EPS板减载的沟槽式高填黄土明洞受力特性研究

通过室内试验和ANSYS有限元模拟,研究了沟槽式高填黄土明洞结构受力特性,得到了明洞减载前后周围土压力、位移及外侧应力随填土高度的变化规律.在此基础上,探讨了EPS板密度、厚度、宽度、铺设位置及填土高度等参数对EPS板减载明洞结构内力的影响.结果 表明:数值模拟与模型试验表现出一致的规律,即采取EPS板减载后,拱顶、拱底和拱肩土压力减小,拱腰和侧墙土压力增加;明洞侧墙向外变形、拱顶向内变形减小;明洞外侧应力均减小.10 kg/m3密度的EPS板Mises应变已到硬化阶段,后期已无减载能力,而20 kg/m3、30 kg/m3的EPS板应变处于塑性阶段,后期仍有减载空间.EPS板厚度越大,内力减载量越大,减载效果越明显,但厚度大的EPS板Mises应变小,材料未能充分利用;随着EPS板宽度增加,明洞结构内力先增大后减小;当EPS板宽度为1 ～1.5倍洞宽时,明洞内力减载量达到最优状态;EPS板距明洞顶距离越小,EPS板Mises应变越大,使得明洞衬砌结构内力减载量越大.建议EPS板铺设在洞顶0～1m范围内.随着填土高度的增加,明洞衬砌结构内力减载量逐渐增大,而其变化率逐渐减小.