米脂1号黄土公路隧道变形规律-研究

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1、摘要为了研究米脂1号黄土公路隧道的变形规律，本文采用全站仪对隧道的拱部下沉和净空收敛进行了现场测试，并应用有限元软件(MIDAS／GTs)对隧道的施工过程进行有限元模拟分析。主要研究内容和成果如下：(1)隧道开挖初期，围岩变形急剧增长，从拱部环形开挖至仰拱施作前，拱部下沉值达到273．4mm，净空收敛值达到268．4mm，变形量占整个变形量的比例均在84％以上，可见，仰拱及时施作有利于限制围岩变形。黄土隧道变形符合对数函数规律。(2)隧道拱部下沉测试结果表明，核心土开挖前隧道产生的下沉量占总下沉量的平均比例为37．4％(左线)和33．3％(右线)。

2、隧道净空收敛测试结果表明，核心土开挖前隧道产生的收敛量占总收敛量的平均比例为27．O％(左线)和14．7％(右线)。可见，这部分变形量较大，但传统的接触量测手段(水准仪和收敛计)受核心土影响量测不到这部分变形。建议在公路隧道中推广应用全站仪量测围岩变形。(3)米脂1号隧道采用了直边墙的支护结构，隧道施工中左线初期支护仰拱未闭合，右线监测段落初期支护仰拱闭合；此外，隧道存在偏压现象。现场测试的左线隧道的最终变形量和最终位移速率较大，个别断面的净空收敛值大于拱部下沉值，右线隧道3个监测断面的净空收敛值均大于拱部下沉值，而左线拱部下沉和净空收敛平均值均为

3、右线的2．5倍左右；洞外观察发现山顶出现了两条较大的纵向裂缝。因此，建议设计采用曲边墙带仰拱的衬砌结构，施工中初期支护仰拱及时闭合。(4)测试结果表明，当监测断面距掌子面的距离超过3倍开挖洞径时，隧道变形趋于稳定，此时应及时施作二次衬砌。(5)采用有限元软件MIDAS／GTS对隧道各施工阶段进行模拟分析，计算结果与现场实测数据基本吻合，左线变形量远大于右线，表明初期支护仰拱闭合的支护结构受力更合理，对限制围岩变形有显著作用。本文的研究成果有效指导了米脂1号黄土公路隧道的工程建设，并可以为今后类似工程提供借鉴。关键词：隧道工程．黄土隧道．变形规律．现

4、场监测．有限元分析AbstractInordertostudythedeformationlawofhighwaytunnelMizhi1，thispaperadoptstotalstationtotakeallon-sitemonitoringandmeasurementofrownsettlementandclearanceconvergenceinthetunnel．anddidfiniteelementanalysisontheloesstunnelconstructionprocessbysoftware(MIDAS／GTS)．Mainr

5、esearchcontentsandresultsare：(1)．Thesurroundingrockdeformationincreasedsharplyinthebeginningoftunnelexcavation,inthephasefromtunnelexcavationtosidewallconstruction,thecrownsettlementvaluereachedto273．4mm，andtheclearanceconvergencevaluereachedto268．4mm，thedeformationvalueinthis

6、stagewasover84％inthetotaldeformationvalue．So，theinvertedarchconstructioneffectivedecreasedthedeformation．nledeformationaccordswiththelawoflogarithmicfunction．(2)．mresultofcrownsettlementmeasurementshowsthatthedeformationvaluewas37．4％inleftand33．3％inrightinthetotaldeformationva

7、luebeforetheCOresoilexcavation．TheresultofclearanceconvergencemeasurementshowsthatthedeformationvalueWas27．0％inleftand14．7％inrightinthetotaldeformationvaluebeforetheCOlesoilexcavation．So，thedeformationinthisstageisbig，but，traditionalmeasurementexampleforsurveyor’Slevelandconve

8、rgenceofequipmentwillmissthispartofdeformationduetotheeffecto