中国安全科学学报

作者：许振玉, 张学朋, 李宁博, 蒋宇静, 陈红宾, 刘林胜

单位：1 山东科技大学 露天煤矿灾害防治与生态保护全国重点实验室,山东 青岛 266590；2 山东科技大学 能源与矿业工程学院,山东 青岛 266590；3 水利部水利水电规划设计总院,北京 100120；4 长崎大学 工学研究科,日本 长崎 8528521；5 青岛地铁集团有限公司,山东 青岛 266555

关键词：既有病害隧道,纤维增强聚合物水泥砂浆基复合材料(FRP-PCM),加固性能,M-N曲线,衬砌病害

基金：国家自然科学基金资助(52109132); 山东省高等学校青年创新团队发展计划(2024KJH065)

为提高隧道工程安全运维能力,通过截面极限承载力,实现纤维增强聚合物水泥砂浆基复合材料(FRP-PCM)补强加固既有病害隧道性能的量化评价和选型的量化设计。基于有限差分原理建立隧道损伤模型,开展FRP-PCM补强病害隧道稳定性分析数值试验,根据相关规范作出截面极限承载力曲线(又称M-N曲线)综合评判隧道安全情况,同时,提出M-N曲线风险系数α,实现加固效果的定量化评价,并与工程规范相结合建立FRP型号的设计选型方案。结果表明:衬砌拱顶产生空洞时,通过M-N曲线判断拱顶部位和拱肩部位较危险。当围岩质量越差、衬砌混凝土劣化程度越高、松动压力高度越大时,FRP-PCM方法加固性能越显著;在劣化程度80%、围岩等级V级、松动压力高度19.2 m(2D)的工况条件下,经过不同型号FRP补强后能使衬砌M-N曲线风险系数降低23%~32%,较大提升衬砌的安全性能。基于M-N曲线风险系数,可根据围岩等级、松动压力高度、衬砌损伤情况等因素选择最优FRP型号进行补强加固。

来源：2025年第5期

《中国安全科学学报》期刊编辑部

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