公路小净距隧道最小安全净距研究

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1、公路小净距隧道最小安全净距确定研究摘要建立平面应变模型，分析了不同围岩类别、不同埋深下，小净距隧道设置的最小安全净距，即小净距隧道向双连拱隧道过渡的最小距离。关键词小净距隧道最小安全净距1前言我国现行《公路隧道设计规范》（JTJ026－90）规定了不同围岩类别情况下双洞轴间距宜不小于（1.5～5）B（B为毛洞最大跨度）。但是目前已修建的小净距隧道净距一般为2～8米，远小于现行规范规定值，规范已经脱离了实际工程。因此，本文用结构有限元软件ANSYS对不同的围岩类别、不同的埋深、不同间距的小净距隧道进行结构计算分析，以期找到小净距隧道向连拱隧道过

2、渡的最小净距，即小净距隧道修建的最小安全净距。2基本假定及计算模型本文计算模型为线弹性平面应变模型，围岩的变形是各向同性的，岩体的初始应力场仅考虑自重应力，不考虑构造应力，只考虑一次衬砌和二次衬砌，锚杆和钢拱架认为是安全储备，地应力分步释放，开挖释放30％，初期支护完成后释放40％，二次衬砌完成后释放其余30％。围岩和混凝土的物理力学参数根据《公路隧道设计规范》中相应参数确定。不计中墙配筋。各类计算参数见表1。不同围岩类别模型的尺寸如表2，Ⅳ类围岩以上只考虑深埋情况。有限元计算物理力学参数表1材料类型弹性模量E（GPa）泊松比μ容重γ（KN.

3、m-3）备注C2026.00.222C2528.50.223Ⅵ2800500.12体荷载GⅤ2700200.16取10Ⅳ250060.18Ⅲ220030.3Ⅱ19001.20.4Ⅰ17000.80.45不同围岩类别、不同埋深支护结构尺寸表2类别Ⅰ类围岩Ⅱ类围岩Ⅲ类围岩Ⅳ类围岩Ⅴ类围岩Ⅵ类围岩浅埋深埋浅埋深埋浅埋深埋深埋深埋深埋一衬(cm)3030252520181285二衬(cm)5550454040403530253数值模拟分析过程及结构3.1Ⅰ类围岩计算结果分析3.1.1Ⅰ类围岩浅埋计算结果分析对于一类围岩浅埋小净距隧道，分别对两洞净距1

4、8米、16米、14米和12米四种情况计算分析。图1数据表明：对于一类围岩浅埋小净距隧道，当两洞净距为12米时，二次衬砌的主压应力σ3max达到C25混凝土极限抗压强度17.5Mpa，此时认为结构已经破坏。建议：对于一类围岩浅埋小净距隧道两洞净距小于等于12米时宜设置双连拱隧道。3.1.2一类围岩浅埋计算结果分析对于一类围岩深埋小净距隧道，分别对两洞净距13米、11米、10米和9米四种情况计算分析。图2数据表明：对于一类围岩深埋小净距隧道，当两洞净距为10米时，二次衬砌的主压应力σ3max达到C25混凝土极限抗压强度17.5Mpa，此时认为结构

5、已经破坏。建议：对于一类围岩深埋小净距隧道两洞净距小于等于9米时宜设置双连拱隧道。3.2Ⅱ类围岩计算结果分析3.2.1Ⅱ类围岩浅埋计算结果分析对于二类围岩浅埋小净距隧道，分别对两洞净距50米、25米、18米和16米、14米、12米和10七种情况计算分析。图3数据表明：对于二类围岩深埋小净距隧道，当两洞净距为10米时，二次衬砌的主压应力σ3max达到C25混凝土极限抗压强度17.5Mpa，此时认为结构已经破坏。建议：对于二类围岩浅埋小净距隧道两洞净距小于等于10米时宜设置双连拱隧道。3.2.2Ⅱ类围岩深埋计算结果分析对于二类围岩深埋小净距隧道，

6、分别对两洞净距15米、13米、11米和9米、7米五种情况计算分析。图4数据表明：对于二类围岩深埋小净距隧道，当两洞净距为10米时，二次衬砌的主压应力σ3max达到C25混凝土极限抗压强度17.5Mpa，此时认为结构已经破坏。建议：对于二类围岩深埋小净距隧道两洞净距小于等于7米时宜设置双连拱隧道。3.3Ⅲ类围岩计算结果分析3.1.1Ⅲ类围岩浅埋计算结果分析对于三类围岩浅埋小净距隧道，分别对两洞净距12米、10米、8米和6米四种情况计算分析。图5数据表明：对于三类围岩浅埋小净距隧道，当两洞净距为6米时，二次衬砌的主压应力σ3max达到C25混凝土

7、极限抗压强度17.5Mpa，此时认为结构已经破坏。建议：对于三类围岩浅埋小净距隧道两洞净距小于等于6米时宜设置双连拱隧道。3.1.2Ⅲ类围岩深埋计算结果分析对于三类围岩深埋小净距隧道，分别对两洞净距6米、4米、2米和1米四种情况计算分析。由图6可以看出：两洞净距由4米到1米，结构的应力和位移增加都较快，其中二次衬砌的主压应力σ3max由11.7Mpa迅速增大到17.3Mpa，虽然二衬混凝土还没有达到极限抗压强度，但可以说明净距在4米～1米之间时，两洞影响效应显著增大。建议：对于三类围岩深埋小净距隧道两洞净距介于4米～1米时，小净距效应显著增大

8、，故此时宜设置双连拱隧道。3.1.3Ⅲ类围岩深埋不考虑二衬作用计算结果分析对于三类围岩深埋小净距隧道，如果二衬视为安全储备，结构计算时不考虑二衬作用，一衬承担全部的