Mechanical properties and analytic solutions of prestressed linings with unbonded annular anchors under internal water loading

　　新型无黏结环锚衬砌具备应力分布均匀、预应力损失低、薄弱区小等优势，但因结构复杂致使力学特性不明确，阻碍了其广泛应用。通过开展首次预应力环锚衬砌大型原位加载试验，明确了围岩和环锚衬砌联合承载作用，揭示了内水压加载过程中衬砌预应力重分布特征。研究中将环锚荷载传递方式与衬砌力学性能紧密结合起来，重点探讨了环锚荷载传递方式对衬砌力学性能的影响，提出衬砌应力和弯矩的解析方法，并由现场试验结果进行验证。研究表明，环锚沿程拉力为非线性分布，采用双圈环绕方式通过受力叠加可克服各部位的应力差异，能保障衬砌整体预应力分布均匀。锚具槽背后混凝土预应力相对薄弱，是高内水压作用下结构潜在破坏区域，但内水加载过程中衬砌环向、纵向预应力值趋于一致，将有效减缓预应力薄弱部位开裂倾向。环锚衬砌高效地利用了锚索高强抗拉性和混凝土抗压性，且可不依赖于围岩条件而独立承载，能为解决覆盖层薄、地质条件差且内水压力高的大直径压力隧洞的支护难问题提供新途径。