考虑截面扁平化和翘曲的土-隧相互作用模型

来源：同济大学学报·自然科学版杂志2025年第1期北京时间：

作者：刘颖彬，廖少明，肖明清，门燕青

单位：1.同济大学 土木工程学院，上海200092;2.中铁第四勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉430063;3.济南轨道交通集团有限公司，山东 济南 250101

摘要：基于广义梁理论与三维空间土抗力，将隧道视为在弹性地基梁上的具有弯曲、剪切、翘曲和扁平化4个变形模态的薄壁圆环结构，推导了横纵向相互耦合的土隧相互作用模型。结合案例验证了模型的有效性，并通过参数化分析得到了隧道厚径比、土抗力系数对隧道横纵向结构响应的影响规律。研究表明：高应力压载条件下大直径隧道翘曲和扁平化效应显著，截面呈现典型的“横鸭蛋”形式。翘曲将加剧隧道的纵向应变，增幅可达30%以上。隧道厚径比越小，其横纵向变形越大，增幅均可达30%左右。相较于法向土抗力系数，隧道纵向受力性能对切向土抗力系数更为敏感而横截面受力性能对双向抗力系数的敏感性一致。

关键词：土隧相互作用,广义梁理论,椭圆变形,翘曲,隧道横纵向力传递机制

基金资助：国家自然科学基金（52090082）；国家住房和城乡建设部基金（2020-K-142）；山东省住房和城乡建设厅基金（2020-Z2-1）