． １６ 江　宇等：拱顶土压对深埋重载铁路隧道衬砌结构动力响应影响研究 １　３５
应、底部结构、隧道结构疲劳等问题进行了深入的
研究，Ｍｅｔｒｉｋｉｎｅ 和Ｖｒｏｕｗｅｎｖｅｌｄｅｒ［２⁃３］ 运用理论分析
的方法将隧道结构简化为１ 根弹性半无限体中的
Ｅｕｌｅｒ⁃Ｂｅｍｏｕｌｉ 无限长梁，并将列车荷载简化为移动
点荷载施加在水平长梁上，对隧道内列车振动引起
的地面振动响应进行了研究；Ｈｕｎｔ 等［４⁃５］ 采用Ｐｉｐｅ⁃
ｉｎ⁃Ｐｉｐｅ 的半解析方法对地下隧道在地铁车辆作用
下的振动响应进行预测，研究了波在轨道、隧道、土
体中的传播问题；林森斌［６］ 通过数值模拟研究了新
黄土地层隧道衬砌结构形式及基底地层对３０ｔ 轴重
列车重载铁路隧道动力响应规律；施成华等［７］ 结合
理论分析与模型试验的方法，通过对铁路隧道基底
结构受力状态及结构疲劳累积破损机理的研究，探
讨了隧道基底病害的产生原因，并提出了隧道基底
病害的整治措施。
然而，由于地层条件的差异，目前对深埋重载
铁路隧道拱顶土压力的分布及量值认识尚不全面，
隧道衬砌结构设计过程中因荷载取值不当，易导致
隧道衬砌结构在服役过程中发生病害。为此，本文
主要以吾沿河隧道为工程依托，采用有限元软件
ＡＢＡＱＵＳ 进行数值模拟分析，研究拱顶土压对深埋
重载铁路隧道衬砌结构动力响应影响，为深埋重载
铁路隧道的设计、施工及病害的防治提供参考。
１　工程概况
吾沿河重载铁路隧道位于山西省平顺县北耽
车乡阳高镇，列车运行速度１２０ｋｍ／ ｈ，设计轴重３０ｔ，
隧道采用单洞双线方案，进口里程ＤＫ５６１ ＋８５８，出
口里程ＤＫ５７０ ＋ ９５８，隧道全长９ １００ｍ，最大埋深
７３０ｍ，最小埋深９４ｍ。隧道初期支护采用１８ｃｍ 厚
的Ｃ２５ 喷射混凝土，二次衬砌拱墙及仰拱采用Ｃ３０
混凝土，仰拱填充采用Ｃ２０ 混凝土。
吾沿河隧道穿越１ 个宽缓的向斜和１ 个宽缓的
背斜，构造较简单，地层岩性复杂，隧道洞身主要为
灰岩、白云岩、泥质灰岩、页岩、泥灰岩，寒武系灰岩
中夹页岩，起到隔水层作用，推测地下形成大型网
状洞穴系统，暗河的可能性较小。
２　计算模型及参数
根据吾沿河重载铁路隧道纵向断面示意图及
岩土工程勘察报告，选取隧道里程号ＤＫ５６６ ＋９５３􀆰 ０
断面分析拱顶压力对深埋重载铁路隧道衬砌结构
的影响，计算采用大型有限元软件ＡＢＡＱＵＳ，建立重
载铁路隧道⁃围岩二维平面模型，模型水平方向自隧
道中线左右两侧分别取１００ｍ，隧道底部向下取
１００ｍ 为模型底部边界，自隧道顶部向上取３６８ｍ 为
模型顶部边界，计算模型如图１ 所示。
计算模型中，围岩材料采用各向同性弹塑性本
图１　计算模型示意
Ｆｉｇ． １　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ
构模型，屈服准则为Ｍｏｈｒ⁃Ｃｏｕｌｏｍｂ 屈服准则；隧道
衬砌支护结构及填充层、轨道板等结构按弹性材料
看待，其围岩及结构力学参数如表１ 所示。
表１　围岩及结构参数
Ｔａｂｌｅ １　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ
材料
弹性
模量
Ｅ ／ ＧＰａ
泊松比
μ
容重γ ／
（ｋＮ·ｍ －３ ）
黏聚力
ｃ ／ ＭＰａ
内摩
擦角
φ ／ （°）
围岩（Ⅳ） １􀆰 ５ ０􀆰 ３５ ２０ ０􀆰 １ ２２
锚杆加固区１􀆰 ５ ０􀆰 ３５ ２０ ０􀆰 １２ ２２
二次衬砌（Ｃ３０） ３０ ０􀆰 ２ ２５ — —
初期支护（Ｃ２５） ２８ ０􀆰 ２ ２５ — —
填充层（Ｃ２０） ２５􀆰 ５ ０􀆰 ２ ２５ — —
轨道板（Ｃ４５） ３３􀆰 ５ ０􀆰 ２ ２７ — —
　　为了避免初期系统锚杆对于动力计算的影响，
采用等效提高围岩物理力学参数的方法来实现，具
体做法是将围岩黏聚力提高２０％ ～３０％，如图２ 所
示。考虑到重载铁路运行过程中，３０ｔ 轴重列车多
