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上覆堆载对既有排水隧洞衬砌及围岩应力和变形的影响规律研究
一、引言
随着城市建设的不断发展，地下排水系统作为城市基础设施的重要组成部分，广泛应用于城市排水、供水、供气等领域。而排水隧洞作为地下排水系统中的关键部分，其施工和使用需要满足一定的安全要求。因此，准确预测并控制排水隧洞的变形和应力变化，对保障施工安全和使用安全具有重要意义。
本文基于既有排水隧洞，重点研究上覆堆载对衬砌及围岩应力和变形的影响规律。
二、上覆堆载对衬砌应力和变形的影响
排水隧洞衬砌的设计、施工和保护一直是地下工程中的难点和重点。而上覆堆载对衬砌应力和变形的影响是衬砌设计中需要重点考虑的因素。
1.应力影响
上覆堆载对排水隧洞内的衬砌应力有着直接的影响。由于上覆荷载的作用，排水隧洞内的衬砌会受到一定的挤压和弯曲应力影响，严重时还会导致衬砌破坏。
2.变形影响
上覆堆载的作用，不仅会对排水隧洞内的衬砌产生应力的影响，还会导致衬砌产生一定的变形和位移。这些变形和位移可能会进一步导致排水隧洞的变形和破坏，进而影响排水隧洞的安全运行。
三、上覆堆载对围岩应力和变形的影响
除了衬砌的应力和变形外，上覆堆载还会对排水隧洞围岩产生一定的应力和变形影响。
1.应力影响
上覆堆载荷载作用下，排水隧洞围岩的地应力会发生变化，从而使围岩的应力分布出现变化。当应力分布超出围岩的强度极限时，会导致围岩的破坏和塌方。
2.变形影响
上覆荷载作用下，排水隧洞围岩会产生一定的变形和位移，进而影响排水隧洞的运行安全和使用寿命。此外，上覆堆载还可能导致排水隧洞周边地层的沉降和变形，对隧道周边建筑和地下设施产生不利影响。
四、多种控制策略
针对上覆堆载对既有排水隧洞衬砌及围岩应力和变形的影响规律，有如下多种控制策略：
1.加固衬砌
通过加固衬砌的方法，有效提高衬砌的抗弯和抗压能力，增大衬砌的承载能力，从而减小上覆荷载的影响。
2.控制上覆荷载
通过控制上覆荷载的大小和传递路径，减小上覆荷载对排水隧洞的影响。
3.使用支撑结构
通过使用支撑结构（如加固间隔杆、钢管混凝土支护等）增加排水隧洞的安全系数和稳定性，从而减小上覆荷载的影响。
4.优化衬砌设计
通过优化衬砌设计，使其更加适应上覆荷载的作用，从而减小上覆荷载的影响。
五、结论
既有排水隧洞的衬砌及围岩应力和变形受到上覆堆载的影响。针对上覆堆载对排水隧洞的影响，有多种控制策略可供选择。通过合理地采取这些控制策略，能有效提高排水隧洞的安全系数和稳定性，从而保障其正常运行和使用。