填料蠕變性能對高填方明洞減載效果的時效性分析

摘 要：為明確高填方明洞采用相對低壓實黃土（relatively low-compacted loess，RLC）減載時，回填材料蠕變性能對明洞上方土壓力的影響。利用有限差分軟件FLAC3D，分析了填料蠕變性能顯著（黃土）和不顯著（砂礫石）時，RLC減載層所發(fā)揮的減載作用，同時進一步研究了RLC減載層寬度、高度和位置的變化對高填方明洞上方的豎向土壓力的長期影響。研究結(jié)果表明，填料的蠕變性能對RLC減載層減載效果的時效性影響顯著，在蠕變性能不顯著的填料中，RLC減載層可以發(fā)揮更好的減載效果。填料回填完成時，RLC減載層通過增加明洞頂部的填料相對豎向位移來有效減小明洞頂?shù)呢Q向土壓力。工后，若填料為黃土，RLC減載層及填料的沉降均隨時間不斷增加，洞頂土壓力會隨時間增大，RLC減載效果隨時間減弱；若填料為砂礫石，僅RLC減載層的變形會隨時間增加，洞頂土壓力隨時間減小，RLC減載能力隨時間增大。另外，RLC減載層的幾何參數(shù)變化對高填方明洞上方土壓力的長期影響與填料的蠕變性能密切相關(guān)，且存在最優(yōu)值。以上結(jié)果對高填方明洞的長期減載有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：高填方；相對低壓實黃土；減載效應(yīng)；數(shù)值模擬；蠕變；黃土；砂礫石

中圖分類號：TU43 "文獻標志碼：A

文章編號：1000-4939（2025）01-0071-10

The influence analysis of the creep properties of backfill soil on

the load reduction effect of high-filled cut-and-cover tunn

WANG Yujie1，LI Sheng1，JIANIE Yuchi1，MA Li1，WANG Changdan2

（1.Civil Engineering College，Lanzhou Jiaotong University，730070 Lanzhou，China；

2.Key Laboratory of Road ＆ Traffic Engineering，Ministry of Education，Tongji University，201804 Shanghai，China）

Abstract：We aimed to study the influences of creeping properties of different backfill materials on the earth pressure above the high-filled cut-and-cover tunnel （HFCCT） that adopted the relatively low-compacted loess （RLC） as the load reduction method.The FLAC3D （fast lagrangian analysis of continua） was used to establish numerical models of HFCCT to analyze the RLC reduction effects when the creep properties of the backfill materials were significant （loess） and insignificant （dry sandy gravel） respectively.At the same time，the influences of the related parameters variations （the width of RLC，the height of RLC and the location of RLC） on the vertical earth pressure above the HFCCT were further investigated.The results show that the load reduction effect of RLC is different under different backfill materials.The RLC load reduction can exert a better load reduction effect in fillers with insignificant creep properties.When backfill works are completed，the load reduction effect of RLC is activated by generating the relative vertical displacement difference between the backfill materials above the HFCCT and the both sides of HFCCT.After construction，if the backfill material is loess with significant creeping property，the displacement of the RLC and backfill material increases over time，the vertical earth pressure above HFCCT also increases over time，which indicates the load reduction effect of RLC gradually decreases.If the creep property of backfill material is insignificant，the displacement of RLC still increases over time，but the vertical earth pressure above HFCCT decreases over time，which suggests the load reduction effect increases.In addition，the long-term effect of changes in the geometric parameters of the RLC on the earth pressure above the HFCCT is closely related to the creeping properties of the backfill materials，which has an optimal value.The above results have certain reference value for the long-term load reduction of HFCCT

Key words：high filling；relatively low-compacted loess （RLC）；load reduction effect；numerical simulation；creep；loess；dry sandy gravel