组相邻车厢以１２０ｋｍ／ ｈ 速度连续通过，轮对的叠加
效应主要集中在相邻车厢的相邻转向架，通过提取
３０ｔ 轴重列车荷载作用下轨枕支点的压力，以此作
为列车作用在隧底结构上的激励荷载，并且双线隧
道左右线同时加载，计算分析时长取为１􀆰 ５ｓ，其中
列车荷载到达中间断面的时间为０􀆰 ２ｓ，荷载作用在
中间断面时间约为１ｓ，相当于３ 组相邻车厢相邻转
向架通过的时间，其余时间为自由振动时间，如图３
所示。
图２　锚杆加固区示意
Ｆｉｇ． ２　Ａｎｃｈｏｒ ｃａｂｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ａｒｅａ
本文研究重点是隧道长期运营过程中列车荷
载下结构的动态响应问题，计算分为以下步骤。
１　３６ 施工技术 第４５ 卷
图３　３０ｔ 轴重下轨枕支点压力时程曲线
Ｆｉｇ． ３　Ｓｕｐｐｏｒｔｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｉｍｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ｃｕｒｖｅ
ｏｆ ｓｌｅｅｐｅｒｓ ｕｎｄｅｒ ３０ ｔｏｎｓ ａｘｌｅ ｌｏａｄ
１）建立隧道⁃围岩体系几何模型。
２）施加静力边界条件（模型四周施加法向约
束，底部竖向约束，顶部自由），进行初始地应力平
衡，得到围岩初始应力状态。
３）隧道施工开挖模拟，隧道开挖与初期支护阶
段，围岩应力释放７０％，施作二次衬砌后，地应力全
部释放。
４）施作仰拱填充层及轨道板。
５）施加列车荷载进行隧道结构动力响应。
３　工况约定
为研究拱顶土压对深埋重载铁路隧道衬砌结
构动力响应的影响，以隧道里程号ＤＫ５６５ ＋ ９５３􀆰 ０
断面为基础工况①（经计算该工况下隧道拱顶位置
初始平衡地应力为６􀆰 ５４ＭＰａ），后续工况② ～ ⑤以
工况①隧道拱顶处初始平衡地应力为基础，按照
２􀆰 ７５ＭＰａ 的增量进行递增（约为１４０ｍ 土柱高度），
计算工况如表２ 所示。
表２　计算工况
Ｔａｂｌｅ ２　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
工况里程号
隧道拱顶
处压力／ ＭＰａ 工况条件
① ＤＫ５６６ ＋９５３􀆰 ０ ６􀆰 ５４ Ⅳ级围岩
② ＤＫ５６６ ＋９５３􀆰 ０ ９􀆰 ２９ Ⅳ级围岩
③ ＤＫ５６６ ＋９５３􀆰 ０ １２􀆰 ０４ Ⅳ级围岩
④ ＤＫ５６６ ＋９５３􀆰 ０ １４􀆰 ７９ Ⅳ级围岩
⑤ ＤＫ５６６ ＋９５３􀆰 ０ １７􀆰 ５４ Ⅳ级围岩
４　计算结果分析
４􀆰 １　位移响应分析
隧道开挖支护完成后二次衬砌、填充物及轨道
竖直方向位移云图如图４ 所示。
从图４ 可以看出，隧道开挖支护完成后，隧道拱
顶发生沉降，其位移随拱顶压力的增大逐渐增大，
工况１ 拱顶位移为９􀆰 ６６ｍｍ，工况３ 拱顶位移为
图４　隧道开挖支护完成后竖向位移云图
Ｆｉｇ． ４　Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｎｅｐｈｏｇｒａｍ ａｆｔｅｒ ｓｕｐｐｏｒｔｓ ｆｉｎｉｓｈｅｄ
１７􀆰 ７９ｍｍ，相对于工况１ 拱顶位移增大８４％，工况５
拱顶位移为２５􀆰 ９３ｍｍ，相对于工况１ 拱顶位移增大
１６８％；隧道开挖支护完成后，隧道仰拱发生隆起，其
仰拱位移随仰拱压力的增大隆起值增大，工况１ 仰
拱位移为９􀆰 １３ｍｍ，工况３ 仰拱位移为１７􀆰 ３６ｍｍ，相
对于工况１ 仰拱位移增大９０％，工况５ 仰拱位移为
２５􀆰 ５８ｍｍ，相对于工况１ 仰拱位移增大１８０％。
４􀆰 ２　二次衬砌受力特征及动力响应分析
列车峰值荷载即为图３ 中３０ｔ 轴重下轨枕支点
峰值压力，该荷载出现时刻为列车１ 个轮轴通过的
时刻，而距离较近的４ 个峰值即为相邻车厢两转向
架通过时产生的反力荷载。从位移云图可以看出，
工况１ 隧道支护完成后最大主应力为－ ４２􀆰 ３６ｋＰａ，
