隧道型钢-混凝土组合结构偏心受压性能试验

来源：中国血液净化杂志2025年第1期北京时间：

作者：路军富, 王奎, 张宏鑫, 张越

单位：1. 成都理工大学　地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川　成都　610059","2. 青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东　青岛　266071

摘要：<p>山岭隧道修建时常需穿越高地应力软岩、断层破碎带等不良地层，由于隧道围岩稳定性差、围岩压力大，初期支护易发生喷射混凝土开裂剥落、型钢拱架扭曲等结构破坏问题，以致支护结构丧失承载能力从而引起隧道塌方等灾害。为提升隧道支护型钢拱架与喷射混凝土间协同承载能力，提出了在其接触界面布设栓钉剪力件形成组合结构的支护方式。针对隧道支护受力特点，开展了大偏心受压构件试验，对组合结构支护破坏模式和承载特性进行分析，并建立了隧道型钢-喷射混凝土组合结构的极限承载力理论计算表达式。研究结果表明：型钢与混凝土接触界面自然黏结时其破坏模式表现为两者分离和剥落，与实际隧道支护大变形破坏模式一致，当型钢腹板布设栓钉剪力件时其破坏模式仅为开裂和压溃，较大提升了其抗滑移和协同承载能力；带栓钉剪力件型钢-混凝土组合结构表现出较好的延性，承载性能和抗弯刚度也有所提升，相比于自然黏结工况，其极限承载力提升了14.83%，侧向挠度减少了24.27%；自然黏结工况下，大偏心加载大于40%极限荷载时型钢-混凝土结构截面已无法满足平截面假定，而在腹板布设栓钉剪力件工况下加载至80%极限荷载时仍能较好满足平截面假定，同时建立并验证了带栓钉型钢-混凝土支护结构大偏心受压极限承载力理论计算公式，研究结果可为隧道初期支护设计提供理论支撑。</p>

关键词：隧道工程,型钢-喷射混凝土组合结构,试验研究,平截面假定,偏心受压试验,栓钉剪力件,极限承载力