平山填溝造地緩解了西北黃土高原城市及交通建設(shè)用地的緊張局面，同時也出現(xiàn)了一些采用黃土回填的高填方明洞。相對于高填方明洞，高填方涵洞更早地受到了關(guān)注。MARSTON等［1-2］對地下涵管的力學(xué)行為進行理論推導(dǎo)和試驗，發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上方鋪設(shè)一定厚度的壓縮性強于周圍填土的材料（相對高壓縮性材料）后，涵管結(jié)構(gòu)上方土中應(yīng)力重新分布，土拱效應(yīng)出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)上方部分荷載經(jīng)土拱向兩側(cè)土體內(nèi)轉(zhuǎn)移，結(jié)構(gòu)所受荷載減小。之后，眾多學(xué)者使用稻草［3-4］、木屑［5］、泡沫板［6］等不同相對高壓縮性材料對涵洞進行減載，均發(fā)現(xiàn)可以起到減載效應(yīng)。

然而，以上研究結(jié)果均建立在不考慮時間因素的前提下。對于填料長期作用下的涵洞，國外學(xué)者已經(jīng)進行了大量的研究。SPANGLER［7］對以砂質(zhì)土（含砂礫及少量輕質(zhì)黏土）回填的混凝土、鑄鋼和波紋鋼涵洞進行了21年的長期監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)三涵管所受荷載隨時間并未發(fā)生實質(zhì)上的改變。VASLESTAD等［8］分別對由不同材料組成的管涵進行填方試驗，發(fā)現(xiàn)采用巖石進行高填方后，各管涵所受荷載在隨后的3年間均未隨時間發(fā)生顯著變化。SUN等［9］對回填填料為殘余黏土的現(xiàn)澆鋼筋箱型涵洞進行了5年的監(jiān)測研究，發(fā)現(xiàn)涵洞頂、底部應(yīng)變隨時間有所增加。

對于采用黃土回填的高填方明洞而言，明洞結(jié)構(gòu)所受的土壓力同樣與填料的變形密切相關(guān)。而黃土?xí)l(fā)生明顯的蠕變，葛苗苗等［10-12］通過研究證實了高填方黃土?xí)a(chǎn)生長期蠕變沉降，且長期蠕變沉降與黃土的含水率、壓實度以及填方高度有關(guān)，并發(fā)現(xiàn)了Burgers模型更適合描述高填黃土的長期蠕變。對于填料長期蠕變下的高填方明洞，李盛等［13-16］通過試驗和數(shù)值模擬的方法，研究了未采用任何減載措施時，高填方明洞的土壓力及結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布規(guī)律，并且推導(dǎo)出特定條件下高填方明洞土壓力的計算方式，同時發(fā)現(xiàn)了隨著蠕變時間的增加，明洞上方的黃土填料變形增大，明洞結(jié)構(gòu)所受的豎向土壓力增大。為了減小明洞結(jié)構(gòu)所受的土壓力，國內(nèi)外的研究者對在高填方明洞上方采用相對低壓實土（relatively low-compacted loess，RLC）減載已經(jīng)進行了大量的研究，并且取得了一定的成果。LI等［17］在黃土填料回填完成時，通過細觀顆粒流軟件PFC2D研究了明洞上方豎向土壓力相對于RLC減載層高度、寬度、槽寬與明洞寬度的比值和邊坡角度的變化。LI等［17］的研究僅對黃土填料回填完成時的RLC減載層的減載作用做了研究，缺少長期蠕變以及不同蠕變性能的填料對RLC減載層減載作用的影響。

因此，本研究將高填方減載明洞的填料分為黃土（蠕變性能顯著）和砂礫石（蠕變性能不顯著），采用有限差分軟件FLAC3D進行蠕變模擬，研究了填料的蠕變性能對采用RLC減載層的高填方明洞所受的豎向土壓力的影響。同時，基于該減載體系，進一步研究RLC減載層的寬度、高度和位置3種參數(shù)的變化對高填方明洞所受的豎向土壓力的長期影響。以期為高填方明洞的長期使用提供參考數(shù)據(jù)。

