浅埋偏压隧道施工力学分析.pdf

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1、２０１５年第８期（总第１６１期）江西建材交通工程浅埋偏压隧道施工力学分析■李欢，冯锡勇■重庆交通大学土木建筑学院，重庆４０００７４摘要：本文基Ｍｉｄａｓ／ＧＴＳ有限元程序，以重庆市江北区站前路东段隧道为依托３数值计算工程，分析浅埋隧道在不同偏压情况下的施工力学响应，得出浅埋隧道通过有限元软件分别模拟浅埋隧道在没有偏压，偏压１５Ｏ，偏压周围的等效塑性区分布情况，拱顶下沉量大小，初期支护受力大小都与３０Ｏ情况下的施工力学效应。如图３，图４，图５所示：偏压状况密切相关。关键词：有限元偏压隧道施工力学在工程建设中，浅埋隧道一般出现在洞口浅埋地段及傍山浅埋地段

2、，浅埋隧道一般是由于受不对称荷载作用。对于浅埋偏压隧道，在力学形态分析上，一般可采用“荷载—结构”模型但其荷载及结构分析方法具有特殊性；在围岩变形上由于荷载的不对称，而造成变形的不对称，在设计时应采用与一般隧道支护不同的设计方式；又因为地形、地图３等效塑性区（无偏压）图４等效塑性区（偏压１５Ｏ）质条件的差异性和复杂性，已有研究工作取得的经验和成果尚不具备普遍指导意义，尤其对不良地质条件且又有偏压情况下的隧道施工，隧［１－３］道岩体变形和稳定性极为重要。本文基于重庆市江北区站前路东段隧道为依托工程，分析浅埋隧道不同偏压情况下的施工力学性能，为今后的设计

3、工作做一些指导作用。１工程概况重庆市江北区站前路东段回头匝道的隧道全长为２００ｍ，起讫桩号为ＨＴＫ０＋１４５～ＨＴＫ０＋３４５。其中，隧道进洞段、出洞段均采用明挖施图５等效塑性区（偏压３０Ｏ）工，暗挖段长度为６７ｍ，起讫桩号为ＨＴＫ０＋１６０～ＨＴＫ０＋２２７。隧道净表２隧道受力及位移情况宽１２８６ｍ，净高９０５ｍ。隧道围岩主要是强风化和中风化的泥岩，围最大位移（ｍｍ）初期支护弯矩（ｋＮ．ｍ）岩等级Ⅴ级。由于隧道所处地方的特殊地形地质条件，进出口处有明偏压形式〗拱顶左侧拱腰右侧拱腰显的偏压现象。２模型建立无偏压１９６１３６９３１４６６７２．

4、１模型计算尺寸偏压１５Ｏ２１２１３８４５１６３３５根据Ｍｉｄａｓ／ＧＴＳ有限元程序所需要的计算精度现场地质地形条件偏压３０Ｏ２８２１３６９６２０７１１和设计图纸隧道尺寸及模型如图１、图２：由上图表可知：（１）隧道周围的等效塑性区与隧道的偏压情况关系密切，表现为明显的偏压情况；（２）偏压越明显，拱顶沉降量越大。（３）初期支护，喷射混凝土受力情况，也表现为明显的偏压情况，左右侧拱腰处，弯矩绝对值之比分布为１０７、１１８、１５１。４结语通过有限元软件对３种偏压情况下的浅埋隧道进行分析，我们得出如下结论：（１）在浅埋偏压隧道中，周围等效塑性

5、区的范围，呈明显的偏压分布，并且偏压越明显，分布越明显；（２）在实际工程中浅埋隧道偏压越明显，隧道拱顶下沉量越大，比起正常受力情况，最多可以增大４３９％；（３）在隧道设计过程中要特别注意浅埋隧道偏压段，因为其受力状况与偏压情况密切相关，在使用两台阶开挖时隧道拱腰处是弯矩图１隧道模型尺寸图２模型网格图Ｏ最大处，在处于偏压状态下，两侧弯矩最大可以相差５０％。注：其余偏压隧道模型都是在上图的基础上地面分别倾斜１５、Ｏ３０。参考文献２．２材料参数［１］祝文化，明锋．浅埋偏压隧道施工数值模拟与量测分析［Ｊ］．公路，根据地勘报告和设计图纸，材料参数取值如表１：

6、２０１０，３（３）：１９７－２００．表１材料参数［２］李海威，李德武，长卫峰．浅埋偏压隧道围岩力学与变形研究［Ｊ］，材料名称Ｅ（ｋＮ／ｍ２）υγ（ｋＮ／ｍ３）ｃ（ｋＮ／ｍ２）φ（°）本构模型兰州交通大学学报，２０１２，２（３１）：４３－４６．泥岩２１６０３５００３１２５５４７８８３２４６°摩尔－库伦［３］刘天宇．浅埋偏压隧道围岩稳定性数值分析研究［Ｊ］．山西建筑，直径／厚度２０１３，１（３９）：１５０－１５１．材料名称Ｅ（ｋＮ／ｍ２）υγ（ｋＮ／ｍ３）模型单元本构模型（ｍｍ）锚杆２１００００００００２７８５２５植入式桁架弹性作者简介：李欢

7、（１９９０年１１月生），女，硕士研究生，研究方向：岩喷射混凝土２８０００００００２５２４０／梁弹性土与地下结构工程。·１３３·