棚洞结构模型试验研究

受 力状 态 的变化 ， 而 确 定棚 洞 的 内力 和 棚 洞 对边 从 坡 的支撑 作用 。本 模 型 试 验分 ４组 ： １ 试验 模 第 组
・

斜柱顶端设有纵 向托梁 ， 托梁为暗梁结构 ， 托梁高度
为 １ ８ 宽度 ｌ Ｏ ； ． ｍ， ＿ ｒ 曲墙平 板 厚度 为 ０ ８ 钢 筋 混 ｅ ．ｍ
其中棚洞结构采用有 机玻璃制作Ｌ ， ２ 回填体和边坡 ］ 材料采用混合砂 、 石膏粉等材料配合而成［ ， ３ 通过测 ］
尺 寸为 １２ ｘ１２ 相 邻 两 斜 柱 中心 间距 ９ ５ ． ｒ ｍ， ｅ ． ． ｍ；
得边坡 、 回填体和棚洞结构之间的接触压力 ， 确定棚
洞结构体系 的初始受力 状态 。然后 在边坡顶部 加 载， 模拟边坡侧向压力增大的情况下 ， 棚洞结构体系
件 、 同开挖坡率 、 不 不同 回填体材料 、 不同边坡高度等组 合情况 进行 了试验 。试验 过程 中 ， 回填体 与边坡及 棚洞 对 结 构间的接触应力 、 洞结构的表面应力 、 棚 棚洞 结构的位移 等指标 进行 了测试 ， 结果表 明 ： 相 同边 坡和棚 洞结构 在
条件 下 ， 回填相对 于片石回填 ， 土石 棚洞结构 的内力更 大 ； 相对 于土质边 坡 ， 质边坡 情况下 棚洞结 构受 回填 体材 岩
棚洞 边坡 岩体 从上 至下 依次 为 ： 植土 （ 耕 厚度 约
０ ５ ～ １ ５ ｍ） 粉 质 粘 土 夹 碎 石 （ 度 ５ ０ ７ 、 ．Ｏ ．０ 、 厚 ． ～ ｍ） 粉砂 质页 岩 。
棚洞 结构 与边 坡 间的 回填 主要 采 用干码 片 石和
耕植 土两 种材 料 ： 砌 片石 的高 度 与 棚 洞结 构 拱 顶 浆
合 理 回填材 料进 行 回填 ， 结 构 内力 和 位 移 进 行 分 对
２ １ 年 第 ４期 （ 第 ７ ） ０１ 总 ６期
第３ 组试验 中确定 的合理 回填材料进行 回填 ， 对结
构 内力 和位 移进 行 分 析 ， 分 析 土 质边 坡 不 同坡 率 并
下 棚洞 结 构 的受 力 变 化 规 律 。具 体 分 组 情 况 见 表 １ 。试验 过程 中通 过 监测坡 面 的位 移 、 面 与 回填 体 坡 间的接 触压 力 、 回填 体与 棚洞 之 间的接 触压 力 、 棚洞 的位移 、 洞结构 内部应力 等 ， 棚 以了解棚 洞结 构 在边
公路 隧 道
２ １ 年 第 ４期 （ ０１ 总第 ７ ） ６期
棚 洞 结 构 模 型 试 验 研 究
胡 学 兵 黄 伦 海
（ 商 局 重 庆 交 通 科 研 设 计 院 有 限 公 司 重 庆 招 ４０６） ００ ７
摘 要
为了深入研究公路棚洞与边坡围岩体问的相互作用关系， 应用基本相似模型试验 ， 对不同边坡围岩条
用 扩大 基础 ， 础下 采用 ４ ５ 长小 导 管 嵌 固 ； 基 ．ｍ 右侧
３ 模 型 试 验 方 案
整个模 型体 系 由棚 洞结 构 、 回填体 和边 坡组 成 ，
基 础采 用桩 基础 ； 右 两 侧 基 础 采 用 钢 筋混 凝 土地 左
系梁连 接 ， 地系 梁 截 面 尺 寸 为 ０ ７ ｍ×０ ５ 斜 柱 ．５ ． ｍｌ
料 的影响更大等系列结论 。
关键 词
棚洞 相互作用 模型试验 结构内力 位移
１ 前 言 Ｉ 刖 罱
棚洞结构在国内外均有成功的建设经验 ， 尤其
是我 国 随着 山 区公 路 等 级 的提 高 ， 以及 建设 期 间对 环 境 的保 护和 运 营期 间对 行 车 的 安 全 意识 的提 高 ，
系统 的科 学依 据 ， 洞结 构 在 设 计 和 操 作 中还有 许 棚
多 内容仅 停 留在初 级 阶段 。 根据 上述 情况 ， 文 以依 托 工 程 重 庆 洪 安 至 酉 本
图 Ｉ 棚 洞 结构 横 断 面 图 （ 位 ：ｍ） 单 ｃ
阳路上 的 ６号棚 洞 为 模 拟 研 究对 象 ， 展 了棚 洞 结 开 构 的模 型试 验研 究 ， 目的是 为 了研 究 棚 洞及 回填 体 对 边坡 的稳定 作用 以及 回填 体 刚 度 、 坡 高度 及 边 边 坡 坡率 对 棚洞 结构 稳定 性 的影 响 。
凝 土 结 构 。棚 洞 所 有 结 构 均 采 用 Ｃ ５钢 筋 混 凝 土 ３
结构 。
１ 。
公路 隧 道 拟 １： ． ０ ３坡率 的岩 质边 坡 ， 分别 采用 土石 回填 和砂 土 回填 两种 工况 ， 结构 内力和 位移 进行 分析 ， 确 对 并 定 岩质 边 坡 合 理 的 回 填 材 料 ； ２组 试 验 模 拟 第 １： ． 坡率 的岩 质 边坡 ， 用 第 １组 试 验 中 确定 的 ０５ 采
析， 并分 析 岩质 边坡 不 同坡 率 下 棚 洞 结 构 的 受 力 变 化规 律 ； ３组试 验 模 拟 １： ． 第 ０ ５坡率 的土 质 边 坡 ， 分 别采 用 土石 回填 和 砂 土 回填 两 种工 况 ， 结 构 内 对 力 和位 移进 行分 析 ， 确 定 土 质 边 坡 合 理 的 回填材 并 料 ； ４组试 验 模拟 １： ．５坡 率 的土质 边坡 ， 用 第 ０７ 采
棚 洞结 构 得到 了较迅 速 的发 展 。但 是 ， 过 多 年实 经 践 ， 于棚 洞结 构 的建设 ， 们普 遍认 识 到采用 棚 洞 对 人 结 构 可 以防止 落石 ， 供一定 的支挡抗 力 Ｅ 但 定量 提 ，
评 价 棚洞 结构 的承载 能 力 尚未 进 行 深 入 、 彻 的研 透 究 ， 量 的结构 计算 也 没有 可参 照 的验 证 对象 ， 大 缺少
２ 依 托 工 程 概 况
洪 酉路 的 ６号棚 洞 设计 横 断 面 尺 寸 见 图 １ 模 ，
平齐 ， 棚洞 结构 顶部 采用 耕植 土 回填 ， 边坡外 侧最 低 回填 高度 ３ ｃ 边坡 内侧 按 照 １： ． ７的 回填坡 率 ０ｍ， ７６
回填 至边 坡表 面 。
型实 体 结 构 高 度 ９ ８ 宽 度 １． ６ 纵 向 长 度 ． ｍ， ４ ２ ｍ， ３ ｍ。棚洞 结构 采 用 钢 筋 混 凝 土结 构 ， 侧 基 础 采 ８ 左