1 模型的建立以及參數(shù)的獲取

1.1 有限差分程序數(shù)值模型建立

為了研究填料的蠕變性、RLC減載層和蠕變時間對高填方明洞土壓力以及位移的影響，共建立6種工況，具體工況方案如表1所示。其中，W1～W3填料為蠕變性能顯著的黃土；W4～W6填料為蠕變性能不顯著的砂礫石；RLC減載層為蠕變性能顯著的低壓實黃土。通過對比W1～W3，得到同時考慮黃土填料和RLC減載層蠕變時，填土完成后不同時間段的明洞土壓力及位移的變化；通過對比W4～W6，得到僅考慮RLC減載層蠕變時，填土完成后不同時間段的明洞土壓力及位移的變化。經(jīng)過對這幾種工況的分析和對比，最終得到填料蠕變性能對高填方明洞減載前后土壓力和位移的影響。

本研究利用FLAC3D（有限差分軟件）建立高填溝槽式明洞相應(yīng)的有限差分數(shù)值模型。由于6種工況的模型建立方式相似，此處僅對W2的模型進行描述，如圖1所示，模型水平向取101m，豎向取109m；回填材料高為61m，明洞上方的填料共分為6層，第1、2層填料高為5m，其余各層的填料高為10m；明洞寬為12.8m，高為11m；邊坡的夾角為70°，兩側(cè)邊坡之間的距離為25.6m。明洞頂設(shè)置的RLC減載層，其寬度（W）、高度（H）以及距離明洞頂?shù)奈恢茫―）可隨計算需要進行該改變。模型建立完成后，底部施加位移全約束，頂部不施加任何約束，四周約束法向位移。

模型建立完成后，給模型賦予相應(yīng)的參數(shù)，進行地應(yīng)力平衡。平衡完畢后，清除產(chǎn)生的土體位移，開始填方計算。對于填方，明洞上方共設(shè)置有6層填料，通過將每層填料從空模型（Null）變?yōu)閷嶓w本構(gòu)模型的方式，進行分層填筑模擬，避免采用一次性填筑造成的計算誤差。當(dāng)模型中填料蠕變8000d后，明洞側(cè)壁底部之間的水平位移和明洞拱頂?shù)某两得刻煨拚謩e為0.03mm和0.002mm，均小于《鐵路隧道施工規(guī)范》［18］規(guī)定值（0.2mm/d，0.15mm/d），因此模型蠕變計算時間定義為8000d。

1.2 模型材料參數(shù)的確定

張豫川等［11］的研究成果表明，壓實黃土的應(yīng)變與時間呈現(xiàn)出非線性的關(guān)系，Burgers模型擬合的長期蠕變曲線精度更高。因此，本研究采用Burgers模型來模擬高填黃土的長期蠕變。Burgers模型如式（1）所示

（1）

式中：ε為應(yīng)變；t為時間；σ0為初始應(yīng)力；EM為Maxwell體中彈簧元件彈性模量；EK為Kelvin體中彈簧元件彈性模量；ηM為Maxwell體中黏壺元件黏滯系數(shù)；ηK為Kelvin體中黏壺元件黏滯系數(shù)。

1.2.1 黃土填料的蠕變參數(shù)獲取

本研究采用含水率為15.7％，壓實度為0.96的黃土作為蠕變性能顯著的回填材料，其Burgers模型蠕變參數(shù)擬合值［11］如表2所示。由于Burgers模型中的各個參數(shù)會隨著初始應(yīng)力的變化而變化，所以需要確定出更為精確的初始應(yīng)力。本研究確定精確初始應(yīng)力的步驟為：①將各層土的自重定義為初始應(yīng)力，將對應(yīng)的Burgers模型參數(shù)分配給應(yīng)的各填土層；②利用FLAC3D進行運算，得到回填完成時的垂直土壓力；③將得到的回填完成時的垂直土壓力定義為初始應(yīng)力，參照表2的數(shù)據(jù)利用插值法得到初始應(yīng)力相對應(yīng)的蠕變參數(shù)，并重新分配給相應(yīng)的填土層后，用FLAC3D重新進行運算得到新的垂直土壓力；④比較②和③中用FLAC3D運算后得到的垂直土壓力，如果土壓力差值小于5％，則③中的垂直壓力定義為初始應(yīng)力；若不小于5％，重復(fù)②跟③，直到土壓力差值小于5％即可。