最小主应力为－ １２􀆰 １９ｋＰａ；峰值荷载作用下二次衬
砌最大主应力为－ ６９􀆰 ５７ｋＰａ， 最小主应力为－
１２􀆰 １９ｋＰａ，列车峰值荷载对二次衬砌最大主应力影
响较大，最小主应力影响较小，同时二次衬砌最大、
最小主应力位置变化不大。二次衬砌施做后及峰
值荷载作用下主应力随拱顶压力变化曲线如图５
所示。
从图５ 可以看出，列车峰值荷载作用下二次衬
砌最大、最小主应力均随拱顶处压力的增大而减
小，且其值均为负值，表明二次衬砌处于整体受压
状态。工况１ 二次衬砌最大主应力为－ ６９􀆰 ５７ｋＰａ，
最小主应力为－ １２􀆰 １９ｋＰａ；工况３ 二次衬砌最大主
应力为－９７􀆰 ２７ｋＰａ，最小主应力为－２２􀆰 ７４ｋＰａ，其值
超过Ｃ３０ 混凝土的极限强度，二次衬砌发生破坏；
可以看出随着拱顶土压的增大，二次衬砌施做后与
峰值荷载下其最大、最小主应力均呈现增大趋势，
对于同一拱顶土压情况下最小主应力量值相差不
大，而最大主应力量值相差较大，工况３ 二次衬砌峰
２０１６ Ｎｏ． １６ 江　宇等：拱顶土压对深埋重载铁路隧道衬砌结构动力响应影响研究 １　３７
图５　二次衬砌施做后及峰值荷载作用
下主应力随拱顶压力变化曲线
Ｆｉｇ． ５　Ｔｈｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｔｒｅｓｓ ｗｉｔｈ
ｔｈｅ ａｒｃｈ ｃｒｏｗｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｐｅａｋ
ｌｏａｄ ａｆｔｅｒ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｉｎｉｎｇ ｆｉｎｉｓｈｅｄ
值荷载下最大主应力相对于施做后增幅达到８７％。
４􀆰 ３　填充层受力特征及动力响应分析
填充层施做后及峰值荷载作用下主应力随拱
顶压力变化曲线如图６ 所示。从图６ 可以看出，列
车峰值荷载作用下填充层最大、最小主应力随拱顶
处压力变化较小，其值基本保持在相同大小应力水
平。工况１ 填充层最大主应力为９３３􀆰 ８ｋＰａ，最小主
应力为－１􀆰 ８８４ＭＰａ；工况３ 二次衬砌最大主应力为
１ ０００ｋＰａ，最小主应力为－ １􀆰 ８８３ＭＰａ，其值未超过
Ｃ２０ 混凝土的极限强度，填充层未发生破坏。
对比填充层施做后和峰值荷载作用下主应力
变化曲线可以看出，填充层最大、最小主应力在施
做后和列车峰值荷载作用下变化均较大，最大主应
力最大变化幅值达到１ ８６０％，最小主应力最大变化
幅值达到２ １５３％，但均未超过Ｃ２０ 混凝土的极限强
度，因此，填充层受力特性主要受列车动荷载的影
响，对地应力不起主要承载作用。
５　结语
通过对拱顶土压对深埋重载铁路隧道衬砌结
构影响的分析，得出了一些关于深埋重载铁路隧道
衬砌结构的规律性结论，具有一定的参考价值。
图６　填充层施作后及峰值荷载作用
下主应力随拱顶压力变化曲线
Ｆｉｇ． ６　Ｔｈｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｔｒｅｓｓ
ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｒｃｈ ｃｒｏｗｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ
ｐｅａｋ ｌｏａｄ ａｆｔｅｒ ｆｉｌｌ ｌａｙｅｒ ｆｉｎｉｓｈｅｄ
１）隧道拱顶土压的增加会导致二次衬砌拱顶
位移、最大及最小主应力水平显著增加。
２）隧道拱顶土压一定的情况下，列车峰值荷载
对二次衬砌最大主应力影响较大，最小主应力影响
较小。
３）隧道拱顶土压的增加对填充层主应力大小
影响较小，填充层主应力大小主要受列车动荷载作
用控制，对地层荷载不起主要承载作用。
参考文献：
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