李志鹏等：剧烈瓦斯爆炸隧道洞口致损机理 ·1485· 多 a -拱顶 (b) 拱顶 ·拱腰 拱腰 拱脚 20 拱脚 15 一边墙角 一边墙角 10 10 时间ms 时间/ms 20 e 一拱顶 一拱腰 15 拱脚 一边墙角 0 0 20 30 50 时间/ms 图11洞门上测点等效应力时程曲线.(a)迎爆面测线1：(b)迎爆面测线2：(c)背爆面测线4 Fig.11 Effective stress curves of points on the tunnel portal:(a)curves of points on line I on front surface;(b)curves of points on line 2 on front surface;(c)curves of points on line 4 on back surface 流场较为复杂.测线1、2上边墙脚与拱顶处均存在 采用失效算法得到隧道洞口段衬砌损伤特征， 应力集中，且测线1位置各测点等效应力峰值均较 并就洞门损伤与现场调查情况进行对比，如图12所 测线2小，再次说明洞门域衬砌所受冲击荷载较 示.爆心距7m内衬砌几乎完全破坏；7~15m范围 强：测线4上各测点应力曲线振幅均较大且响应 内主要表现为局部损伤裂缝，由受拉所致：洞门顶 频率较高，在较高应力频繁作用下，洞门背爆面损 部、拱部的削竹式断面均出现破坏区域，洞门内侧拱 伤加剧. 部及曲边墙处损伤裂缝密集，洞门与衬砌连接处形 由图10、11知，洞门破坏主要为受拉破坏，背爆 成环向破坏区，数值模拟结果与现场损伤调查情况 面洞门同样受冲击波作用较为剧烈. 基本一致. b 削竹式 (a) 8 m 轮廓面 题完好 ■完好 ■破坏 ■破坏 Z 洞门顶部 洞门结构 洞内衬砌 洞门拱部 图12洞口损伤特征及对比.()洞口衬砌整体损伤特征：(b)洞门结构损伤特征与实际对比 Fig.12 Damage traits of portal and comparison with actual situations:(a)damage traits of whole lining;(b)comparison of simulation results with the actual situations of tunnel portal 动速度较快，形态也由“球状”变为“喇叭”状，其中 4结论 位于曲边墙脚处的冲击波传播最快.当传出隧道 (1)冲击波在隧道内传播时，靠近衬砌一侧运 后，位于底板的冲击波沿纵向径直传播，沿拱部冲击李志鹏等: 剧烈瓦斯爆炸隧道洞口致损机理 图 11 洞门上测点等效应力时程曲线. (a)迎爆面测线 1;(b)迎爆面测线 2;(c)背爆面测线 4 Fig. 11 Effective stress curves of points on the tunnel portal: (a) curves of points on line 1 on front surface; (b) curves of points on line 2 on front surface; (c) curves of points on line 4 on back surface 流场较为复杂. 测线 1、2 上边墙脚与拱顶处均存在 应力集中,且测线 1 位置各测点等效应力峰值均较 测线 2 小,再次说明洞门域衬砌所受冲击荷载较 强;测线 4 上各测点应力曲线振幅均较大且响应 频率较高,在较高应力频繁作用下,洞门背爆面损 伤加剧. 由图 10、11 知,洞门破坏主要为受拉破坏,背爆 面洞门同样受冲击波作用较为剧烈. 采用失效算法得到隧道洞口段衬砌损伤特征, 并就洞门损伤与现场调查情况进行对比,如图 12 所 示. 爆心距 7 m 内衬砌几乎完全破坏;7 ~ 15 m 范围 内主要表现为局部损伤裂缝,由受拉所致;洞门顶 部、拱部的削竹式断面均出现破坏区域,洞门内侧拱 部及曲边墙处损伤裂缝密集,洞门与衬砌连接处形 成环向破坏区,数值模拟结果与现场损伤调查情况 基本一致. 图 12 洞口损伤特征及对比 郾 (a)洞口衬砌整体损伤特征;(b)洞门结构损伤特征与实际对比 Fig. 12 Damage traits of portal and comparison with actual situations: (a) damage traits of whole lining; (b) comparison of simulation results with the actual situations of tunnel portal 4 结论 (1)冲击波在隧道内传播时,靠近衬砌一侧运 动速度较快,形态也由“球状冶变为“喇叭冶状,其中 位于曲边墙脚处的冲击波传播最快. 当传出隧道 后,位于底板的冲击波沿纵向径直传播,沿拱部冲击 ·1485·