1.2.2 砂礫石填料的參數(shù)獲取

本研究采用MEGUID等［19］研究中的砂礫石作為蠕變性能不顯著的回填材料，這種砂礫石是由77％的礫石和23％的沙子組成，以Mohr-Coulomb模型描述該砂礫石的力學(xué)行為，其對應(yīng)參數(shù)如表3所示。

1.2.3 RLC減載層的蠕變參數(shù)獲取

RLC減載層采用含水率為15.7％，壓實度為0.85的黃土，其Burgers模型參數(shù)擬合值［11］如表4所示。其精確的初始應(yīng)力的確定方法和蠕變填料為黃土?xí)r的各填土層的初始應(yīng)力的確定方法相同。

1.2.4 其他材料的參數(shù)獲取

由于高填方明洞基礎(chǔ)的后期變形很小，同時，明洞結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土，邊坡為老黃土。故不需要考慮其蠕變因素，基礎(chǔ)采用Mohr-Coulomb模型，明洞及兩側(cè)邊坡采用線彈性模型，參數(shù)如表5所示。

1.3 測點的布置

在蠕變計算過程中，需要根據(jù)所研究的內(nèi)容對模型進行測點的布置，測點布置圖以W2為例。如圖2所示，A-A截面和B-B截面均布置21個測點，C-C截面布置71個測點，每個測點間隔1m。A-A截面測點主要用于測量明洞頂范圍土壓力的變化趨勢；將A-A截面測點的中心點定義為點a，用來測量明洞頂部中心點處豎向土壓力隨時間的變化規(guī)律；B-B截面測點用于測量RLC減載層頂部的位移；C-C截面用于測量地表位移。

2 計算結(jié)果及其分析

2.1 土壓力

2.1.1 回填填料的豎向土壓力

回填填料的豎向土壓力云圖如圖3所示，圖3（a）～圖3（f）分別對應(yīng)W1～W6。

對于黃土填料，圖3（b）相比較于圖3（a），明洞上方的應(yīng)力有微小的減小，這表明在黃土填料回填完成時，RLC減載層對明洞頂部起到了減載作用。比較圖3（c）和圖3（b），蠕變完成后，各層豎向土壓力趨于平穩(wěn)，表明隨著蠕變的完成，RLC減載層在黃土填料中的減載作用消失。同樣的，對于砂礫石填料，圖3（e）相比較于圖3（d），明洞頂部的應(yīng)力集中區(qū)域明顯增多，土壓力減小，這表明采用砂礫石填料回填，RLC減載層對明洞頂部起到的減載作用極為明顯。比較圖3（f）和圖3（e），明洞頂?shù)膽?yīng)力集中區(qū)域進一步增多，說明隨著蠕變的穩(wěn)定，RLC減載層在砂礫石填料中的減載作用繼續(xù)增加。由以上規(guī)律可看出，RLC減載層對于砂礫石填料的長期減載效果更好。

2.1.2 明洞上方的豎向土壓力

W1～W6，A-A截面的豎向土壓力分布規(guī)律如圖4所示。

由圖4可知，對于黃土填料，由于明洞頂豎向土壓力集中，所以，W1、W2的明洞頂豎向土壓力曲線呈倒“V”形。對于W1，豎向土壓力值在明洞洞頂位置處達到最大值964kPa，并且從中心向兩邊遞減。對于W2，曲線與W1相似，但整體小于W1，在明洞洞頂位置處較W1降低了13.17％。當(dāng)蠕變穩(wěn)定后，W3的豎向土壓力值回升且曲線趨于平緩。

對于砂礫石填料，W4的豎向土壓力曲線呈倒“V”形。W4的豎向土壓力值在明洞中心位置處達到了最大值771kPa。W5的豎向土壓力曲線呈“W”形。W5的豎向土壓力值從兩邊向中間遞減，在明洞兩側(cè)到達最小值270kPa，之后土壓力值從明洞兩側(cè)向明洞中心開始回升為346kPa，較W4減少了55.12％。蠕變穩(wěn)定時，W6呈“U”形，從兩邊向中間遞減，明洞頂部的應(yīng)力集中消失，在明洞位置處達到最低點246kPa，并且在明洞范圍內(nèi)平緩。

