Noise and Vibration Control ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (5): 267-272.

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Analysis of Propagation of Existing Longitudinal Cracks on Tunnel Lining Caused by Dynamic Train Loads

  

  • Received:2025-05-13 Revised:2025-07-16 Online:2026-10-18 Published:2026-10-15

列车动荷载作用下隧道衬砌既有纵向裂缝扩展规律分析

宋天浩1,胡子扬2,张党联3,邱传2,刘卫丰2   

  1. ( 1. 中国铁道科学研究院集团有限公司城市轨道交通中心,北京100081;
    2. 北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;
    3. 深圳航空有限责任公司,广东深圳518128 )

摘要: 以地铁运营隧道衬砌既有纵向裂缝为研究对象,通过建立隧道-土体扩展有限元模型,在隧道结构上施加列车动荷载,计算得到隧道二次衬砌裂缝尖端应力强度因子、裂缝扩展影响系数,以及裂缝尖端单元的最大、最小主应力。基于上述指标分析列车振动对隧道拱顶、拱腰和边墙二次衬砌内表面既有纵向裂缝向衬砌深部扩展的规律。计算结果表明:在地铁列车运行条件下,隧道拱顶裂缝基本上不会发生扩展;隧道拱腰和边墙裂缝除两端部之外扩展趋势以张开型为主,而裂缝端部扩展趋势更趋向于张开型和滑开型;在衬砌混凝土状态良好条件下,列车振动不会造成裂缝向衬砌深部扩展,但在隧道经历长期运营后二次衬砌混凝土如果发生劣化,当裂缝尖端的起裂断裂韧度小于48.7kPa m 时,列车振动将至少引起边墙衬砌裂缝发生扩展。

关键词: 振动与波, 隧道衬砌, 纵向裂缝扩展, 列车动荷载, 扩展有限元