對比分析可得，對于黃土填料和砂礫石填料，回填完成時RLC減載層都起到了減載作用，尤其砂礫石填料，減載作用十分明顯。在蠕變穩(wěn)定后，RLC減載層對黃土填料的減載作用消失，豎向土壓力值趨于平緩。但對于砂礫石填料，減載作用繼續(xù)增大?？梢园l(fā)現(xiàn)，為了保證RLC減載層的長期減載作用，應(yīng)采用蠕變性能不顯著的填料進行高填方回填。

2.1.3 明洞上方豎向土壓力隨時間的變化

為了研究明洞上方的豎向土壓力隨時間的變化規(guī)律，本節(jié)對A-A截面中點（點a）處的壓力值進行分析，如圖5所示。

對于黃土填料，在蠕變初期，壓力值波動十分明顯，然后隨著蠕變的進行趨于穩(wěn)定。其中，減載模型的洞頂豎向土壓力峰值晚于未減載模型30個月出現(xiàn)，且明顯小于未減載模型?？梢钥闯?，對于黃土填料，明洞頂部受到的是可變荷載，隨著蠕變的進行，周期性消失，荷載穩(wěn)定。同時，在填土完成后的某一時刻，未減載模型的洞頂豎向土壓力大于回填完成時和蠕變穩(wěn)定時的土壓力，設(shè)計時應(yīng)予以考慮。而RLC減載層在蠕變前期的減載作用明顯，隨著蠕變的進行，減載作用變小，洞頂土壓力逐漸回升。對于砂礫石填料，在未添加RLC減載層時，由于砂礫石的蠕變性能不顯著，明洞上方的豎向土壓力不隨蠕變時間進行改變；添加RLC減載層后，明洞頂?shù)呢Q向土壓力顯著減小，并且隨著時間的增加，減載效果繼續(xù)增加，直到RLC減載層蠕變穩(wěn)定后趨于平穩(wěn)，并且減載效果不會消失，這進一步表明了RLC減載層更適合在蠕變性能不顯著的填料中發(fā)揮減載作用。

2.2 位移

2.2.1 回填土的豎向位移

回填填料的豎向位移云圖如圖6所示，圖6（a）～圖6（f）分別對應(yīng)表1中W1～W6。

對于黃土填料，可看出圖6（b）相比較于圖6（a），由于RLC減載層的壓實度小于填料的壓實度，所以會少量增加明洞頂上部填料的豎向位移，產(chǎn)生位移可以分散明洞上方的荷載。比較圖6（c）和圖6（b），位移進一步增多，表明在蠕變過程中，RLC減載層被壓實速度快于黃土填料，當(dāng)兩者壓實度相同時，減載作用消失，但填料蠕變會繼續(xù)進行，豎向位移進一步大幅度增加，導(dǎo)致洞頂?shù)呢Q向土壓力回彈上升。

對于砂礫石填料，圖6（e）相比較于圖6（d），明洞上部的填料位移明顯增加，并且在RLC減載層頂部的位置處出現(xiàn)了位移集中部分，帶動其周圍產(chǎn)生很大的向下位移，可以有效地分散土壓力，起到良好的減載作用。圖6（f）僅比圖6（e）中的位移集中區(qū)域變多，但分布規(guī)律并沒有改變。這表明，蠕變完成后，對于砂礫石填料，位移增加不明顯，但RLC減載層的減載效果不會消失。

2.2.2 地表的豎向位移

W1～W6的C-C截面的地表豎向位移分布規(guī)律如圖7所示。

由圖7可知，對于W1～W6，地表豎向位移曲線都呈“U”形，這是由于邊坡會限制填料的下滑，越遠離邊坡，地表的豎向位移值越大。

對于黃土填料，因為黃土填料的楊氏模量跟RLC減載層的楊氏模量相似，所以在回填完成時，W1和W2的曲線基本一致，地表產(chǎn)生了少量的豎向位移。當(dāng)蠕變完成時，地表的豎向位移增加明顯，尤其在明洞中心位置處，W3比W2的豎向位移值多1.12m。對于砂礫石填料，它的地表位移遠小于黃土填料。W5的地表豎向位移值要高于W4，尤其是在明洞中心位置比W4多0.0021m，這說明砂礫石填料回填完成時，RLC減載層增加了地表豎向位移。

當(dāng)蠕變穩(wěn)定時，砂礫石填料的豎向位移值明顯增加，W6在明洞中心比W5增加0.06m，表明隨著蠕變的進行，砂礫石填料的地表豎向位移同樣也會增加。

2.2.3 明洞上方填土的豎向位移

W1～W6的B-B截面的明洞上方填土的豎向位移分布規(guī)律如圖8所示。

由圖8可知，對于黃土填料，W2的位移值大于W1，尤其在洞頂是W1的1.2倍，這表明黃土填料回填完成時，RLC減載層會少量增加明洞上方填料的豎向位移，產(chǎn)生的位移可以分散洞頂?shù)呢Q向土壓力，起到減載的作用。當(dāng)蠕變完成時，在明洞頂中心位置處，W3比W2多出0.8m。

對于砂礫石填料，由于蠕變性不顯著，所以明洞上方填土的豎向位移值均小于黃土填料，并且W4呈現(xiàn)出一條直線。與黃土填料相比，砂礫石填料回填完成時，W5洞頂處位移值是W4的4倍，可以更大限度的分散明洞上方的豎向土壓力。當(dāng)蠕變穩(wěn)定時，明洞頂與其兩側(cè)的位移差距將進一步擴大，RLC減載層蠕變而分散的明洞上部豎向土壓力不會消失，分擔(dān)作用將繼續(xù)增大。

3 參數(shù)分析

由以上結(jié)果可得，隨著蠕變的進行，RLC減載層對土壓力以及位移都有所影響。本節(jié)主要討論RLC減載層某個參數(shù)的改變對于蠕變前后A-A截面明洞范圍內(nèi)的平均豎向土壓力的影響。所涉及改變的參數(shù)具體如下。

RLC減載層的寬度：W=6.4m（0.5倍的洞寬）、12.8m（1倍的洞寬）、19.2m（1.5倍的洞寬）、25.6m（2倍的洞寬）；

RLC減載層的高度：H=5、10、15、20m；

RLC減載層的位置（從明洞的頂部到RLC填土層的底部的距離）：D=0.0、2.5、5.0、7.5、10.0m。

3.1 RLC減載層的寬度對于明洞上方豎向土壓力的影響

圖9為豎向土壓力與RLC減載層的寬度之間的關(guān)系。

由圖9可知，對于W2和W5，回填完成時，若RLC減載層的寬度從6.4m增加到19.2m，土壓力隨著寬度的增加而減小，若進一步增加寬度，土壓力呈現(xiàn)出上升趨勢，尤其砂礫石填料更為明顯。蠕變穩(wěn)定時，減載消失，土壓力回彈，W3呈現(xiàn)出一條直線，數(shù)值均大于W2，并且洞頂平均豎向土壓力不受RLC減載層寬度的影響。對于砂礫石填料，W6的土壓力值要小于W5，并且W6呈現(xiàn)出與W5一樣的變化規(guī)律，這表明蠕變穩(wěn)定時，減載作用會繼續(xù)增大。另外，W6和W5之間的差值隨著RLC減載層寬度的增加而增加，這表明RLC減載層的寬度越大，蠕變對洞頂平均豎向土壓力的影響越大。

3.2 RLC減載層的高度對于明洞上方豎向土壓力的影響

圖10為豎向土壓力與RLC減載層的高度之間的關(guān)系。

由圖10可知，對于W2和W5，回填完成時，RLC減載層的高度從5m增加到10m時，土壓力隨著高度的增加而緩慢減??；若高度進一步增加，土壓力緩慢遞增。蠕變穩(wěn)定時，W3的曲線趨于平緩。對于砂礫石填料，若RLC減載層高度在5m和17.5m之間，W6的土壓力值要小于W5，并且W5和W6的差值逐漸減小，若高度大于17.5m，W6數(shù)值反超W5。這說明蠕變完成時，RLC減載層的高度越大，蠕變對洞頂平均豎向土壓力的影響越小，并且高度大于17.5m時，RLC減載層的作用消失，豎向土壓力會回彈。

3.3 RLC減載層的位置對于明洞上方豎向土壓力的影響

圖11為豎向土壓力與RLC減載層的位置之間的關(guān)系。

由圖11可知，對于黃土填料，隨著RLC減載層與明洞頂?shù)木嚯x的增加，W2的土壓力緩慢增加，距離洞頂10m時，僅增加了5.6％；同3.1節(jié)和3.2節(jié)一樣，W3呈現(xiàn)出平滑的曲線，表明蠕變穩(wěn)定時，減載作用消失，土壓力回彈。對于砂礫石填料，W5和W6的變化趨勢相同，隨著距離的增加，土壓力明顯增加，并且W5和W6之間的差值幾乎不變，這表明當(dāng)RLC減載層在明洞頂?shù)奈恢米兓瘯r，蠕變對土壓力的影響一致。

從以上可得，當(dāng)填料回填完成時，不管填料是黃土還是砂礫石，

當(dāng)RLC減載層寬度為19.2m（1.5倍洞寬）、高度為10m（0.9倍洞高）、且位置距離明洞洞頂0m（直接放置在明洞頂部）時，洞頂平均土壓力可以取得最佳的減載效果，這與VASLESTAD等［8，17，20］研究的規(guī)律相同。然而，當(dāng)填料蠕變完成時，對于黃土填料，RLC減載層的作用消失，明洞上方的平均豎向土壓力回彈；對于砂礫石填料，RLC減載層的減載作用進一步增大，且達到最佳減載效果時RLC減載層參數(shù)的取值與填料回填完成時一致。

4 結(jié) 論

本研究利用有限差分軟件FLAC3D，在考慮蠕變時間和RLC減載層的情況下，對比了填料為黃土和砂礫石的高填方明洞頂豎向土壓力和位移的變化情況，并進一步研究了RLC減載層的寬度、高度和位置對蠕變前后洞頂土壓力帶來的影響，結(jié)論如下。

1）填土完成時，RLC減載層的設(shè)置可有效減少洞頂土壓力。工后，若填料的蠕變性能顯著，減載作用最終會消失，洞頂土壓力回彈；若填料的蠕變性能不顯著，減載作用會逐漸增大，并且不會消失。為了保證高填方明洞的長期安全性和減載效果的長期有效性，采用的填料不應(yīng)具有顯著的蠕變特性。

2）填土完成時，RLC減載層通過增加明洞頂部的填料相對豎向位移實現(xiàn)減載。工后，若填料蠕變性能顯著，RLC減載層和填料的相互作用使得RLC減載層短期內(nèi)壓實，明洞兩側(cè)的填料隨著蠕變發(fā)生明顯沉降，地表豎向位移明顯增大，RLC減載層喪失減載能力；若填料蠕變性能不顯著，僅是RLC減載層單方面的蠕變作用，將導(dǎo)致明洞頂部的填料豎向位移繼續(xù)增加，而地表豎向位移增加量較少，從而使得RLC減載層具有長期減載效果。

3）填土完成時，RLC減載層的寬度、高度和位置對其減載作用影響十分明顯，且存在一個最優(yōu)值使得減載作用最好。若填料蠕變性能顯著，RLC減載層參數(shù)的變化對洞頂土壓力的影響將最終消失；若填料蠕變性能不顯著，減載層參數(shù)的變化對洞頂土壓力的影響將不會消失，減載作用將會進一步增大，另外，RLC減載層參數(shù)的最佳取值與填料回填完成時一致。

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（編輯 呂茵）